Jordens atmosfære

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Jordens atmosfære, fanget av ISS (2013)

Atmosfæren på jorden , også i jordens atmosfære (fra gammelgresk ἀτμός atmós , tysk 'damp' og σφαῖρα sphaira , tysk for 'sfære' ) er det gassformede skallet på jordoverflaten og en av de såkalte jordkulene . Den har en høy andel nitrogen og oksygen og dermed oksiderende forhold.

Deres vertikale struktur skyldes forskjellige temperaturer . Været finner sted på de nedre 10 kilometerne, troposfæren . De høyere lagene har ikke lenger mye innflytelse.

sammensetning

Lagene nær bakken opp til en høyde på omtrent 90 km ( Kármán romfartsreise) har en ganske jevn sammensetning, og derfor snakker vi om homosfæren . Det som omtales som luft, består hovedsakelig i at man ser bort fra det alternerende vanndampinnholdet (dvs. i volumprosent tørr, vanndampfri luft) av:
78,08% nitrogen (N 2 ), 20,95% oksygen (O 2 ) og 0,93% argon (Ar), pluss aerosoler og sporgasser , inkludert karbondioksid (CO 2 , for tiden 0,04%, i henhold til vanndamp av den viktigste årsaken til drivhuseffekten ), samt metan (CH 4 ), ozon (O 3 ), klorfluorkarboner , svoveldioksid (SO 2 ) og nitrogenforbindelser. [1]

Tabelloppstilling av noen gasser i atmosfæren
gass Prosentdel
nitrogen 78,08%
oksygen 20,95%
argon 0 0,93%
karbondioksid 0 0,04%

I tillegg til energitilførselen fra solstråling og daglige og sesongmessige svingninger, er vanndampinnholdet først og fremst ansvarlig for værdannelsen . Dette skjer i luften i varierende konsentrasjoner fra 0 % vol. Til ca. 4 % vol., Se fuktighet . Den regionale solstrålingen avhenger av aerosolinnholdet og atmosfærens gjennomsiktighet .

Den høye atmosfæren er allerede en veldig tynn gass som høyenergikomponenter i solstråling fortsatt kan trenge inn i. Kortbølget UV- lys dissosierer molekylene og ioniserer dem delvis. Videre, i høyder over omtrent 100 km er det også en adskillelse av komponentene i henhold til deres forskjellige molare masse , og derfor kalles denne delen også heterosfæren . Med økende høyde øker andelene av lettere partikler som hydrogenatomer og helium . Disse to elementene rømmer gradvis ut i verdensrommet på grunn av termiske faktorer.

konstruksjon

Struktur av jordens atmosfære
Gjennomsnittlig temperatur og molare masse av luft som en funksjon av høyde
Gjennomsnittlig lufttrykk og tetthet avhengig av høyden
Standardatmosfære 1976 opp til 90 km høyde

Lagdeling

Atmosfæren har en masse på omtrent 5,15 · 10 18 kg (5,15 kvadrillion tonn), det vil si nesten en milliondel av jordens masse . Når det gjelder sin vertikale temperaturprofil, spesielt gradienten , består den av flere lag:

Troposfæren omtales også som den nedre atmosfæren , stratosfæren og mesosfæren sammen som den midterste atmosfæren og termosfæren som den øvre atmosfæren .

Fremfor alt i troposfæren - værfeltet - er det en dynamikk innenfor temperaturlagringen og vanndampinnholdet , og derfor spiller den respektive stratifiseringsstabiliteten også en stor rolle der. I tillegg til temperaturprofilen kan luftkonvolutten også deles i henhold til andre aspekter:

I henhold til den aerodynamiske tilstanden
I henhold til blandingsgraden
  • Homosfæren blandes på en turbulent måte og strekker seg til homopause i omtrent 100 km høyde.
  • Heterosfæren begynner over dette. Her skilles partiklene i henhold til deres molare masse, siden molekylær diffusjon dominerer.
I henhold til atmosfærens radiofysiske tilstand

Etter kjemisk synspunkt definerer også permisjonen ozonosfæren (ozonlaget i 16-50 km høyde) og en kjemosfære (20-600 km).

Grense til rommet

Overgangen mellom eksosfæren og rommet er kontinuerlig; du kan ikke tegne en skarp øvre grense for atmosfæren. I eksosfæren (over eksobasen i ~ 600 km høyde) er den gjennomsnittlige frie banen så stor at partikler kan rømme hvis de kan nå rømningshastigheten . Individuelle hydrogenpartikler kan gjøre dette gjennom kollisjoner med gjennomsnittlige hastigheter på 3-4 km / s.

Fédération Aéronautique Internationale anser homopause eller en høyde på rundt 100 km ( Kármán -linjen ) som en grense. Denne definisjonen er allment anerkjent internasjonalt, selv om den ikke har ubegrenset gyldighet. For eksempel definerer NASA mesopausen (ca. 80 km) som en grense.

utforskning

Den nedre atmosfæren, spesielt troposfæren , er forskningsfeltet i meteorologi , mens den midtre og øvre atmosfæren ( stratosfæren , mesosfæren ) tilhører feltet aerologi .

Målinger utføres nær bakken med hele spekteret av meteorologiske måleenheter. Radiosonder , meteorologiske raketter , lidarer , radarer og vær- eller miljøsatellitter er de viktigste målemetodene når det gjelder høyde, spesielt når det gjelder høydeprofiler. I fremtiden vil plattformer i høyden som High Altitude og Long Range Research Aircraft sannsynligvis vil spille en større rolle.

utvikling

Atmosfærens utvikling er en del av den kjemiske utviklingen av jorden og også et viktig element i klimahistorien . I dag er den delt inn i fire hovedstadier i utviklingen.

Det hele begynte med dannelsen av jorden for rundt 4,56 milliarder år siden. Svært tidlig hadde den en gasshylster, antagelig bestående av hydrogen (H 2 ) og helium (He), som imidlertid gikk tapt igjen.

Vulkanisme som en vesentlig faktor i utviklingen av atmosfæren

Den langsomme nedkjølingen av jorden og den resulterende vulkanismen resulterte i omfattende avgass fra jordens indre. Den således opprettet atmosfære bestod av omtrent 80% vanndamp (H2O), 10% karbondioksyd (CO 2) og 5 til 7% hydrogensulfid . Dette er produktene av vulkanisme som fremdeles kan observeres i dag. Den høye andelen vanndamp kan forklares med at atmosfæren på den tiden fremdeles var for varm til å kunne danne nedbør. Så det var ingen vannmasser på jorden. Den faktiske opprinnelsen til vannet er kontroversiell.

Etter at temperaturen i atmosfæren falt under vannets kokepunkt, kom det et ekstremt langt sammenhengende regn, hvoretter havene hadde dannet seg og følgelig de andre atmosfæriske gassene ble beriket i forhold til vanndampen.

De høye nivåene av UV -stråling forårsaket et fotokjemisk nedbrytning av vann-, metan- og ammoniakkmolekylene, noe som resulterte i at karbondioksid og nitrogen ble relativt beriket. De lette gassene som hydrogen eller helium fordampet i rommet. Karbondioksid ble oppløst i store mengder i havene og delvis konsumert av C-autotrofe mikroorganismer. Det inerte nitrogenet forble uendret. Dette ble ytterligere beriket relativt over tid og utgjorde hovedkomponenten i atmosfæren for omtrent 3,4 milliarder år siden.

Utvikling av O 2 -innholdet i løpet av de siste milliardårene

Oksygenet O 2 spiller hovedrollen i den videre utviklingen av dagens atmosfære. Cyanobakterier med oksygenisk fotosyntese , som C-autotrofer, førte til en ytterligere nedgang i karbondioksidkonsentrasjonen, men dannet hovedsakelig oksygen (muligens begynte for omtrent 3,5 milliarder år siden). Imidlertid forble oksygenkonsentrasjonen i atmosfæren opprinnelig lav fordi oksygenet som ble dannet i havene ble konsumert i oksidasjon av jern (II) ioner og hydrogensulfid. Det var bare omtrent to milliarder år siden at oksygen begynte å rømme ut i atmosfæren, da stoffene som reagerer med oksygen ble knappe. For en milliard år siden oversteg konsentrasjonen av oksygen i atmosfæren tre prosent, noe som gjorde at et første ozonlag gradvis kunne dannes i løpet av de neste 400 millioner årene. For 500–600 millioner år siden økte oksygeninnholdet raskt på grunn av den første massive forekomsten av landplanter og nådde dagens nivå for første gang for 350 millioner år siden. Etter flere sterke svingninger i middelalderen nådde endelig det atmosfæriske oksygeninnholdet dagens verdi på 21%.

litteratur

  • Helmut Kraus: Jordens atmosfære - en introduksjon til meteorologi. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-20656-6 .
  • Kshudiram Saha: Jordens atmosfære - dens fysikk og dynamikk . Springer, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-78426-5
  • Mark Z. Jacobson : 0-521-54865-9 av Atmospheric Modeling. Cambridge University Press, Cambridge 2005, ISBN 0-521-54865-9
  • CN Hewitt: Handbook of Atmospheric Science - Principles and Applications . Blackwell, Malden (Massachusetts) 2003, ISBN 0-632-05286-4
  • Kristian Schlegel: Fra regnbuen til aurora borealis - lysende fenomener i atmosfæren . Spectrum, Akademischer Verlag, Heidelberg 2001, ISBN 3-8274-1174-2
  • Edmond Murad, Iwan P. Williams: Meteorer i jordens atmosfære - Meteoroider og kosmisk støv og deres interaksjoner med jordens øvre atmosfære . Cambridge University Press, Cambridge 2002, ISBN 0-521-80431-0

weblenker

Commons : Jordens atmosfære - samling av bilder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Atmosphere - forklaringer på betydninger, ordopprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. http://cdiac.ornl.gov/tracegases.html ( Memento fra 20. august 2016 i Internettarkivet )