אווירת האדמה
אַטמוֹספֵרָה - קליפה גזית של גוף שמימי המוחזקת לידו על ידי כוח הכבידה.
האטמוספירה של כדור הארץ מכילה חמצן בשימושרוב האורגניזמים החיים לנשימה, ופחמן דו חמצני הנצרך על ידי צמחים וציאנובקטריה במהלך פוטוסינתזה. האטמוספירה היא גם שכבת ההגנה של הפלנטה, המגנה על תושביה מפני קרינת שמש אולטרה סגולה ומטאוריטים.
לכל הגופים המאסיביים - ענקי הגז ורוב כוכבי הלכת הארציים במערכת השמש, מלבד מרקורי - יש אטמוספירה.
- גבולות אווירה
האווירה נחשבת לאזור שמסביבכדור הארץ, בו המדיום הגזי מסתובב עם כדור הארץ בכללותו. הוא עובר לחלל הבין-כוכבי בהדרגה, באקזוספירה, החל בגובה של 500–1000 ק"מ מעל פני כדור הארץ.
לפי ההגדרה שהציע הבינלאומיפדרציית התעופה, גבול האטמוספירה והמרחב נמשך לאורך קו קרמן, הממוקם בגובה של 100 ק"מ, שמעליו טיסות תעופה הופכות לבלתי אפשריות לחלוטין.
נאס"א משתמשת בסימן 122 ק"מ (400,000 רגל) כגבול האטמוספירה, שם ההסעות עברו מתמרון מונע לתמרון אווירודינמי.
- הרכב
האטמוספירה של כדור הארץ היא תוצאה של שתייםתהליכים: אידוי החומר של גופים קוסמיים כאשר הם נופלים לכדור הארץ ושחרור גזים במהלך התפרצויות געשיות (התפטרות מעטפת כדור הארץ). עם שחרור האוקיאנוסים והופעת הביוספרה, האווירה השתנתה עקב חילופי גזים עם מים, צמחים, בעלי חיים ותוצרי הפירוק שלהם בקרקעות ובביצות.
כיום האטמוספירה של כדור הארץ מורכבת בעיקר מגזים וזיהומים שונים (אבק, טיפות מים, גבישי קרח, מלחי ים, מוצרי בעירה).
ההיסטוריה של היווצרות האטמוספירה
לפי התיאוריה הנפוצה ביותר,לאטמוספירה של כדור הארץ היו שלושה הרכבים שונים לאורך ההיסטוריה שלה. בתחילה, הוא היה מורכב מגזים קלים (מימן והליום) שנלכדו מהחלל הבין-פלנטרי. זה מה שנקראאווירה ראשונית.
בשלב הבא, פעילות וולקנית פעילה הובילה לרוויה של האטמוספירה בגזים שאינם מימן (פחמן דו חמצני, אמוניה, אדי מים). כך הוא נוצראווירה משנית... האווירה הייתה משקמת. יתר על כן, תהליך היווצרות האטמוספירה נקבע על ידי הגורמים הבאים:
- זליגת גזים קלים (מימן והליום) לחלל הבין-כוכבי;
- תגובות כימיות באטמוספרה בהשפעת קרינה אולטרה סגולה, הפרשות ברקים וכמה גורמים אחרים.
בהדרגה גורמים אלו הובילו להיווצרותאווירה שלישונית, המאופיין בתכולת מימן נמוכה בהרבה ובתכולת חנקן ופחמן דו חמצני גבוהה בהרבה (נוצרת כתוצאה מתגובות כימיות מאמוניה ופחמימנים).
חמצן באטמוספרה
הרכב האטמוספירה החל להשתנות באופן קיצוני עם הופעתם של אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ, כתוצאה מפוטוסינתזה, המלווה בשחרור חמצן וספיגת פחמן דו חמצני.
בתחילה, חמצן הושקע על חמצון של תרכובות מופחתות - אמוניה, פחמימנים, צורת ברזל הכלול באוקיינוסים וכו '.
בסוף שלב זה, תכולת החמצן בפניםהאווירה החלה לגדול. בהדרגה נוצרה אווירה מודרנית עם תכונות חמצון. מכיוון שהדבר גרם לשינויים חמורים ופתאומיים בתהליכים רבים המתרחשים באטמוספירה, ליתוספירה וביוספרה, אירוע זה נקרא אסון החמצן.
מדוע חמצן נעלם מהאטמוספרה?
התברר שבמהלך הזמן הזה מכדור הארץיש דליפת חמצן יציבה למדי בקצב של כ- 8.4 עמודים לדקה למיליון שנים. בפרט, במהלך 800 אלף השנים האחרונות האטמוספירה באטמוספירה הפכה לכ- 0.7% פחות חמצן.
התרשים משמאל מראה עד כמה שונהתוצאות מודלים מדעיים של יחס O2 / N2 אטמוספרי ולחץ חלקי. התרשים מימין מראה את השינוי בלחץ החלקי בהתבסס על תוצאות מדידת בועות אוויר בליבות קרח במשך 800 אלף שנה.
הפחתת כמות החמצן באטמוספרהקורה די לאט. זה כנראה לא יאיים על חיי אדם במשך מיליוני שנים. אבל מידע על טבעם של מחזורים כאלה חשוב מאוד למדע.
עליכם לדעת בהשפעת אילו גורמיםשינויים מתרחשים. מידע זה יכול לשמש, בין היתר, בעת ביצוע שטח מחודש של מאדים, כאשר אנשים מתחילים לאכלס את הפלנטה האדומה. נצטרך ככל הנראה להגדיל את כמות החמצן באווירת המאדים.
מדוע חמצן נעלם?
מדענים עדיין לא הגיעו להסכמה מדוע האטמוספירה של כדור הארץ מאבדת אט אט חמצן. ישנן שתי השערות.
- הגברת קצב השחיקה, שמוציאה מהאדמה עוד סלעים שמחמצנים וקושרים יותר חמצן.
- שינוי האקלים.הטמפרטורות ירדו מעט במהלך מיליוני השנים האחרונות, למרות עליות חדות בעשורים האחרונים. עקב הירידה בטמפרטורה, ניתן היה להתחיל שרשרת של תגובות אקולוגיות, וכתוצאה מכך החלו עוד חמצן להתמוסס ולהיקשר באוקיאנוסים.
האם החמצן ייעלם לחלוטין?
כן, לפחות זו המסקנה אליה הגיעו מדען יפני מאוניברסיטת טוהו קזומי אוזאקי ועמיתו האמריקאי כריסטופר ריינהרד מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה.
מומחים עיצבו את המודל של התפתחות האטמוספירהכדור הארץ שלנו, תוך התחשבות בגורמים גיאולוגיים, ביולוגיים ואקלימיים. כתוצאה מכך הם גילו כי האטמוספירה של כדור הארץ תישאר יציבה יחסית כמיליארד שנים, ולאחר מכן, בעוד כמה אלפי שנים, היא תהפוך לחמצן כמעט.
לדברי מדענים, סיבת האסון תהיהמורכב מהפעילות המוגברת של השמש, שבגללה ירידת תכולת הפחמן הדו-חמצני באטמוספירה. כאשר אינדיקטור זה מגיע לנקודה קריטית, תהליך הפוטוסינתזה יופרע על פני כדור הארץ, והחמצן יפסיק להיכנס לאטמוספרה.
לביוספרה לא יהיה זמן להסתגל לשינויים סביבתיים כה משמעותיים. עולם החיידקים האנאירוביים הפרימיטיביים, האורב היום בין הצללים, ישוב לנצח.
מסקנת מחברי היצירה
איך כדור הארץ יהיה ללא חמצן?
מצב עניינים זה כבר היה קיים על הפלנטה שלנו לפני אסון החמצן.
ההרכב המדויק של האטמוספרה הראשונית של כדור הארץ בכיום לא ידוע, עם זאת, ככלל, מדענים סבורים כי הוא נוצר כתוצאה מהסרת הגלימה של המעטפת והיה בעל אופי מתחדש. הוא התבסס על פחמן דו חמצני, מימן גופרתי, אמוניה, מתאן. עדות לכך היא:
- משקעים לא מחומצמים שנוצרו בבירור על פני השטח (למשל חלוקי נחל מפיריט שאינם עמידים בפני חמצן);
- מחסור במקורות משמעותיים ידועים של חמצן ומחמצנים אחרים;
- חקר מקורות פוטנציאליים לאטמוספירה הראשונית (גזים וולקניים, הרכב גרמי שמים אחרים).
מאז הרוב המכריע של האורגניזמיםהזמן היה אנאירובי, לא היה מסוגל להתקיים בריכוזי חמצן משמעותיים, התרחש שינוי עולמי של קהילות: קהילות אנאירוביות הוחלפו בקהילות אירוביות, שבעבר הוגבלו רק ל"כיסי חמצן". קהילות אנאירוביות, להיפך, נדחקו ל"כיסים אנאירוביים" (באופן פיגורטיבי, "הביוספרה התהפכה מבפנים").
בעתיד, נוכחות חמצן מולקולרי בתוךהאטמוספרה הובילה להיווצרות מסך אוזון, שהרחיב באופן משמעותי את גבולות הביוספרה, ולהתפשטות של נשימת חמצן חיובית יותר (בהשוואה לאנארובי).
קרא עוד
אוראנוס קיבל את מעמדו של כוכב הלכת המוזר ביותר במערכת השמש. למה?
פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו