Atmosféra Země
Atmosféra - plynný obal nebeského tělesa držený v jeho blízkosti gravitací.
Zemská atmosféra obsahuje použitý kyslíkvětšina živých organismů pro dýchání a oxid uhličitý spotřebovaný rostlinami a sinicemi během fotosyntézy. Atmosféra je také ochrannou vrstvou planety, která chrání její obyvatele před slunečním ultrafialovým zářením a meteority.
Všechna hmotná tělesa – plynní obři a většina terestrických planet ve Sluneční soustavě, kromě Merkuru – mají atmosféru.
- Hranice atmosféry
Atmosféra je považována za oblast kolemZemě, ve které plynné médium rotuje se Zemí jako celkem. Prochází do meziplanetárního prostoru postupně, v exosféře, počínaje nadmořskou výškou 500–1 000 km od zemského povrchu.
Podle definice navržené InternationalLetecká federace, hranice atmosféry a vesmíru je nakreslena podél linie Karman, která se nachází ve výšce 100 km, nad níž jsou letecké lety zcela nemožné.
NASA používá hranici 122 km (400 000 ft) jako hranici atmosféry, kde raketoplány přešly z manévrování poháněného motorem na manévrování aerodynamické.
- Složení
Atmosféra Země je výsledkem dvouprocesy: odpařování látky kosmických těl při jejich pádu na Zemi a uvolňování plynů během sopečných erupcí (odplynění zemského pláště). S uvolňováním oceánů a vznikem biosféry se atmosféra měnila v důsledku výměny plynů s vodou, rostlinami, zvířaty a jejich produkty rozkladu v půdách a bažinách.
V současnosti se zemská atmosféra skládá hlavně z plynů a různých nečistot (prach, kapičky vody, ledové krystaly, mořské soli, produkty spalování).
Historie vzniku atmosféry
Podle nejběžnější teorieZemská atmosféra měla během své historie tři různé složení. Zpočátku se skládal z lehkých plynů (vodík a helium) zachycených z meziplanetárního prostoru. Jedná se o tzvprimární atmosféra.
V další fázi vedla aktivní sopečná činnost k nasycení atmosféry jinými plyny než vodíkem (oxid uhličitý, čpavek, vodní pára). Takhle to vzniklosekundární atmosféra... Atmosféra byla obnovující. Proces tvorby atmosféry byl dále určen následujícími faktory:
- únik lehkých plynů (vodík a helium) do meziplanetárního prostoru;
- chemické reakce v atmosféře pod vlivem ultrafialového záření, výboje blesku a některé další faktory.
Postupně tyto faktory vedly ke vznikuterciární atmosféra, vyznačující se mnohem nižším obsahem vodíku a mnohem vyšším obsahem dusíku a oxidu uhličitého (vznikají v důsledku chemických reakcí z amoniaku a uhlovodíků).
Kyslík v atmosféře
Složení atmosféry se začalo radikálně měnit s výskytem živých organismů na Zemi, v důsledku fotosyntézy, doprovázené uvolňováním kyslíku a absorpcí oxidu uhličitého.
Zpočátku byl kyslík vynakládán na oxidaci redukovaných sloučenin - amoniaku, uhlovodíků, železité formy železa obsaženého v oceánech atd.
Na konci této fáze obsah kyslíku vatmosféra začala růst. Postupně se vytvořila moderní atmosféra s oxidačními vlastnostmi. Protože to způsobilo vážné a náhlé změny v mnoha procesech probíhajících v atmosféře, litosféře a biosféře, tato událost se nazývala kyslíková katastrofa.
Proč kyslík mizí z atmosféry?
Ukázalo se, že během této doby ze Zemědochází k poměrně stabilnímu úniku kyslíku rychlostí přibližně 8,4 ppm na milion let. Zejména za posledních 800 tisíc let se atmosféra v atmosféře snížila o 0,7% kyslíku.
Diagram vlevo ukazuje, jak odlišnývýsledky vědeckého modelování atmosférického poměru O2 / N2 a parciálního tlaku. Diagram vpravo ukazuje změnu parciálního tlaku na základě výsledků měření vzduchových bublin v ledových jádrech po dobu 800 tisíc let.
Snížení množství kyslíku v atmosféředěje docela pomalu. Pravděpodobně nebude ohrožovat lidský život na miliony let. Ale informace o povaze takových cyklů jsou pro vědu velmi důležité.
Musíte vědět, pod vlivem jakých faktorůprobíhají změny. Tyto informace lze použít mimo jiné při terraformaci Marsu, kdy lidé začnou osídlovat Červenou planetu. Pravděpodobně budeme muset zvýšit množství kyslíku v marťanské atmosféře.
Proč kyslík mizí?
Vědci dosud nedospěli ke shodě, proč zemská atmosféra pomalu ztrácí kyslík. Existují dvě hypotézy.
- Zvýšení rychlosti eroze, která odstraňuje více horniny z půdy, která oxiduje a váže více kyslíku.
- Změna podnebí.Teploty za posledních několik milionů let mírně poklesly, a to i přes prudký nárůst v posledních desetiletích. Kvůli poklesu teploty mohl být zahájen řetězec ekologických reakcí, v důsledku čehož se v oceánech začalo rozpouštět a vážit více kyslíku.
Zmizí kyslík úplně?
Ano, alespoň k tomuto závěru dospěl japonský vědec z Toho University Kazumi Ozaki a jeho americký kolega Christopher Reinhard z Georgia Institute of Technology.
Odborníci modelovali vývoj atmosférynaší planetě, s přihlédnutím k geologickým, biologickým a klimatickým faktorům. Ve výsledku zjistili, že zemská atmosféra zůstane relativně stabilní asi miliardu let a poté se za několik tisíc let změní na prakticky bezkyslíkatou.
Podle vědců bude příčinou katastrofyspočívá ve zvýšené aktivitě Slunce, v důsledku čehož se obsah oxidu uhličitého v atmosféře sníží. Když tento indikátor dosáhne kritického bodu, proces fotosyntézy bude na planetě narušen a kyslík přestane vstupovat do atmosféry.
Biosféra nebude mít čas se přizpůsobit tak významným změnám životního prostředí. Svět primitivních anaerobních mikrobů, který dnes číhá ve stínech, opět zvítězí.
Závěr autorů práce
Jak bude Země bez kyslíku?
Tento stav na naší planetě existoval již před kyslíkovou katastrofou.
Přesné složení primární atmosféry Země nadnes není známo, nicméně, zpravidla se vědci domnívají, že byl vytvořen v důsledku odplynění pláště a měl regenerační povahu. Bylo založeno na oxidu uhličitém, sirovodíku, amoniaku, metanu. O tom svědčí:
- neoxidované usazeniny, které se jasně vytvořily na povrchu (například říční oblázky z pyritu, které nejsou odolné vůči kyslíku);
- nedostatek známých významných zdrojů kyslíku a jiných oxidantů;
- studium potenciálních zdrojů primární atmosféry (vulkanické plyny, složení jiných nebeských těles).
Vzhledem k tomu, drtivá většina organismůdoba byla anaerobní, nemohla existovat při významných koncentracích kyslíku, došlo ke globální změně společenstev: anaerobní společenstva byla nahrazena aerobními, dříve omezenými pouze na „kyslíkové kapsy“. Anaerobní komunity byly naopak zatlačeny do „anaerobních kapes“ (obrazně řečeno „biosféra obrácená naruby“).
V budoucnu přítomnost molekulárního kyslíku vAtmosféra vedla k vytvoření ozonové clony, která významně rozšířila hranice biosféry, a k šíření energeticky příznivějšího (ve srovnání s anaerobním) kyslíkovým dýcháním.
Přečtěte si více
Uran získal status nejpodivnější planety ve sluneční soustavě. Proč?
Fyzici vytvořili analogii černé díry a potvrdili Hawkingovu teorii. Kam to vede?
Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí