Maan ilmapiiri
Tunnelma — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.
Maan ilmakehässä on käytetty happeauseimmat elävät organismit hengitystä varten ja kasvien ja syanobakteerien kuluttama hiilidioksidi fotosynteesin aikana. Ilmakehä on myös planeetan suojakerros, joka suojaa asukkaita auringon ultraviolettisäteilyltä ja meteoriiteilta.
Атмосфера есть у всех массивных тел — газовых гигантов и большинства планет земного типа в Солнечной системе, кроме Меркурия.
- Ilmakehän rajat
Tunnelmana pidetään sitä ympäröivää aluettaMaa, jossa kaasumainen väliaine pyörii koko maan kanssa. Se kulkee planeettojen väliseen avaruuteen vähitellen eksosfäärissä alkaen 500–1000 km: n korkeudesta Maan pinnasta.
По определению, предложенному Международной авиационной федерацией, граница атмосферы и космоса проводится по линии Кармана, расположенной на высоте 100 км, выше которой авиационные полеты становятся полностью невозможными.
NASA käyttää 122 km: n (400 000 jalkaa) merkkiä ilmakehän rajana, jossa sukkulat siirtyivät moottorikäyttöisestä ohjauksesta aerodynaamiseen ohjaukseen.
- Rakenne
Maan ilmakehä on seurausta kahdestaprosessit: kosmisten kappaleiden aineen haihtuminen, kun ne putoavat maahan, ja kaasujen vapautuminen tulivuorenpurkausten aikana (maan vaipan kaasunpoisto). Valtamerien vapautumisen ja biosfäärin ilmaantumisen myötä ilmakehä muuttui maaperässä ja suoissa tapahtuvan kaasunvaihdon vuoksi veden, kasvien, eläinten ja niiden hajoamistuotteiden kanssa.
Tällä hetkellä maapallon ilmakehä koostuu pääasiassa kaasuista ja erilaisista epäpuhtauksista (pöly, vesipisarat, jääkiteet, merisuolat, palamistuotteet).
Ilmakehän muodostumisen historia
Согласно наиболее распространенной теории, атмосфера Земли на протяжении истории последней перебыла в трех различных составах. Первоначально она состояла из легких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая ensisijainen ilmapiiri.
На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась toissijainen ilmapiiri... Ilmapiiri oli korjaava. Lisäksi ilmakehän muodostumisprosessi määritettiin seuraavilla tekijöillä:
- kevyiden kaasujen (vety ja helium) vuoto planeettojen väliseen tilaan;
- kemialliset reaktiot ilmakehässä ultraviolettisäteilyn, salaman purkautumisen ja joidenkin muiden tekijöiden vaikutuksesta.
Постепенно эти факторы привели к образованию kolmannen asteen ilmapiiri, jolle on tunnusomaista paljon pienempi vetypitoisuus ja paljon suurempi typpi- ja hiilidioksidipitoisuus (muodostuu ammoniakin ja hiilivetyjen kemiallisten reaktioiden seurauksena).
Happi ilmakehässä
Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа.
Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и другом.
Tämän vaiheen lopussa happipitoisuusilmapiiri alkoi kasvaa. Vähitellen muodostui moderni ilmapiiri, jolla oli hapettavia ominaisuuksia. Koska tämä aiheutti vakavia ja äkillisiä muutoksia monissa ilmakehässä, litosfäärissä ja biosfäärissä tapahtuvissa prosesseissa, tätä tapahtumaa kutsuttiin happikatastrofiksi.
Miksi happi katoaa ilmakehästä?
Kävi ilmi, että tänä aikana maastahappivuotoja on melko vakaa nopeudella noin 8,4 ppm / miljoona vuotta. Erityisesti viimeisten 800 tuhannen vuoden aikana ilmakehän ilmakehästä on tullut noin 0,7% vähemmän happea.
Vasemmalla oleva kaavio osoittaa kuinka erilainenilmakehän O2 / N2-suhteen ja osapaineen tieteellisen mallinnuksen tulokset. Oikealla olevassa kaaviossa näkyy osapaineen muutos, joka perustuu jääkuoreiden ilmakuplien mittaamisen tuloksiin 800 tuhatta vuotta.
Уменьшение количества кислорода в атмосфере происходит довольно медленно. Вероятно, в ближайшие миллионы лет оно не угрожает человеческой жизни. Но информация о природе таких циклов очень важна для науки.
Sinun täytyy tietää minkä tekijöiden vaikutuksestamuutoksia tapahtuu. Tätä tietoa voidaan käyttää muun muassa Marsia maastonmuodostuksessa, kun ihmiset alkavat asuttaa Punaista planeettaa. Meidän on todennäköisesti lisättävä hapen määrää Marsin ilmakehässä.
Miksi happi katoaa?
Tutkijat eivät ole vielä päässeet yksimielisyyteen siitä, miksi maapallon ilmakehä menettää hitaasti happea. Hypoteeseja on kaksi.
- Увеличение скорости эрозии, в результате которой из почвы извлекается больше горных пород, которые окисляются и связывают больше кислорода.
- Ilmastonmuutos.Lämpötilat ovat laskeneet hieman viimeisen miljoonan vuoden aikana huolimatta viime vuosikymmenien voimakkaasta noususta. Lämpötilan laskun vuoksi ekologisten reaktioiden ketju saattoi aloittaa, minkä seurauksena enemmän happea alkoi liueta ja sitoutua valtameriin.
Katoako happi kokonaan?
Kyllä, ainakin tähän johtopäätökseen pääsivät japanilainen tutkija Tohon yliopistosta Kazumi Ozaki ja hänen amerikkalainen kollegansa Christopher Reinhard Georgian teknillisestä instituutista.
Asiantuntijat ovat mallinneet ilmakehän kehitystäplaneettamme, ottaen huomioon geologiset, biologiset ja ilmastolliset tekijät. Tämän seurauksena he huomasivat, että maapallon ilmakehä pysyy suhteellisen vakaana noin miljardin vuoden ajan, ja sen jälkeen muutaman tuhannen vuoden kuluttua se muuttuu käytännössä hapettomaksi.
Tutkijoiden mukaan katastrofin syy tulee olemaankoostuvat auringon lisääntyneestä aktiivisuudesta, jonka vuoksi hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä vähenee. Kun tämä indikaattori saavuttaa kriittisen pisteen, fotosynteesiprosessi häiriintyy planeetalla ja happi lakkaa pääsemästä ilmakehään.
Biosfäärillä ei ole aikaa sopeutua tällaisiin merkittäviin ympäristömuutoksiin. Alkeellisten anaerobisten mikrobien maailma, joka tänään varjelee varjossa, tulee jälleen voittamaan.
Teoksen tekijöiden päätelmät
Kuinka maapallo on ilman happea?
Такое состояние уже было с нашей планетой до кислородной катастрофы.
Maan ensisijaisen ilmakehän tarkka koostumusNykyään tiedetään, mutta yleensä tutkijat uskovat, että se syntyi vaipan kaasunpoiston seurauksena ja että se oli luonteeltaan uudistavaa. Se perustui hiilidioksidiin, rikkivetyyn, ammoniakkiin, metaaniin. Tämän todistaa:
- hapettumattomat kerrostumat, jotka ovat muodostuneet selvästi pinnalle (esimerkiksi joen pikkukivet happi-epästabiilisesta pyriitistä);
- tunnettujen merkittävien happilähteiden ja muiden hapettimien puute;
- tutkimus primaarisen ilmakehän mahdollisista lähteistä (tulivuorikaasut, muiden taivaankappaleiden koostumus).
Поскольку подавляющая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами». Анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «биосфера вывернулась наизнанку»).
Tulevaisuudessa molekyylihapen läsnäoloilmakehä johti otsoniseulan muodostumiseen, mikä laajensi merkittävästi biosfäärin rajoja, ja levisi energisesti suotuisampaa (verrattuna anaerobiseen) happihengitykseen.
Lue lisää
Uranus on saanut aurinkokunnan omituisimman planeetan tilan. Miksi?
Fyysikot ovat luoneet analogin mustasta aukosta ja vahvistaneet Hawkingin teorian. Minne se johtaa?
Abortti ja tiede: mitä tapahtuu synnyttäville lapsille