Atmosféra Zeme
Atmosféra je plynný obal nebeského telesa, ktorý je okolo neho držaný gravitáciou.
Zemská atmosféra obsahuje použitý kyslíkväčšina živých organizmov na dýchanie a oxid uhličitý spotrebovaný rastlinami a sinicami počas fotosyntézy. Atmosféra je tiež ochrannou vrstvou planéty, ktorá chráni jej obyvateľov pred slnečným ultrafialovým žiarením a meteoritmi.
Všetky masívne telesá – plynoví obri a väčšina planét – majú atmosférupozemský typ v slnečnej sústave, okrem Merkúra.
- Hranice atmosféry
Atmosféra sa považuje za oblasť okoloZem, v ktorej plynné médium rotuje so Zemou ako celkom. Prechádza do medziplanetárneho priestoru postupne, v exosfére, počnúc nadmorskou výškou 500–1000 km od zemského povrchu.
Podľa definície, ktorú navrhla Fédération Aéronautique Internationale, je hranica medzi atmosférou a priestorom nakreslená pozdĺž Kármánovej línie, ktorá sa nachádza v nadmorskej výške 100 km, nad ktorou je letecká doprava úplne nemožná.
NASA používa hranicu 122 km (400 000 stôp) ako hranicu atmosféry, kde sa raketoplány zmenili z manévrovania poháňaného motorom na manévrovanie aerodynamické.
- Štruktúra
Zemská atmosféra je výsledkom dvochprocesy: odparovanie látky kozmických telies pri ich páde na Zem a uvoľňovanie plynov pri sopečných erupciách (odplynenie zemského plášťa). S uvoľňovaním oceánov a vznikom biosféry sa atmosféra zmenila v dôsledku výmeny plynov s vodou, rastlinami, živočíchmi a ich produktmi rozkladu v pôdach a močiaroch.
V súčasnosti sa zemská atmosféra skladá hlavne z plynov a rôznych nečistôt (prach, kvapky vody, ľadové kryštály, morské soli, produkty spaľovania).
História formovania atmosféry
Podľa najbežnejšej teórie bola zemská atmosféra v celej histórii v troch rôznych kompozíciách.Pôvodne pozostával z ľahkých plynov (vodík a hélium) zachytených z medziplanetárneho priestoru.Ide o tzv.primárna atmosféra.
V ďalšej fáze viedla aktívna sopečná činnosť k nasýteniu atmosféry inými plynmi ako vodík (oxid uhličitý, amoniak, vodná para).Takto vznikolsekundárna atmosféra... Atmosféra bola obnovujúca. Ďalej bol proces tvorby atmosféry určený nasledujúcimi faktormi:
- únik ľahkých plynov (vodík a hélium) do medziplanetárneho priestoru;
- chemické reakcie v atmosfére pod vplyvom ultrafialového žiarenia, bleskových výbojov a niektorých ďalších faktorov.
Postupne tieto faktory viedli k vznikuterciárna atmosféra, vyznačujúci sa tým, že má oveľa nižší obsah vodíka a oveľa vyšší obsah dusíka a oxidu uhličitého (vznikajú v dôsledku chemických reakcií z amoniaku a uhľovodíkov).
Kyslík v atmosfére
Zloženie atmosféry sa začalo radikálne meniť s výskytom živých organizmov na Zemi v dôsledku fotosyntézy sprevádzanej uvoľňovaním kyslíka a absorpciou oxidu uhličitého.
Spočiatku sa kyslík používal na oxidáciu redukovaných zlúčenín, ako je amoniak, uhľovodíky, oxidová forma železa obsiahnutá v oceánoch a ďalšie.
Na konci tejto etapy sa obsah kyslíka vatmosféra začala rásť. Postupne sa vytvorila moderná atmosféra s oxidačnými vlastnosťami. Pretože to spôsobilo vážne a náhle zmeny v mnohých procesoch prebiehajúcich v atmosfére, litosfére a biosfére, táto udalosť sa volala kyslíková katastrofa.
Prečo kyslík mizne z atmosféry?
Ukázalo sa, že počas tejto doby zo Zemeexistuje pomerne stabilný únik kyslíka rýchlosťou asi 8,4 ppm na milión rokov. Najmä za posledných 800 tisíc rokov sa atmosféra v atmosfére zmenšila o 0,7% menej kyslíka.
Diagram vľavo ukazuje, ako sa líšiavýsledky vedeckého modelovania pomeru atmosférického O2 / N2 a parciálneho tlaku. Diagram vpravo ukazuje zmenu parciálneho tlaku na základe výsledkov merania vzduchových bublín v ľadových jadrách za 800 tisíc rokov.
Pokles množstva kyslíka v atmosfére je pomerne pomalý, pravdepodobne v nasledujúcich miliónoch rokovInformácie o povahe takýchto cyklov sú však pre vedu veľmi dôležité.
Musíte vedieť, pod vplyvom ktorých faktorovprebiehajú zmeny. Tieto informácie sa dajú použiť okrem iného pri terraformácii Marsu, keď ľudia začnú osídľovať Červenú planétu. Pravdepodobne budeme musieť zvýšiť množstvo kyslíka v atmosfére Marsu.
Prečo kyslík mizne?
Vedci zatiaľ nedospeli ku konsenzu, prečo zemská atmosféra pomaly stráca kyslík. Existujú dve hypotézy.
- Zvýšenie rýchlosti erózie, ktorá extrahuje viac hornín z pôdy, ktorá oxiduje a viažeViac kyslíka.
- Zmena podnebia.Teploty za posledných niekoľko miliónov rokov mierne poklesli, a to aj napriek prudkému nárastu v posledných desaťročiach. V dôsledku poklesu teploty mohol byť zahájený reťazec environmentálnych reakcií, v dôsledku ktorých sa v oceánoch začalo rozpúšťať a viazať viac kyslíka.
Zmizne kyslík úplne?
Áno, aspoň k tomuto záveru dospel japonský vedec z Toho University Kazumi Ozaki a jeho americký kolega Christopher Reinhard z Georgia Institute of Technology.
Odborníci modelovali vývoj atmosférynašu planétu, berúc do úvahy geologické, biologické a klimatické faktory. Vďaka tomu zistili, že zemská atmosféra zostane relatívne stabilná asi miliardu rokov a potom sa za pár tisíc rokov zmení na prakticky bezkyslíkatú.
Podľa vedcov bude príčinou katastrofyspočívajú vo zvýšenej aktivite Slnka, v dôsledku čoho sa zníži obsah oxidu uhličitého v atmosfére. Keď tento indikátor dosiahne kritický bod, proces fotosyntézy sa na planéte naruší a kyslík prestane vstupovať do atmosféry.
Biosféra nebude mať čas sa adaptovať na také významné zmeny životného prostredia. Svet primitívnych anaeróbnych mikróbov, ktorý sa dnes skrýva v tieni, opäť zvíťazí.
Záver autorov práce
Ako bude Zem bez kyslíka?
Takýto stav sa našej planéte stal už pred kyslíkovou katastrofou.
Presné zloženie primárnej atmosféry Zeme nasúčasný dátum nie je známy, vedci sa však spravidla domnievajú, že vznikol v dôsledku odplynenia plášťa a mal regeneračný charakter. Jeho základom bol oxid uhličitý, sírovodík, amoniak, metán. Dôkazom toho je:
- neoxidované usadeniny, ktoré sa zreteľne vytvorili na povrchu (napríklad riečne okruhliaky z pyritu, ktorý nie je odolný voči kyslíku);
- nedostatok známych významných zdrojov kyslíka a iných oxidantov;
- štúdium potenciálnych zdrojov primárnej atmosféry (sopečné plyny, zloženie ďalších nebeských telies).
Keďže drvivá väčšina organizmov v tom čase bola anaeróbna, neschopná existovať pri významných koncentráciách kyslíka, došlo ku globálnej zmene spoločenstiev: anaeróbne spoločenstvá boli nahradené aeróbnymi, predtým obmedzenými iba "kyslíkovými vreckami".Anaeróbne spoločenstvá boli naopak zatlačené do "anaeróbnych vreciek" (obrazne povedané, "biosféra sa obrátila naruby").
V budúcnosti prítomnosť molekulárneho kyslíka vatmosféra viedla k vytvoreniu ozónovej clony, ktorá významne rozšírila hranice biosféry, a k rozšíreniu energeticky priaznivejšieho (v porovnaní s anaeróbnym) kyslíkovým dýchaním.
Čítaj viac
Urán získal status najpodivnejšej planéty v slnečnej sústave. Prečo?
Fyzici vytvorili analóg čiernej diery a potvrdili Hawkingovu teóriu. Kadiaľ vedie?
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť