Dünya Atmosferinin Bileşimi Nedir?

Atmosferde Bulunan Gazlar Ve Özellikleri

İlk Yunanlılar atmosferi dört temel maddeden biri olarak görüyorlardı. Toprak, ateş ve su ile birlikte evrenin temel bir bileşeni olarak görülüyordu. Bununla birlikte, 1800’lerin başlarında, John Dalton gibi bilim adamları, atmosferin aslında, alt atmosfer içindeki nispi miktarları ayırabildiğini ve belirleyebildiği kimyasal olarak farklı birkaç gazdan oluştuğunu fark ettiler. Azot, oksijen ve daha sonra argon olarak gösterildi.

1920’lerde spektrometrenin geliştirilmesi, bilim insanlarının atmosferde ozon ve karbon dioksit gibi çok daha küçük konsantrasyonlarda bulunan gazları bulmalarına izin verdi. Bu gazların konsantrasyonları küçük olmakla birlikte bir yerden bir yere değişmektedir. Aslında, atmosfer gazları gibi çoğunlukla büyük, sabit bileşenlere ve oldukça değişken bileşenlere ayrılır.

Her ne kadar azot ve oksijen gezegende insan yaşamı için gerekli olsa da, hava ve diğer atmosferik süreçler üzerinde çok az etkisi vardır. Değişken uzak 1’den az yüzde oluşturan bileşenler, atmosfer, hem kısa vadeli hava ve uzun vadeli üzerinde daha büyük bir etkiye sahip. Örneğin, atmosferdeki su buharındaki varyasyonlar bize bağıl nem olarak aşinadır.

Su buharı, CO 2 , CH 4 , N- 2 , O, SO 2 tüm önemli özelliği vardır. Bu absorbe ısıDünya tarafından yayılan ve böylece atmosferi sıcak tutan, “sera etkisi” dediğimiz şeyi yaratıyor. Bu sözde sera gazları olmasaydı , Dünya’nın yüzeyi yaklaşık 30 santigrat derece daha soğuk olurdu. Gerçi sera etkisi bazen kötü bir şey olarak tasvir edilir, iz CO gibi gazların miktarları yaşamı sürdürebilmek için gezegenimizin atmosferi yeterince sıcak. Küresel ısınma ise atmosferdeki artan sera gazı miktarından kaynaklanabilecek ayrı bir süreçtir.

Gazlara ek olarak, atmosfer ayrıca toz, volkanik kül, yağmur ve kar gibi partikül maddeleri de içerir. Bunlar elbette oldukça değişkendir ve genellikle gaz konsantrasyonlarından daha az kalıcıdır, ancak bazen atmosferde nispeten uzun süre kalabilirler. Atmosferin ana bileşenleri bugün çok az çeşitlilik gösterse de, Dünya tarihinde yaklaşık 4.6 milyar yıl boyunca önemli ölçüde değişti. İlk atmosfer, bugün olduğu gibi yaşamı sürdüren hava örtüsü değildi. jeologların çoğu ana bileşenlerin azot gazı ve karbondioksit olduğuna inanıyor, fakat serbest oksijen yok. Aslında, yaklaşık 2 milyar yıl öncesine kadar, fotosentez yapan bakterilerin evrimleştiği ve atmosferik karbondioksit almaya ve oksijeni serbest bırakmaya başladığı zamana kadar atmosferde serbest oksijen için bir kanıt yoktur. Atmosferdeki oksijen miktarı 2 milyar yıl önce yüzde 0’dan bugün yaklaşık yüzde 21’e yükseldi.

Atmosferin ölçülmesi

Yakında yağmurun yaşanıp yaşanmayacağını bize bildirmek için atmosfer ve Doppler radarının sürekli uydu izlemesine sahibiz. Bugün, sıcaklık ve basınç gibi ölçümler sadece hava durumunu tahmin etmemize yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda küresel iklimdeki uzun vadeli değişikliklere bakmamıza yardımcı olur. İlk atmosfer bilim adamları hava tahmini ile daha az ilgileniyorlardı ve atmosferin kompozisyonu ve yapısı ile daha fazla ilgileniyorlardı.

Dünya atmosferinde ölçüm yapmak için en önemli iki araç yüzlerce yıl önce geliştirildi. Galileo, 1593’te termometreyi icat etti ve Evangelista Torricelli 1643’te barometreyi icat etti. Bu iki cihazla sıcaklık ve basınç herhangi bir zamanda kaydedilebilir. Birçok kişi, Ben Franklin’in uçurtma ve yıldırımları elektrik varlığı açısından test eden anahtar deneyime aşina olsa da, çok azı uçurtmaların Dünya yüzeyinin üzerinde atmosferik ölçümler elde etmek için ana araç olduğunu fark ediyor. 18 ve 19 inci yüzyıllarda, basınç, sıcaklık ve nem ölçümleri bilim adamları bu teknikle sadece yaklaşık 3 km yüksekliğe ulaşabilirler.

İnsansız balonlar uçurtmalardan daha yüksek irtifalarda ölçüm alabildiler, ancak sadece yolcu ve ip olmadan bağlı oldukları için toplanan verileri elde etmek için geri getirilmeleri gerekiyordu. Bu, 1930’ların başında yüksek irtifalara ulaşabilen insansız bir balon olan radyodandın gelişmesiyle değişti. Radyo-sonda, pek çok enstrümanı arasında bir radyo vericisi içeriyordu ve verilerin toplanırken iletilmesine izin verdiler, böylece balonların artık geri alınması gerekmiyordu. 1937’de Amerika Birleşik Devletleri’nde bir radyodande ağ geliştirildi ve Ulusal Hava Servisi’nin himayesinde bu güne kadar devam ediyor.

Atmosferdeki sıcaklık

Bilim adamları, radyoda ve uçakta (ve daha sonra roketlerle) toplanan ölçümlerin incelenmesi yoluyla atmosferin aynı olmadığını fark ettiler.

1900’lü yılların başlarında radyo-sondalar, yüzeyin yaklaşık 18 km yukarısında, sıcaklığın aniden değiştiği ve rakımla artmaya başladığı bir katman ortaya çıkardı. Bu tersinmenin keşfi, atmosferin termal özelliklerine göre katmanlara bölünmesine yol açtı. Troposfer olarak adlandırılan atmosferin en alçak 12 ila 18 km’si, tüm hava koşullarının gerçekleştiği yerdir bulutlar oluşur ve yağış düşer, rüzgar eser, nem bir yerden bir yere değişir ve atmosfer aşağıdaki yüzeyle etkileşime girer. İçinde troposfer, sıcaklık kilometre başına ° 6,5 ° C’lik bir oranda yüksekliği azalır. 8.856 m yükseklikte, Mt. Everest hala troposferin yarısından daha azına ulaşıyor. Deniz seviyesinin 26 ° C (80 ° F) olduğu varsayıldığında, Everest’in zirvesindeki sıcaklığın -31 ° C (-24 ° F) civarında olacağı anlamına gelir! Aslında, Everest’in zirve ortalamalarındaki sıcaklık-36 ° C, Yeni Delhi’deki sıcaklıklar (yakın Hindistan’da), 233 m yükseklikte, ortalama 28 ° C (82.4 ° F)dir.

En üstteki de sınır bölgesinin troposfer sonra, hava sıcaklığı, -100 ° C ila yaklaşık ulaşır ve yüksekliği ile artmaya başlar. Bu artan sıcaklık katmanına stratosfer denir. Sıcaklığın tersine dönmesinin nedeni konsantre ozon tabakasıdır. Ozonun güneşten gelen ultraviyole (UV) radyasyonunu emme yeteneği 1881’de tanındı, ancak ozon tabakasının 20 ila 50 km yükseklikte varlığı 1920’lere kadar varsayılmadı. UV ışınlarını emerek, ozon tabakası etrafındaki havayı ısıtır ve bizi yüzeyde korur cilt kanserine neden olabilecek zararlı kısa dalga boylu radyasyondan korur.

Stratosferdeki ozon tabakası ile troposferde eser miktarda bulunan ozon arasındaki farkın bilinmesi önemlidir. 1930’da ozon tabakası hakkında bilinen gerçeklerin çoğunu sentezleyen bir jeofizikçi olan Sydney Chapman tarafından tanımlanmıştır. Troposferik ozon ise fosil yakıt yanmasından kaynaklanan emisyonlar güneş ışığı ile etkileştiğinde üretilen bir kirleticidir.

Stratosferin üstünde sıcaklık, mezosfer adı verilen atmosferin bir sonraki katmanında tekrar düşmeye başlar. Bu sıcaklık düşüşü, bu yükseklikte havanın hızla azalan yoğunluğundan kaynaklanır. Bu reaksiyonlardan enerji salınımı aslında sıcaklığın termosferde tekrar yükselmesine neden olur, en dıştaki katman.

Atmosferdeki basınç

Atmosferik basınç, üstteki hava kolonunun ağırlığı olarak düşünülebilir. Sıcaklığın aksine, basınç irtifa ile katlanarak azalır. Atmosferin izleri Dünya yüzeyinin 500 km yukarısına kadar tespit edilebilir, ancak atmosfer kütlesinin yüzde 80’i yüzeye en yakın 18 km’de bulunur. Atmosferik basınç genellikle milibar (mb) olarak ölçülür. Bu birim, santimetre başına 1 gram (1 g / cm kare ölçü eşdeğerdir 2 ). Bazen atmosferler veya milimetre cıva gibi diğer birimler kullanılır. Deniz seviyesinde basınç, ortalama 1.013 mb ile yaklaşık 960 ila 1.050 mb arasında değişir. Everest, basınç 300 mb kadar düşük. Çünkü gaz basıncı ile ilgilidir yoğunluğu, bu düşük basınç aracı çok sayıda gaz yaklaşık olarak üçte biri olduğu moleküller Mt üst nefes başına inhale Everest deniz seviyesinde olduğu gibi bu yüzden dağcılar her nefesle daha az oksijen soludukça gittikçe daha şiddetli nefes darlığı yaşarlar.

Diğer gezegenler atmosfere ev sahipliği yapsa da, serbest oksijen ve su buharının varlığı, atmosferimizi bildiğimiz kadar eşsiz kılar. Bu bileşenler, yalnızca solunum için oksijen sağlayarak değil, organizmaları zararlı UV ışınlarından koruyarak ve küçük göktaşları yüzeye çarpmadan önce yakarak, geliştikçe Dünya’daki yaşamı teşvik etti ve korudu. Ayrıca, bu eşsiz kaynağın bileşimi ve yapısı, atmosferdeki dolaşımı, besinlerin biyojeokimyasal döngüsünü, kısa vadeli yerel hava koşullarını ve uzun vadeli küresel iklim değişikliklerini anlamak için önemli anahtarlardır.