Ατμόσφαιρα της γης
Ατμόσφαιρα - ένα αέριο κέλυφος ενός ουράνιου σώματος που συγκρατείται κοντά του από τη βαρύτητα.
Η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει οξυγόνο που χρησιμοποιείταιοι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί για αναπνοή και διοξείδιο του άνθρακα καταναλώνονται από φυτά και κυανοβακτήρια κατά τη φωτοσύνθεση. Η ατμόσφαιρα είναι επίσης το προστατευτικό στρώμα του πλανήτη, προστατεύοντας τους κατοίκους του από την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία και τους μετεωρίτες.
Όλα τα τεράστια σώματα—οι αέριοι γίγαντες και οι περισσότεροι επίγειοι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, εκτός από τον Ερμή— έχουν ατμόσφαιρα.
- Όρια ατμόσφαιρας
Η ατμόσφαιρα θεωρείται ότι είναι εκείνη η περιοχήΓη, στην οποία το αέριο μέσο περιστρέφεται με τη Γη ως σύνολο. Περνάει στον διαπλανητικό χώρο σταδιακά, στην εξώσφαιρα, ξεκινώντας από υψόμετρο 500-1000 χλμ. Από την επιφάνεια της Γης.
Σύμφωνα με τον ορισμό που προτείνει η ΔιεθνήςΟμοσπονδία Αεροπορίας, το όριο της ατμόσφαιρας και του διαστήματος σχεδιάζεται κατά μήκος της γραμμής Karman, που βρίσκεται σε υψόμετρο 100 km, πάνω από την οποία οι αεροπορικές πτήσεις γίνονται εντελώς αδύνατες.
Η NASA χρησιμοποιεί το σήμα των 122 km (400.000 ft) ως το όριο της ατμόσφαιρας, όπου τα λεωφορεία άλλαξαν από ελιγμούς με κινητήρα σε αεροδυναμικούς ελιγμούς.
- Σύνθεση
Η ατμόσφαιρα της Γης είναι το αποτέλεσμα δύοδιεργασίες: εξάτμιση της ουσίας των κοσμικών σωμάτων όταν πέφτουν στη Γη και απελευθέρωση αερίων κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων (απαέρωση του μανδύα της γης). Με την απελευθέρωση των ωκεανών και την εμφάνιση της βιόσφαιρας, η ατμόσφαιρα άλλαξε λόγω της ανταλλαγής αερίων με νερό, φυτά, ζώα και τα προϊόντα αποσύνθεσης τους σε εδάφη και βάλτους.
Επί του παρόντος, η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από αέρια και διάφορες ακαθαρσίες (σκόνη, σταγονίδια νερού, κρύσταλλα πάγου, θαλασσινά άλατα, προϊόντα καύσης).
Η ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας
Σύμφωνα με την πιο κοινή θεωρία,Η ατμόσφαιρα της Γης είχε τρεις διαφορετικές συνθέσεις σε όλη την ιστορία της. Αρχικά, αποτελούνταν από ελαφρά αέρια (υδρογόνο και ήλιο) που συλλαμβάνονταν από τον διαπλανητικό χώρο. Αυτό είναι το λεγόμενοπρωταρχική ατμόσφαιρα.
Στο επόμενο στάδιο, η ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα οδήγησε στον κορεσμό της ατμόσφαιρας με αέρια εκτός του υδρογόνου (διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία, υδρατμοί). Έτσι διαμορφώθηκεδευτερεύουσα ατμόσφαιρα... Η ατμόσφαιρα ήταν αποκαταστατική. Επιπλέον, η διαδικασία σχηματισμού της ατμόσφαιρας καθορίστηκε από τους ακόλουθους παράγοντες:
- διαρροή ελαφρών αερίων (υδρογόνο και ήλιο) στο διαπλανητικό χώρο ·
- χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα υπό την επίδραση υπεριώδους ακτινοβολίας, εκκενώσεις κεραυνού και ορισμένους άλλους παράγοντες.
Σταδιακά αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στο σχηματισμότριτοβάθμια ατμόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από πολύ χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και πολύ υψηλότερη περιεκτικότητα σε άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (σχηματίζεται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων από αμμωνία και υδρογονάνθρακες).
Οξυγόνο στην ατμόσφαιρα
Η σύνθεση της ατμόσφαιρας άρχισε να αλλάζει ριζικά με την εμφάνιση ζωντανών οργανισμών στη Γη, ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, που συνοδεύτηκε από την απελευθέρωση οξυγόνου και την απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα.
Αρχικά, το οξυγόνο ξοδεύτηκε για την οξείδωση ανηγμένων ενώσεων - αμμωνία, υδρογονάνθρακες, σιδηρούχα μορφή σιδήρου που περιέχεται στους ωκεανούς κ.λπ.
Στο τέλος αυτού του σταδίου, η περιεκτικότητα σε οξυγόνοη ατμόσφαιρα άρχισε να μεγαλώνει. Σταδιακά, σχηματίστηκε μια σύγχρονη ατμόσφαιρα με οξειδωτικές ιδιότητες. Επειδή αυτό προκάλεσε σοβαρές και απότομες αλλαγές σε πολλές διεργασίες που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα, τη λιθόσφαιρα και τη βιόσφαιρα, αυτό το συμβάν ονομάστηκε καταστροφή οξυγόνου.
Γιατί το οξυγόνο εξαφανίζεται από την ατμόσφαιρα;
Αποδείχθηκε ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου από τη Γηυπάρχει μια αρκετά σταθερή διαρροή οξυγόνου με ρυθμό περίπου 8,4 ppm ανά εκατομμύριο χρόνια. Συγκεκριμένα, τα τελευταία 800 χιλιάδες χρόνια, η ατμόσφαιρα στην ατμόσφαιρα έχει γίνει περίπου 0,7% λιγότερο οξυγόνο.
Το διάγραμμα στα αριστερά δείχνει πόσο διαφορετικόαποτελέσματα επιστημονικής μοντελοποίησης της ατμοσφαιρικής αναλογίας O2 / N2 και μερικής πίεσης. Το διάγραμμα στα δεξιά δείχνει την αλλαγή της μερικής πίεσης με βάση τα αποτελέσματα της μέτρησης φυσαλίδων αέρα σε πυρήνες πάγου για 800 χιλιάδες χρόνια.
Μείωση της ποσότητας οξυγόνου στην ατμόσφαιρασυμβαίνει αρκετά αργά. Μάλλον δεν θα απειλήσει την ανθρώπινη ζωή για εκατομμύρια χρόνια. Αλλά οι πληροφορίες για τη φύση τέτοιων κύκλων είναι πολύ σημαντικές για την επιστήμη.
Πρέπει να γνωρίζετε κάτω από την επίδραση των παραγόντωνγίνονται αλλαγές. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν, μεταξύ άλλων, κατά την εξόρυξη του Άρη, όταν οι άνθρωποι αρχίζουν να κατοικούν στον Κόκκινο Πλανήτη. Πιθανότατα θα πρέπει να αυξήσουμε την ποσότητα οξυγόνου στην αττική ατμόσφαιρα.
Γιατί εξαφανίζεται το οξυγόνο;
Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη καταλήξει σε συναίνεση για το γιατί η ατμόσφαιρα της Γης χάνει αργά οξυγόνο. Υπάρχουν δύο υποθέσεις.
- Αύξηση του ρυθμού διάβρωσης, που αφαιρεί περισσότερους βράχους από το έδαφος, που οξειδώνονται και δεσμεύουν περισσότερο οξυγόνο.
- Αλλαγή του κλίματος.Οι θερμοκρασίες έχουν μειωθεί ελαφρώς τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια, παρά τις απότομες αυξήσεις τις τελευταίες δεκαετίες. Λόγω της μείωσης της θερμοκρασίας, θα μπορούσε να ξεκινήσει μια αλυσίδα οικολογικών αντιδράσεων, με αποτέλεσμα να αρχίσει να διαλύεται και να δεσμεύεται περισσότερο οξυγόνο στους ωκεανούς.
Θα εξαφανιστεί εντελώς το οξυγόνο;
Ναι, τουλάχιστον αυτό είναι το συμπέρασμα που κατέληξε ένας Ιάπωνας επιστήμονας από το Πανεπιστήμιο Toho Kazumi Ozaki και ο Αμερικανός συνάδελφός του Christopher Reinhard από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας.
Οι ειδικοί έχουν μοντελοποιήσει την εξέλιξη της ατμόσφαιραςτον πλανήτη μας, λαμβάνοντας υπόψη γεωλογικούς, βιολογικούς και κλιματικούς παράγοντες. Ως αποτέλεσμα, ανακάλυψαν ότι η ατμόσφαιρα της γης θα παραμείνει σχετικά σταθερή για περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια και μετά από αυτό, σε μερικές χιλιάδες χρόνια, θα μετατραπεί σε σχεδόν χωρίς οξυγόνο.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η αιτία της καταστροφής θα είναισυνίστανται στην αυξημένη δραστηριότητα του Ήλιου, λόγω της οποίας το περιεχόμενο του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα θα μειωθεί. Όταν αυτός ο δείκτης φτάσει σε κρίσιμο σημείο, η διαδικασία της φωτοσύνθεσης θα διακοπεί στον πλανήτη και το οξυγόνο θα σταματήσει να εισέρχεται στην ατμόσφαιρα.
Η βιόσφαιρα δεν θα έχει χρόνο να προσαρμοστεί σε τέτοιες σημαντικές περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κόσμος των πρωτόγονων αναερόβιων μικροβίων, που σήμερα κρύβεται στις σκιές, θα επικρατήσει και πάλι.
Συμπέρασμα των συγγραφέων του έργου
Πώς θα είναι η Γη χωρίς οξυγόνο;
Αυτή η κατάσταση πραγμάτων υπήρχε ήδη στον πλανήτη μας πριν από την καταστροφή του οξυγόνου.
Η ακριβής σύνθεση της πρωτεύουσας ατμόσφαιρας της ΓηςΣήμερα είναι άγνωστο, ωστόσο, κατά κανόνα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της απαέρωσης του μανδύα και ήταν αναγεννητικής φύσης. Βασίστηκε σε διοξείδιο του άνθρακα, υδρόθειο, αμμωνία, μεθάνιο. Αυτό αποδεικνύεται από:
- μη οξειδωμένα κοιτάσματα που έχουν σχηματιστεί καθαρά στην επιφάνεια (για παράδειγμα, βότσαλα ποταμού από πυρίτη που δεν είναι ανθεκτικά στο οξυγόνο).
- έλλειψη γνωστών σημαντικών πηγών οξυγόνου και άλλων οξειδωτικών.
- μελέτη πιθανών πηγών της πρωτογενούς ατμόσφαιρας (ηφαιστειακά αέρια, η σύνθεση άλλων ουράνιων σωμάτων).
Αφού η συντριπτική πλειοψηφία των οργανισμώνΟ χρόνος ήταν αναερόβιος, δεν μπορούσε να υπάρξει σε σημαντικές συγκεντρώσεις οξυγόνου, συνέβη μια παγκόσμια αλλαγή κοινοτήτων: οι αναερόβιες κοινότητες αντικαταστάθηκαν από αερόβιες, που προηγουμένως περιορίζονταν μόνο σε «θύλακες οξυγόνου». Οι αναερόβιες κοινότητες, αντίθετα, ωθήθηκαν σε «αναερόβιους θύλακες» (μεταφορικά μιλώντας, «η βιόσφαιρα γύρισε μέσα προς τα έξω»).
Στο μέλλον, η παρουσία μοριακού οξυγόνου στοη ατμόσφαιρα οδήγησε στο σχηματισμό ενός παραθύρου όζοντος, το οποίο επέκτεινε σημαντικά τα όρια της βιόσφαιρας και στην εξάπλωση μιας πιο ενεργητικά ευνοϊκής (σε σύγκριση με την αναερόβια) αναπνοή οξυγόνου.
Διαβάστε περισσότερα
Ο Ουρανός έχει λάβει την κατάσταση του πιο παράξενου πλανήτη στο ηλιακό σύστημα. Γιατί;
Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει ένα ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hawking. Πού οδηγεί;
Άμβλωση και επιστήμη: τι θα συμβεί στα παιδιά που θα γεννήσουν