Atmosféra

Vrstvy atmosféry (NOAA)

Zemská atmosféra vrstva plynů obklopí Zemi planety a retinovaný gravitací Země. To obsahuje hrubě 78 % dusík a 21 % kyslík, s trasovacími množstvími ostatních plynů takový jako vodní pára. Tato směs plynů je obyčejně známá jak vzduch. Atmosféra chrání život na Zemi poutavým ultrafialovým slunečním zářením a redukčních teplotních extrémech mezi dnem a nocí.

Atmosféra má žádnou neočekávanou hranici. To pomalu stává se tenčí a ztrácí se do prázdna. Není tam žádná určitá hranice mezi atmosférou a vnějším prostorem. Tři-čtvrti hmoty atmosféry je uvnitř 11 km planetárního povrchu. Ve Spojených státech, osoby, které cestují nad výškou 50.0 míle (80.5 km) být označen jako astronauti. An výška 120 km (75 mi nebo 400,000 ft) označí hranici kde atmosférické jevy stanou se nápadné během nového vstupu. Karman linka, u 100 km (62 mi), je také často používaný jako hranice mezi atmosférou a prostor.

Teplota a atmosferické vrstvy

Teplota zemské atmosféry se mění s výškou; matematický vztah mezi teplotou a výškou rozlišuje mezi různými atmosferickými vrstvami:

• troposphere: Od Řeka slovo “tropos” chtít se otáčet nebo se mísit. Troposphere nejnižší vrstva spouštění atmosféry u povrchu se zvedne k mezi 7 km u tyčí a 17 km u rovníku s nějakou variací kvůli faktorům počasí. Troposphere má skvělou dohodu svislého mixování kvůli slunečnímu otopu u povrchu. Toto topení ohřívá vzdušné hmotnosti, který pak se zvednout k propouštěcímu skupenskému teplu jako rozumné teplo, které ještě více vzpruží vzdušnou hmotnost. Tento proces pokračuje, než celá vodní pára je odstraněna. V troposphere, v průměru, teplota sníží se s výškou kvůli rozsáhlému chlazení.
• stratosphere: od toho 7 – 17 km sahá k asi 50 km, stoupání teploty s výškou.
• mesosphere: od asi 50 km k rozsahu 80 km k 85 km, zmenšování teploty s výškou.
• thermosphere: od 80 – 85 km k 640 + km, stoupání teploty s výškou.

Hranice mezi těmito oblastmi jsou jmenoval tropopause, stratopause a mesopause.

Průměrná teplota atmosféry v povrchu země je 14 ° C.

Různé atmosferické oblasti

Atmosferické oblasti jsou také jmenovány v jiných cestách:

• ionosphere – region obsahovat ionty: přibližně mesosphere a thermosphere zvyšují k 550 km.
• exosphere – nad ionosphere, kde atmosféra se rozptýlí do prázdna. Toto je poslední hlavní atmosféra. (#lquoteExo#rquote prostředky #lquotevenku#rquote v Řekovi.)
• magnetosphere – region kde Země je magnetické pole ovlivňuje se se slunečním větrem od slunce. To prodlužuje se pro desítky tisíců kilometrů, s dlouhým ocasem pryč od slunce.
• ozónová vrstva – nebo ozonosféra, přibližně 10 - 50 km, kde stratosférický ozón je najit. Si všimnout toho dokonce uvnitř této oblasti, ozón je doprovodná látka hlasitostí.
• horní atmosféra – oblast atmosféry nad mesopause.
• Van Allen radiační pásy – oblasti kde částečky od slunce stanou se koncentrované.

Tlak

Atmosferický tlak je přímý výsledek váhy vzduchu. Toto znamená, že tlak vzduchu se mění s umístěním a časem, protože množství (a váha) vzduchu nahoře země se mění s umístěním a časem. Atmosferický tlak se zastaví ~ 50 % u výšky asi 5 km (equivalently, asi 50 % úhrnu atmosferická hmota je uvnitř nejnižší 5 km). Průměrný atmosferický tlak, u hladiny moře, je o 101.3 kilopascals (o 14.7 libry na čtvercový palec).

Tloušťka atmosféry

Ačkoli atmosféra existuje u výšek 1000 km a více, to je tak tenké jak být zvažoval nonexistent.

• 57.8% atmosféry hmotou je pod sumitem Mount Everest.
• 72 % atmosféry hmotou je pod obyčejnou cestovní výškou komerčních linkových letadel (asi 10000 m nebo 32800 ft).
• 99.99999% atmosféry hmotou je dole nejvyšší X-15 let letadla 22. srpna 1963, který dosáhl výšky 354,300 ft nebo 108 km.

Proto, většina z atmosféry (99.9999%) hmota je pod 100 km, ačkoli ve zředěné oblasti nad tímto tam jsou úsvity a jiné atmosférické jevy.

Složení

Složení země je atmosféra. Nižší koláč reprezentuje nejméně obyčejné plyny, které skládají 0.038% atmosféry. Hodnoty normalizovaly pro ilustraci.

Znamenejte atmosferickou vodní páru.

Zdroj pro čísla nahoře: NASA. oxid uhličitý (aktualizovaný 2006). Metanový plyn se aktualizoval (k 1998) IPCC dehtovým stolem 6.1 [1]. NASA úhrn byl 17 ppmv přes 100 %, a CO₂ byl zvětšen tady 15 ppmv. Normalizovat, N₂ should být redukován asi 25 ppmv a O₂ asi 7 ppmv.

Podružné součásti vzduchu ne shora uvedený obsahovat:

• Zlá molární hmotnost vzduchu je 28.97 g/mol.

