Atmosfer
Dünya, başta moleküler azot (yüzde 78) ve moleküler oksijen (yüzde 21) olmak üzere bir gaz karışımından oluşan nispeten ince bir atmosferle (genellikle hava olarak adlandırılır) çevrilidir. Ayrıca argon (yaklaşık yüzde 1), su buharı (ortalama yüzde 1, ancak zaman ve yer bakımından oldukça değişken), karbon dioksit (yüzde 0.0395 [milyonda 395 parça] ve şu anda yükselen), metan (Yüzde 0.00018 [milyonda 1.8 parça] ve şu anda yükseliyor) ve diğerleri, süspansiyondaki dakika içinde katı ve sıvı parçacıklar ile birlikte.
geoid: Dünya figürünün belirlenmesi
Dünya'nın küresel olduğu fikri genellikle Pisagor'a (MÖ 6. yy) ve
Dünya, dev gezegenlere kıyasla zayıf bir çekim alanına (büyüklüğü nedeniyle) ve sıcak atmosferik sıcaklıklara (Güneş'e yakınlığı nedeniyle) sahip olduğu için, evrendeki en yaygın gazlardan yoksundur: hidrojen ve helyum. Hem Güneş hem de Jüpiter ağırlıklı olarak bu iki elementten oluşurken, erken Dünya'da uzun süre muhafaza edilemezler ve hızla gezegenler arası alana buharlaşamazlardı. Dünya atmosferinin yüksek oksijen içeriği olağandışıdır. Oksijen, çoğu gezegensel koşullar altında atmosfer, yüzey ve kabuktaki diğer kimyasallarla birleştirilecek oldukça reaktif bir gazdır. Aslında sürekli biyolojik süreçlerle sağlanır; hayat olmadan, neredeyse hiç serbest oksijen olmazdı. Atmosferdeki milyonda metan başına 1,8 kısım da atmosfer ve kabuk ile kimyasal dengeden uzaktır: insan faaliyetlerinin katkısı diğerlerinden daha ağır olan biyolojik kökenlidir.
Atmosferin gazları Dünya'nın yüzeyinden binlerce kilometre yüksekliğe kadar uzanır ve sonunda güneş rüzgarı ile birleşir - Güneş'in en dış bölgelerinden dışarı akan yüklü parçacıklar akışı. Atmosferin bileşimi, yaklaşık 100 km'lik (60 mil) bir yüksekliğe kadar az çok sabittir, özellikle istisnalar su buharı ve ozondur.
Atmosfer genellikle farklı katmanlar veya bölgeler olarak tanımlanır. Atmosferin çoğu, enlem ve mevsime bağlı olarak yüzeyden yaklaşık 10-15 km (6-9 mil) yüksekliğe kadar uzanan troposferde yoğunlaşır. Bu tabakadaki gazların davranışı konveksiyon ile kontrol edilir. Bu süreç, Güneş tarafından ısıtılan yüzeye yakın havanın kaldırma kuvvetinden kaynaklanan çalkantılı, devrilme hareketlerini içerir. Konveksiyon, troposfer boyunca km başına kabaca 6 ° C (10.8 ° F) azalan dikey sıcaklık gradyanını (yani, yükseklikte bir sıcaklık düşüşünü) korur. Tropopoz denilen troposferin üstünde sıcaklıklar yaklaşık −80 ° C'ye (−112 ° F) düşmüştür. Troposfer, neredeyse tüm su buharının bulunduğu ve esasen tüm havanın oluştuğu bölgedir.
Kuru, sürekli stratosfer troposferin üzerinde yer alır ve yaklaşık 50 km (30 mil) yüksekliğe kadar uzanır. Stratosferde konvektif hareketler zayıf veya yoktur; bunun yerine hareketler yatay yönelimlidir. Bu katmandaki sıcaklık irtifa ile artar.
Üst stratosferik bölgelerde, güneş sonları ultraviyole ışık soğurma moleküler oksijen aşağı (O 2); O ile tek bir oksijen atomu rekombinasyon 2 ozon içine molekülü (O 3) koruyucu ozon tabakası meydana getirir.
Nispeten sıcak stratopazın üstünde, sıcaklıkların tekrar mezopozun tanımlandığı yüzeyden 80-90 km (50-56 mil) yüksekliğe düştüğü daha da kalıcı mezosfer vardır. Oraya ulaşılan minimum sıcaklık mevsime göre oldukça değişkendir. Daha sonra sıcaklıklar, termosfer olarak bilinen üst katman boyunca artan yükseklik ile yükselir. Ayrıca yaklaşık 80-90 km'nin üzerinde, bu yükseklikten yukarı doğru iyonosferi tanımlayan yüklü veya iyonize parçacıkların artan bir kısmı vardır. Bu bölgede, özellikle kutuplar etrafındaki yaklaşık dairesel bölgeler boyunca, atmosferdeki azot ve oksijen atomlarının Güneş'ten kaynaklanan enerjik parçacıkların epizodik patlamaları ile etkileşimi ile muhteşem görünür auroralar üretilir.
Dünya'nın genel atmosferik dolaşımı, ekvatoral enlemlerde daha bol bulunan güneş ışığının enerjisi tarafından yönlendirilir. Bu ısının kutuplara doğru hareketi, Dünya'nın hızlı dönüşünden ve Ekvatordan uzak enlemlerde (rüzgarın yönüne bir doğu-batı bileşeni ekleyen) ilişkili Coriolis kuvvetinden güçlü bir şekilde etkilenir ve her birinde birden fazla dolaşım havası hücresi oluşur. yarımküre. Kararsızlıklar (zamanla büyüyen atmosferik akıştaki düzensizlikler), orta tropitlerin karakteristik yüksek basınçlı alanlarını ve düşük basınçlı fırtınalarını ve ayrıca fırtınaların yollarını yönlendiren üst troposferin hızlı, doğuya doğru hareket eden jet akışlarını üretir. Okyanuslar, Dünya'nın küresel sıcaklıklarındaki değişimleri yumuşatmak için büyük ölçüde hareket eden devasa ısı rezervuarlarıdır, ancak El Niño / Güney Salınımı hava fenomeninde olduğu gibi yavaş değişen akımları ve sıcaklıkları da hava ve iklimi etkiler (iklime bakın: Dolaşım, akımlar, ve okyanus-atmosfer etkileşimi, iklim: El Niño / Güney Salınımı ve iklim değişikliği).
Dünya'nın atmosferi çevrenin statik bir özelliği değildir. Aksine, bileşimi yaşamla uyumlu olarak jeolojik zaman içinde gelişmiştir ve günümüzde insan faaliyetlerine yanıt olarak daha hızlı değişmektedir. Dünya tarihinin yaklaşık yarısında, atmosferin alışılmadık derecede yüksek miktarda serbest oksijen bolluğu, siyanobakterilerin fotosentezi (mavi-yeşil alglere bakınız) ve doğal yüzey oksijen lavabolarının doygunluğu (örn., Nispeten oksijen bakımından fakir mineraller ve hidrojen- volkanlardan atılan zengin gazlar). Oksijen birikimi, metabolizma sırasında oksijen tüketen ve tüm bitki ve hayvanlardan oluşan kompleks hücrelerin gelişmesini mümkün kılmıştır (bkz. Ökaryot).
Dünyanın herhangi bir yerindeki iklimi mevsimlere göre değişir, ancak küresel iklimde de uzun vadeli farklılıklar vardır. Filipinler'de 1991 yılında Pinatubo Dağı'nın patlaması gibi volkanik patlamalar, stratosferde yıllarca asılı kalan, atmosferik şeffaflığı azaltan ve dünya çapında ölçülebilir soğutma ile sonuçlanan büyük miktarlarda toz parçacıkları enjekte edebilir. Asteroitlerin ve kuyruklu yıldızların çok daha nadir, dev etkileri, aylar veya yıllar boyunca güneş ışığında ciddi düşüşler de dahil olmak üzere daha da derin etkiler üretebilir; örneğin, birçok bilim adamı, 66 milyon yıllık Kretase Dönemi sonunda canlı türlerin kitlesel olarak yok olmasına yol açtığına inanıyor önce. (Kozmik etkilerin yarattığı riskler ve bunların meydana gelme şansları hakkında ek bilgi için, bkz. Dünya üzerindeki etki tehlikesi.) Son jeolojik kayıtlarda gözlenen hakim iklim değişiklikleri, Dünya'nın eğimindeki ve yörüngesindeki değişimlerle bağlantılı buz yaşlarıdır. Güneşe göre geometri.
Hidrojen füzyonunun fiziği, gökbilimcileri, Dünya'nın en erken tarihi boyunca Güneş'in bugün olduğundan yüzde 30 daha az aydınlık olduğu sonucuna götürür. Bu nedenle, diğer her şey eşit olduğunda, okyanuslar dondurulmalıydı. Dünya'nın gezegensel komşuları, Mars ve Venüs gözlemleri ve şu anda Dünya'nın kabuğuna kilitlenen karbon tahminleri, daha önceki dönemlerde Dünya atmosferinde çok daha fazla karbondioksit olduğunu göstermektedir. Bu, sera etkisi ile yüzeyin ısınmasını artıracak ve böylece okyanusların sıvı kalmasına izin verecektir.
Bugün atmosferik evrimi farklı bir yol izleyen Venüs'ün keskin zıtlığında, Dünya'nın kabuğundaki karbonat kayalarına atmosferden daha 100.000 kat daha fazla karbondioksit gömüldü. Dünyada, deniz yaşamı ile karbonat kabuklarının oluşumu, karbondioksiti karbonatlara dönüştürmek için temel mekanizmadır; sıvı su içeren abiyotik süreçler de daha yavaş da olsa karbonatlar üretir. Bununla birlikte, Venüs'te hayat asla ortaya çıkma ve karbonat üretme şansına sahip değildi. Gezegenin güneş sistemindeki konumu nedeniyle, erken Venüs, o zamanlar sönük genç Güneş'e rağmen, bugün bile Dünya'ya düşenlerden yüzde 10-20 daha fazla güneş ışığı aldı. Çoğu gezegensel bilim adamı, ortaya çıkan yüksek yüzey sıcaklığının suyun bir sıvıya yoğuşmasını önlediğine inanmaktadır. Bunun yerine, atmosferde karbondioksit gibi verimli bir sera gazı olan su buharı olarak kaldı. İki gaz birlikte yüzey sıcaklıklarının daha da yükselmesine neden oldu, böylece stratosfere büyük miktarda su kaçtı ve güneş ultraviyole radyasyonuyla ayrıldı. Abiyotik karbonat oluşumuna izin veremeyecek kadar sıcak ve kuru koşullar ile, gezegenin karbon envanterinin çoğu veya tamamı atmosferde karbondioksit olarak kaldı. Modeller, Güneş'in mevcut parlaklığını yüzde 10-20 aştığında, Dünya'nın bir milyar yıl içinde aynı kaderi yaşayabileceğini tahmin ediyor.
1950'lerin sonu ile 20. yüzyılın sonu arasında, Dünya atmosferindeki karbondioksit miktarı fosil yakıtların (örneğin kömür, petrol ve doğal gaz) yakılması ve tropikal yağmur ormanlarının yok edilmesi nedeniyle yüzde 15'ten fazla arttı Amazon Nehri havzasınınki gibi. Bilgisayar modelleri, 21. yüzyılın ortalarında net bir karbondioksidin iki katına çıkmasının, gezegen üzerinde ortalama deniz seviyesinde ve tarım. Bu sonuç, şimdiye kadar gözlemlenen ısınmanın projeksiyona ayak uydurmamasına dayanarak eleştirilmesine rağmen, okyanus sıcaklığı verilerinin analizi, 20. yüzyıldaki ısınmanın çoğunun aslında okyanuslarda gerçekleştiğini ve sonunda atmosferde ortaya çıkar.
Atmosferle ilgili bir diğer endişe, insan faaliyetlerinin stratosferik ozon tabakası üzerindeki etkisidir. İnsan yapımı kloroflorokarbonların (CFC) izlerini içeren karmaşık kimyasal reaksiyonların 1980'lerin ortalarında, kutup yayı sırasında ozon tabakasında, özellikle Antarktika'da geçici delikler oluşturduğu bulunmuştur. Yine de daha rahatsız edici olan, ozon tabakasının etkili bir şekilde emdiği kısa dalga boylu ultraviyole radyasyonun cilt kanserine neden olduğu bulunmuştur. En korkunç ozonu tahrip eden CFC'lerin üretimini durdurmak için yürürlükte olan uluslararası anlaşmalar, bu kimyasalların stratosferde uzun süre kalması nedeniyle, tükenmeyi durduracak ve tersine çevirecektir, ancak sadece 21. yüzyılın ortalarında.
