Atmosfera zemlje
Atmosfera - plinoviti omotač nebeskog tijela koji se u njegovoj blizini drži gravitacijom.
Zemljina atmosfera sadrži korišteni kisikvećina živih organizama za disanje i ugljični dioksid koji biljke i cijanobakterije troše tijekom fotosinteze. Atmosfera je ujedno i zaštitni sloj planeta, štiteći svoje stanovnike od sunčevog ultraljubičastog zračenja i meteorita.
Sva masivna tijela - plinoviti divovi i većina zemaljskih planeta u Sunčevom sustavu, osim Merkura - imaju atmosferu.
- Granice atmosfere
Smatra se da je atmosfera to područje okoZemlja, u kojoj se plinoviti medij okreće sa Zemljom u cjelini. U međuplanetarni prostor prelazi postupno, u egzosferi, započinjući na nadmorskoj visini od 500-1000 km od Zemljine površine.
Prema definiciji koju je predložila MeđunarodnaZrakoplovnog saveza, granica atmosfere i svemira povučena je duž Karmanove linije, koja se nalazi na visini od 100 km, iznad koje letovi zrakoplovstva postaju potpuno nemogući.
NASA koristi granicu od 122 km (400 000 ft) kao granicu atmosfere, gdje su se šatlovi prebacili s manevriranja motorom na aerodinamično manevriranje.
- Sastav
Zemljina atmosfera rezultat je dvojeprocesi: isparavanje tvari kozmičkih tijela kad padnu na Zemlju i ispuštanje plinova tijekom vulkanskih erupcija (otplinjavanje zemaljskog plašta). Oslobađanjem oceana i pojavom biosfere, atmosfera se promijenila uslijed izmjene plinova s vodom, biljkama, životinjama i njihovim produktima razgradnje u tlima i močvarama.
Trenutno se Zemljina atmosfera uglavnom sastoji od plinova i različitih nečistoća (prašina, kapljice vode, kristali leda, morske soli, proizvodi izgaranja).
Povijest nastanka atmosfere
Prema najčešćoj teoriji,Zemljina je atmosfera tijekom svoje povijesti imala tri različita sastava. U početku se sastojao od lakih plinova (vodika i helija) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzvprimarna atmosfera.
U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere plinovima koji nisu vodik (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Tako je nastalasekundarna atmosfera... Atmosfera je bila restorativna. Nadalje, proces stvaranja atmosfere određen je sljedećim čimbenicima:
- curenje laganih plinova (vodik i helij) u međuplanetarni prostor;
- kemijske reakcije u atmosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i nekih drugih čimbenika.
Postupno su ti čimbenici doveli do formiranjatercijarna atmosfera, karakteriziran znatno nižim udjelom vodika i mnogo većim udjelom dušika i ugljičnog dioksida (nastao kao rezultat kemijskih reakcija amonijaka i ugljikovodika).
Kisik u atmosferi
Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida.
U početku se kisik trošio na oksidaciju reduciranih spojeva - amonijaka, ugljikovodika, željeznog oblika željeza sadržanog u oceanima itd.
Na kraju ove faze, sadržaj kisika uatmosfera je počela rasti. Postupno se formirala moderna atmosfera s oksidacijskim svojstvima. Budući da je to uzrokovalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima koji se događaju u atmosferi, litosferi i biosferi, taj je događaj nazvan Kisikova katastrofa.
Zašto kisik nestaje iz atmosfere?
Pokazalo se da je za to vrijeme sa Zemljepostoji prilično stabilno curenje kisika brzinom od oko 8,4 ppm na milijun godina. Konkretno, tijekom posljednjih 800 tisuća godina atmosfera u atmosferi postala je za oko 0,7% manje kisika.
Dijagram s lijeve strane pokazuje koliko su različitirezultati znanstvenog modeliranja omjera atmosferskog O2 / N2 i parcijalnog tlaka. Dijagram desno prikazuje promjenu parcijalnog tlaka na temelju rezultata mjerenja mjehurića zraka u jezgri leda tijekom 800 tisuća godina.
Smanjenje količine kisika u atmosferidogađa dosta sporo. Vjerojatno neće ugroziti ljudski život milijunima godina. Ali informacije o prirodi takvih ciklusa vrlo su važne za znanost.
Morate znati pod utjecajem kojih čimbenikadogađaju se promjene. Te se informacije mogu koristiti, između ostalog, prilikom teraformiranja Marsa, kada ljudi počnu naseljavati Crveni planet. Vjerojatno ćemo morati povećati količinu kisika u atmosferi Marsa.
Zašto kisik nestaje?
Znanstvenici još uvijek nisu postigli konsenzus oko toga zašto Zemljina atmosfera polako gubi kisik. Dvije su hipoteze.
- Povećanje stope erozije, koja uklanja više stijena iz tla, koja oksidira i veže više kisika.
- Promjena klime.Temperature su blago opale tijekom posljednjih nekoliko milijuna godina, unatoč naglom porastu posljednjih desetljeća. Zbog smanjenja temperature mogao bi se pokrenuti lanac ekoloških reakcija, uslijed čega se više kisika počelo otapati i vezati u oceanima.
Hoće li kisik potpuno nestati?
Da, barem su to zaključak japanskog znanstvenika sa sveučilišta Toho Kazumi Ozaki i njegovog američkog kolege Christophera Reinharda s Georgia Institute of Technology.
Stručnjaci su modelirali evoluciju atmosferenaš planet, uzimajući u obzir geološke, biološke i klimatske čimbenike. Kao rezultat toga, otkrili su da će zemljina atmosfera ostati relativno stabilna oko milijardu godina, a nakon toga, za nekoliko tisuća godina, pretvorit će se u praktički bez kisika.
Prema znanstvenicima, uzrok katastrofe bit ćesastoje se u povećanoj aktivnosti Sunca, zbog čega će se smanjiti sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi. Kad ovaj pokazatelj dosegne kritičnu točku, proces fotosinteze na planeti će biti poremećen, a kisik će prestati ulaziti u atmosferu.
Biosfera se neće imati vremena prilagoditi tako značajnim promjenama u okolišu. Svijet primitivnih anaerobnih mikroba, koji danas vreba u sjeni, opet će prevladati.
Zaključak autora djela
Kako će Zemlja biti bez kisika?
Takvo je stanje na našem planetu već postojalo prije katastrofe s kisikom.
Točan sastav primarne atmosfere Zemlje nadanas je nepoznat, međutim, u pravilu znanstvenici vjeruju da je nastao kao rezultat otplinjavanja plašta i bio je regenerativne prirode. Temeljila se na ugljičnom dioksidu, sumporovodiku, amonijaku, metanu. O tome svjedoče:
- neoksidirane naslage koje su se jasno stvorile na površini (na primjer, riječni šljunak od pirita koji nije otporan na kisik);
- nedostatak poznatih značajnih izvora kisika i drugih oksidansa;
- proučavanje potencijalnih izvora primarne atmosfere (vulkanski plinovi, sastav drugih nebeskih tijela).
Budući da velika većina organizamavrijeme je bilo anaerobno, nesposobno postojati pri značajnim koncentracijama kisika, došlo je do globalne promjene zajednica: anaerobne zajednice zamijenjene su aerobnim, prethodno ograničenim samo na “džepove kisika”. Anaerobne zajednice su, naprotiv, gurnute u “anaerobne džepove” (figurativno rečeno, “biosfera okrenuta naopačke”).
U budućnosti će prisutnost molekularnog kisika uatmosfera dovela je do stvaranja ozonskog zaslona koji je značajno proširio granice biosfere i do širenja energetski povoljnijeg (u usporedbi s anaerobnim) disanja kisika.
Čitaj više
Uran je dobio status najčudnijeg planeta u Sunčevom sustavu. Zašto?
Fizičari su stvorili analog crne rupe i potvrdili Hawkingovu teoriju. Kamo vodi?
Pobačaj i znanost: što će se dogoditi s djecom koja će roditi