Jordens atmosfär
Atmosfär är det gasformiga höljet av en himlakropp som hålls runt det av gravitationen.
Jordens atmosfär innehåller syre som användsde flesta levande organismer för andning och koldioxid som konsumeras av växter och cyanobakterier under fotosyntes. Atmosfären är också planetens skyddande lager och skyddar dess invånare från ultraviolett solstrålning och meteoriter.
Alla massiva himlakroppar – gasjättar och de flesta planeter – har atmosfärerjordisk typ i solsystemet, med undantag för Merkurius.
- Atmosfärsgränser
Atmosfären anses vara det området runtJorden, där det gasformiga mediet roterar med jorden som helhet. Den passerar gradvis in i det interplanetära utrymmet i exosfären och börjar på en höjd av 500–1000 km från jordens yta.
Enligt den definition som föreslagits av Fédération Aéronautique Internationale dras gränsen mellan atmosfär och rymd längs Kármán-linjen, som ligger på en höjd av 100 km, över vilken flygresor blir helt omöjliga.
NASA använder märket 122 km (400 000 fot) som atmosfärens gräns, där skyttlarna bytte från motordriven manövrering till aerodynamisk manövrering.
- Sammansättning
Jordens atmosfär är resultatet av tvåprocesser: avdunstning av ämnet i kosmiska kroppar när de faller till jorden och frisättning av gaser under vulkanutbrott (avgasning av jordens mantel). Med frisläppandet av haven och uppkomsten av biosfären förändrades atmosfären på grund av gasutbyte med vatten, växter, djur och deras sönderdelningsprodukter i jord och träsk.
För närvarande består jordens atmosfär huvudsakligen av gaser och olika föroreningar (damm, vattendroppar, iskristaller, havssalt, förbränningsprodukter).
Atmosfärens historia
Enligt den vanligaste teorin har jordens atmosfär varit i tre olika sammansättningar under den senares historia.Ursprungligen bestod den av lätta gaser (väte och helium) som fångats in från den interplanetära rymden.Detta är den så kalladeprimär atmosfär.
I nästa steg ledde aktiv vulkanisk aktivitet till att atmosfären mättades med andra gaser än väte (koldioxid, ammoniak, vattenånga).Så här bildades densekundär atmosfär... Stämningen var återställande. Vidare bestämdes processen för bildandet av atmosfären av följande faktorer:
- läckage av lätta gaser (väte och helium) till det interplanetära rummet;
- kemiska reaktioner i atmosfären under påverkan av ultraviolett strålning, blixtnedsläpp och några andra faktorer.
Gradvis ledde dessa faktorer till bildandet avtertiär atmosfär, kännetecknat av en mycket lägre vätehalt och en mycket högre kväve- och koldioxidhalt (bildad som ett resultat av kemiska reaktioner från ammoniak och kolväten).
Syre i atmosfären
Atmosfärens sammansättning började förändras radikalt med uppkomsten av levande organismer på jorden, som ett resultat av fotosyntesen, åtföljd av frisättning av syre och absorption av koldioxid.
Ursprungligen användes syre för att oxidera reducerade föreningar som ammoniak, kolväten, oxidformen av järn som finns i haven och andra.
I slutet av detta steg, syrehalten iatmosfären började växa. Gradvis bildades en modern atmosfär med oxiderande egenskaper. Eftersom detta orsakade allvarliga och plötsliga förändringar i många processer som inträffade i atmosfären, litosfären och biosfären, kallades denna händelse Oxygen Catastrophe.
Varför försvinner syre från atmosfären?
Det visade sig att under denna tid från jordendet finns ett relativt stabilt syreläckage med en hastighet av cirka 8,4 ppm per miljon år. I synnerhet har atmosfären i atmosfären under de senaste 800 tusen åren blivit cirka 0,7% mindre syre.
Diagrammet till vänster visar hur annorlundaresultat av vetenskaplig modellering av atmosfäriskt O2 / N2-förhållande och partiellt tryck. Diagrammet till höger visar förändringen av partialtrycket baserat på resultaten av mätning av luftbubblor i iskärnor i 800 tusen år.
Minskningen av mängden syre i atmosfären är ganska långsam, troligen under de närmaste miljoner årenMen information om hur sådana cykler ser ut är mycket viktig för vetenskapen.
Du måste veta under påverkan av vilka faktorerförändringar pågår. Denna information kan bland annat användas vid terrorformning av Mars, när människor börjar befolka den röda planeten. Vi kommer antagligen att behöva öka mängden syre i Mars-atmosfären.
Varför försvinner syre?
Forskare har ännu inte kommit överens om varför jordens atmosfär långsamt tappar syre. Det finns två hypoteser.
- En ökning av erosionshastigheten, som extraherar fler stenar från jorden, som oxiderar och binderMer syre.
- Klimatförändring.Temperaturerna har sjunkit något de senaste miljoner åren, trots kraftiga ökningar de senaste decennierna. På grund av temperaturminskningen kunde en kedja av miljöreaktioner initieras, vilket resulterade i att mer syre började lösas upp och bindas i haven.
Försvinner syret helt?
Ja, detta är åtminstone slutsatsen från en japansk forskare från Toho University Kazumi Ozaki och hans amerikanska kollega Christopher Reinhard från Georgia Institute of Technology.
Experter har modellerat atmosfärens utvecklingvår planet med hänsyn till geologiska, biologiska och klimatfaktorer. Som ett resultat fick de reda på att jordens atmosfär kommer att förbli relativt stabil i ungefär en miljard år, och efter det kommer det om några tusen år att bli praktiskt taget syrefritt.
Enligt forskare kommer orsaken till katastrofen att varabestår i solens ökade aktivitet, på grund av vilken halten av koldioxid i atmosfären kommer att minska. När denna indikator når en kritisk punkt kommer fotosyntesprocessen att störas på planeten och syre upphör att komma in i atmosfären.
Biosfären kommer inte att ha tid att anpassa sig till sådana betydande miljöförändringar. En värld av primitiva anaeroba mikrober, som idag lurar i skuggorna, kommer åter att råda.
Slutsats från författarna till arbetet
Hur kommer jorden att vara utan syre?
Ett sådant tillstånd inträffade med vår planet redan före syrekatastrofen.
Den exakta sammansättningen av den primära atmosfären på jorden denidag är okänd, men som regel tror forskare att den bildades som ett resultat av avgasning av manteln och var av regenerativ natur. Den var baserad på koldioxid, vätesulfid, ammoniak, metan. Detta bevisas av:
- ooxiderade avlagringar som har bildats tydligt på ytan (till exempel flodstenar från pyrit som inte är resistenta mot syre);
- brist på kända signifikanta källor till syre och andra oxidanter;
- studie av potentiella källor till den primära atmosfären (vulkaniska gaser, sammansättningen av andra himmellegemer).
Eftersom den överväldigande majoriteten av organismerna vid den tiden var anaeroba och inte kunde existera vid betydande koncentrationer av syre, skedde en global förändring av samhällena: anaeroba samhällen ersattes av aeroba, tidigare begränsade endast av "syrefickor".Anaeroba samhällen, å andra sidan, trycktes ner i "anaeroba fickor" (bildligt talat, "biosfären vändes ut och in").
I framtiden kommer närvaron av molekylärt syre iatmosfär ledde till bildandet av en ozonskärm, som avsevärt utvidgade biosfärens gränser, och till spridningen av mer energiskt gynnsam (jämfört med anaerob) syrgasandning.
Läs mer
Uranus har fått status som den konstigaste planeten i solsystemet. Varför?
Fysiker har skapat en analog av ett svart hål och bekräftat Hawkings teori. Vart leder det?
Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda