Атмосфера на земята
Атмосфера - газова обвивка на небесно тяло, задържана близо до нея от гравитацията.
Земната атмосфера съдържа използван кислородповечето живи организми за дишане и въглероден диоксид, консумиран от растенията и цианобактериите по време на фотосинтеза. Атмосферата е и защитният слой на планетата, предпазващ нейните обитатели от слънчевата ултравиолетова радиация и метеорити.
Всички масивни тела – газови гиганти и повечето планети от земен тип в Слънчевата система, с изключение на Меркурий – имат атмосфера.
- Граници на атмосферата
Счита се, че атмосферата е тази зона наоколоЗемя, в която газообразната среда се върти заедно със Земята. Той преминава в междупланетното пространство постепенно, в екзосферата, започвайки на височина 500–1000 км от повърхността на Земята.
Според определението, предложено от МеждунарАвиационна федерация, границата на атмосферата и космоса е начертана по линията на Карман, разположена на надморска височина от 100 км, над която авиационни полети стават напълно невъзможни.
НАСА използва знака 122 км (400 000 фута) като граница на атмосферата, където совалките преминаха от маневриране с двигател към аеродинамично маневриране.
- Структура
Земната атмосфера е резултат от двепроцеси: изпаряване на веществото на космическите тела при падането им на Земята и отделянето на газове по време на вулканични изригвания (дегазация на земната мантия). С освобождаването на океаните и появата на биосферата атмосферата се промени поради газообмена с вода, растения, животни и продуктите от тяхното разпадане в почвите и блатата.
Понастоящем земната атмосфера се състои главно от газове и различни примеси (прах, водни капчици, ледени кристали, морски соли, продукти от горенето).
Историята на формирането на атмосферата
Според най-разпространената теория,Атмосферата на Земята е имала три различни състава през цялата си история. Първоначално се състои от леки газове (водород и хелий), уловени от междупланетното пространство. Това е т.нарпървична атмосфера.
На следващия етап активната вулканична дейност доведе до насищане на атмосферата с газове, различни от водород (въглероден диоксид, амоняк, водни пари). Така се формиравторична атмосфера... Атмосферата беше възстановителна. Освен това процесът на формиране на атмосферата се определя от следните фактори:
- изтичане на леки газове (водород и хелий) в междупланетното пространство;
- химични реакции в атмосферата под въздействието на ултравиолетово лъчение, светкавични разряди и някои други фактори.
Постепенно тези фактори доведоха до образуванетотретична атмосфера, характеризиращо се с много по-ниско съдържание на водород и много по-високо съдържание на азот и въглероден диоксид (образуван в резултат на химични реакции от амоняк и въглеводороди).
Кислород в атмосферата
Съставът на атмосферата започва да се променя радикално с появата на живи организми на Земята, в резултат на фотосинтеза, придружена от освобождаване на кислород и усвояване на въглероден диоксид.
Първоначално кислородът се изразходва за окисляване на редуцирани съединения - амоняк, въглеводороди, двувалентна форма на желязо, съдържаща се в океаните, и др.
В края на този етап съдържанието на кислород ватмосферата започна да расте. Постепенно се формира модерна атмосфера с окислителни свойства. Тъй като това предизвика сериозни и резки промени в много процеси, протичащи в атмосферата, литосферата и биосферата, това събитие беше наречено кислородна катастрофа.
Защо кислородът изчезва от атмосферата?
Оказа се, че през това време от Земятаима доста стабилно изтичане на кислород със скорост от около 8,4 ppm на милион години. По-специално, през последните 800 хиляди години атмосферата в атмосферата е станала с около 0,7% по-малко кислород.
Диаграмата вляво показва колко различнарезултати от научно моделиране на атмосферното съотношение O2 / N2 и парциалното налягане. Диаграмата вдясно показва промяната в парциалното налягане въз основа на резултатите от измерването на въздушните мехурчета в ледените ядра за 800 хиляди години.
Намаляване на количеството кислород в атмосфератастава доста бавно. Вероятно няма да застраши човешкия живот милиони години. Но информацията за природата на такива цикли е много важна за науката.
Трябва да знаете под влияние на какви факторинастъпват промени. Тази информация може да се използва, наред с други неща, при тераформиране на Марс, когато хората започват да населяват Червената планета. Вероятно ще трябва да увеличим количеството кислород в марсианската атмосфера.
Защо кислородът изчезва?
Учените все още не са стигнали до консенсус защо земната атмосфера бавно губи кислород. Има две хипотези.
- Увеличаване на скоростта на ерозия, което премахва повече скали от почвата, което окислява и свързва повече кислород.
- Промяна на климата.Температурите леко са спаднали през последните няколко милиона години, въпреки рязкото повишаване през последните десетилетия. Поради понижаването на температурата може да се инициира верига от екологични реакции, в резултат на което повече океан започва да се разтваря и свързва в океаните.
Кислородът ще изчезне ли напълно?
Да, поне до това заключение стигнаха японски учен от университета Тохо Казуми Озаки и американският му колега Кристофър Райнхард от Технологичния институт в Джорджия.
Експертите са моделирали еволюцията на атмосфератанашата планета, като се вземат предвид геоложките, биологичните и климатичните фактори. В резултат на това те откриха, че земната атмосфера ще остане относително стабилна за около милиард години и след това след няколко хиляди години тя ще се превърне в практически без кислород.
Според учените причината за бедствието ще бъдесе състоят в повишената активност на Слънцето, поради което съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата ще намалее. Когато този показател достигне критична точка, процесът на фотосинтеза ще бъде нарушен на планетата и кислородът ще престане да навлиза в атмосферата.
Биосферата няма да има време да се адаптира към такива значителни промени в околната среда. Светът на примитивните анаеробни микроби, който днес дебне в сенките, отново ще надделее.
Заключение на авторите на произведението
Как ще бъде Земята без кислород?
Това състояние на нещата вече съществуваше на нашата планета преди кислородната катастрофа.
Точният състав на първичната атмосфера на Земята наднес е неизвестен, но по правило учените смятат, че той е образуван в резултат на дегазация на мантията и е имал регенеративен характер. Основава се на въглероден диоксид, сероводород, амоняк, метан. Това се доказва от:
- неокислени отлагания, които са се образували ясно на повърхността (например речни камъчета от нестабилен кислород пирит);
- липса на известни значими източници на кислород и други окислители;
- изследване на потенциални източници на първичната атмосфера (вулканични газове, състава на други небесни тела).
Тъй като преобладаващата част от организмитевремето беше анаеробно, неспособно да съществува при значителни концентрации на кислород, настъпи глобална промяна на общностите: анаеробните общности бяха заменени от аеробни, преди това ограничени само до „кислородни джобове“. Анаеробните общности, напротив, бяха натикани в „анаеробни джобове“ (образно казано „биосферата обърната наопаки“).
В бъдеще присъствието на молекулярен кислород ватмосферата доведе до образуването на озонов екран, който значително разшири границите на биосферата, и до разпространението на по-енергийно благоприятно (в сравнение с анаеробно) кислородно дишане.
Прочетете още
Уран е получил статута на най-странната планета в Слънчевата система. Защо?
Физиците са създали аналог на черна дупка и са потвърдили теорията на Хокинг. Къде води?
Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат