Atmosféra Zeme

Z Wikipédie

Vrstvy atmosféry (NOAA) [po anglicky]

Priemerná teplota ("Temperatur") a molová hmotnosť("molare Masse") v závislosti od výšky [po nemecky]

Priemerný tlak vzduchu ("Druck") a hustota vzduchu ("Dichte") v závislosti od výšky [po nemecky]

Štandardná atmosféra 1976 do výšky 90 km [po nemecky]

Atmosféra alebo ovzdušie Zeme je plynový obal obklopujúci Zem.

Nemá výraznú hornú hranicu (splýva s kozmickým priestorom) a otáča sa spolu so Zemou. Chráni nás pred škodlivým kozmickým žiarením, škodlivým slnečným žiarením a slnečným vetrom. Prebieha v nej tvorba počasia. Obsahuje vzduch, ktorý dýchame. Bez nej by nemohol existovať život.

Plyny ktoré tvoria atmosféru, udržuje okolo Zeme gravitačná sila. Atmosféra sa najčastejšie delí na časti: troposféru, stratosféru, mezosféru, termosféru a exosféru (pozri ďalej). Každá z nich obsahuje zmes plynov, ktorej hustota sa so vzdialenosťou od Zeme zmenšuje. Už vo výške 100 km nad morom (čiže v spodnej termosfére) leží tzv. Kármánova čiara, čiže hranica, ktorú FAI (IAF, Medzinárodná astronautická federácia) považuje za začiatok vesmíru (outer space).

Do atmosféry vstupuje z okolitého vesmíru elektromagnetické vlnenie rôznych vlnových dĺžok, ale väčšinu z nich atmosféra na dlhé vzdialenosti pohlcuje. Prepúšťa len žiarenie s vlnovou dĺžkou medzi 1 cm až 11 metrov (rádiové okno) a s vlnovou dĺžkou medzi 300 až 1100 nm. Táto oblasť sa nazýva optické okno, napriek tomu, že obsahuje aj časť infračerveného a ultrafialového žiarenia. Optické okno je zvlášť dôležité pre život na Zemi.

[úprava] Delenia

Z hľadiska zmeny teploty s výškou v danej časti atmosféry sa zemská atmosféra delí na viacero vrstiev z dola nahor:

• troposféra (s biosférou), ohraničuje ju tenká tropopauza,
• stratosféra (s ozónosférou), ohraničuje ju tenká stratopauza,
• mezosféra, (so spodnou ionosférou), ohraničuje ju tenká mezopauza,
• termosféra (s hornou ionosférou a polárnou žiarou), ohraničuje ju termopauza
• exosféra (s magnetosférou), prechod v medziplanetárny priestor (často považovaná za časť termosféry)

Troposféra sa označuje aj ako „spodná atmosféra“, mezosféra a stratosféra aj ako „stredná stmosféra“ a termosféra a exosféra ako „vrchná atmosféra“. Vo výške nad 500/600 km termosféra (ionosféra) pozvoľne prechádza do exosféry, ktorá sa tiahne smerom k vesmíru do výšky niekoľko tisíc kilometrov. Všetky molekuly plynu, ktoré sa tu nachádzajú, sú už na ceste do vesmíru.

Vrstvy (nie vždy pokrývajúce celú atmosféru) podľa iných hľadísk:

• podľa rádiovo-fyzikálneho stavu atmosféry:
  1. ionosféra (= stratopauza + mezosféra + mezopauza + termosféra)
  2. magnetosféra (s van Allenovými pásmi)
• podľa fyzikálno-chemických procesov:
  1. ozónosféra / ozónová vrstva (16-50 km)
  2. chemosféra (20-600 km)
• pásmo života
  1. biosféra (0-20km)
• podľa stupňa prímesí ľahších plynov
  1. homosféra (0-95 km) – zóna s v podstate rovnakým chemickým zložením (s výnimkou CO2, ozónu a vodnej pary)
  2. homopauza (95-120 km)
  3. heterosféra (>120 km)
• podľa aerodynamického stavu
  1. Prandtlova vrstva (ca. 0-50 m)
  2. Ekmanova vrstva (ca. 50-1000 m)
  3. Prandtlova vrstva + Ekmanova vrstva = planetárna hraničná vrstva (peplosféra)
  4. voľná atmosféra (>1 km)

[úprava] Zloženie

Atmosféra je v podstate zmes:

• 99%: 10 plynov, najmä dusíka a kyslíka
• 1%: argón a veľmi malé množstvo oxidu uhličitého, hélia, neónu, oxidu síričitého, amoniaku, oxidu uhoľnatého, ozónu a vody
• nečistôt, ako splodiny, dymové častice, soľ, sopečný popol

Zloženie atmosféry závisí aj od výšky. V časti homosféra (čiže asi do výšky 95 km, ktorú obyčajne nazývame „vzduch“) je stále rovnaké - s výnimkou CO2 (podiel sa mení s časom a výškou), ozónu (podiel sa mení s výškou) a vody vo všetkých skupenstvách (najmä vodnej pary; voda tvorí do výšky 10 km asi 4% atmosféry).

[úprava] Celkové zloženie v číslach

Hodnoty oxidu uhličitého a metánu sú aktualizované (1998) podľa IPCC TAR tabuľka 6.1 [1]

Menšie zložky:

• oxid dusný (0,5 ppmv),
• xenón (0,09 ppmv),
• ozón (0,0 - 0.07 ppmv, 0,0 - 0,02 ppmv v zime),
• oxid dusičitý (0,02 ppmv),
• jód (0,01 ppmv),
• oxid uhoľnatý (0,0 až stopový výskyt)
• amoniak (0,0 až stopový výskyt).

Priemerná molekulová hmotnosť vzduchu je 28,97 g/mol.

[úprava] Vývoj atmosféry

Atmosféra sa neustále vyvíja. Krátko po vzniku Zeme bolo zloženie zemskej atmosféry veľmi podobné zloženiu atmosféry iných planét. Najhojnejšie v nej bol zastúpený vodík a hélium, v menšej miere sa v nej vyskytovali aj amoniak, metán, vodné pary a oxid uhličitý. Voľný vodík a hélium však postupne unikali do vesmíru. Zem nemá dostatočnú gravitáciu na dlhodobé udržanie si týchto plynov. Množstvo vodných pár v atmosfére sa naopak zvyšovalo, pravdepodobne dopadom komét na zemský povrch. Tieto vodné pary sa neskôr skondenzovali a dopadali na povrch Zeme, kde vytvárali oceány. Oxid uhličitý sa za pomoci vody postupne absorboval v skalách.

Pre vznik dnešnej atmosféry však bol najvýznamnejším momentom vznik života. Prvé živé organizmy žijúce v moriach produkovali kyslík. Kyslík z vody postupne prechádzal do vzduchu, kde jeho množstvá pozvoľna stúpali. Pred 1,9 miliardami rokov bolo množstvo kyslíka asi 15% zo súčasného množstva, pred 540 miliónmi rokov to bolo 18% zo súčastného množstva. Hladina oxidu uhličitého počas vývoja kolísala, ale vo všeobecnosti mala klesajúcu tendenciu. So vzrastajúcimi množstvami kyslíka súvisí aj vznik ozónovej vrstvy. Až po vzniku prvotnej ozónovej vrstvy sa život rozšíril z mora na súš.