Heterosphere

Pod turbopause u výšky asi 100 km, zemská atmosféra má více-nebo-méně jednotné složení (oddělené od vodní páry) jak je uvedeno výše; toto ustanoví homosphere. [2] nicméně, nad asi 100 km, zemská atmosféra začne mít složení, které se mění s výškou. Toto je nezbytně protože, v nepřítomnosti mixování, hustota plynu odpadává exponenciálně s rostoucí výškou, ale v poměru který závisí na molární hmotnosti. Tak vyšší hromadit voliče, takový jako kyslík a dusík, odpadávat více rychle než lehčí voliči takový jako hélium, molekulární vodík a atomový vodík. Tak je vrstva, nazvaný heterosphere, ve kterém zemská atmosféra má měnit složení. Jak výška se zvětší, atmosféra je ovládána postupně héliem, molekulární vodík, a atomový vodík. Přesná výška heterosphere a vrstev to obsahuje se mění významně s teplotou. [3]

Hustota a masa

Hustota vzduchu na moři vyrovnaně je o 1.2 kg/m³. Přirozené variace barometrického tlaku nastanou v nějaké jedné výšce jako důsledek počasí. Tato variace je relativně malá pro obydlené výšky ale hodně výslovnější ve vnější atmosféře a prostoru kvůli proměnnému slunečnímu záření.

Teplota a tlak proti výšce od NRLMSISE-00 standardní atmosférický model

Atmosferická hustota se sníží, zatímco výška se zvětší. Tato variace může být přibližně modeled použití barometrického vzorce. Důmyslnější modely jsou používány meteorology a organizacemi pro kosmonautiku předpovídat počasí a okružní rozpad satelitů.

Průměrné množství atmosféry je o 5,000 trillion metrických tunách. Podle národního centra pro atmosférický výzkum, “úplné střední množství atmosféry je 5.1480 x 10¹⁸ kg s rozsahem ročenky kvůli vodní páře 1.2 nebo 1.5 x 10¹⁵ kg spoléhat se na zda plošný tlak nebo data vodní páry jsou používáni; poněkud menší než předchozí odhad. Zlé množství vodní páry je odhadováno jak 1.27 x 10¹⁶ kg a suchý vzduch se hromadí jak 5.1352 ± 0.0003 x 10¹⁸ kg.”

Nad složením procenta jsou dělána hlasitostí. Předpokládat, že plyny fungují jako ideální plyny, my můžeme přidat procenta p násobil jejich molárními hmotnostmi m, dostat úhrn t = součet (p · m). Nějaké procento elementu hmotou je pak p · m/t. Když my děláme toto k nad procenty, my dostaneme to, hmotou, složení atmosféry je 75.523% dusík, 23.133% kyslík, 1.288% argon, 0.053% oxid uhličitý, 0.001267% neon, 0.00029% metanový plyn, 0.00033% krypton, 0.000724% hélium, a 0.0000038 % vodík.

Evoluce zemské atmosféry

Diagram chemikálie a procesy dopravy se vztahovali k atmosférickému složení.

Historie zemské atmosféry předchozí k jedné miliardě rokům dříve je uboze dohodnutý, ale pokračování představuje pravděpodobný sled událostí. Toto zůstane aktivní oblastí výzkumu.

Moderní atmosféra je někdy odkazoval se na jak země je “třetí atmosféra”, aby rozlišoval aktuální chemickou skladbu od dvou pozoruhodně různých předchozích složení. Originální atmosféra byla primárně hélium a vodík. Teplo (od ještě-roztavená kůra, a slunce) rozptýlil tuto atmosféru.

O 3.5 před miliardou roky, povrch se ochladil dost tvořit kůru, stále hustě zalidněný se sopkami který vydal páru, oxid uhličitý a čpavek. Toto vedlo k “druhé atmosféře”, který byl primárně oxid uhličitý a vodní pára, s nějakým dusíkem ale doslova žádný kyslík (ačkoli velmi nedávné simulace dosáhnou univerzity Waterloo a univerzity Colorada v roce 2005 navrhl, že to může měli až 40 % vodík [4 ]). Tato druhá atmosféra měla přibližně 100 časů jako hodně plynu jako aktuální atmosféra. To je obecně věřil tomu skleníkový efekt, zapříčiněný vysokými úrovněmi oxidu uhličitého, držel Zemi od zmrazování.

Během příští nemnoho roků miliónu, vodní pára kondenzovala k dešti formy a oceánům, který začal rozpustit oxid uhličitý. Přibližně 50 % oxid uhličitý by byl včleněn do oceánů. Jeden z nejčasnějších druhů baktérií byl cyanobacteria. Fosilní důkaz ukáže to tito baktérie existovaly přibližně 3.3 před miliardou roky a byl první kyslík-produkovat vyvíjet organismy phototropic. Oni byli zodpovědní za počáteční přeměnu zemské atmosféry od státu anoxic ke státu oxic (to je, od státu bez kyslíku ke státu s kyslíkem). Být první uskutečnit fotosyntézu oxygenic, oni byli schopní přeměnit oxid uhličitý do kyslíku, hrát hlavní role v okysličování atmosféra.

Photosynthesizing rostliny by později se vyvinuly a změnily více oxidu uhličitého do kyslíku. V průběhu doby, nadměrný uhlík stal se zavřený ve fosilních palivech, usazené horniny (pozoruhodně vápenec), a shelly zvířete. Jak kyslík byl propuštěn, to reagovalo s čpavkem vytvořit dusík; navíc, baktérie by také změnily čpavek na dusík.

Jak více rostlin se objevilo, úrovně kyslíku se zvětšily významně, zatímco úrovně oxidu uhličitého klesly. Nejprve kyslík se spojil s různými prvkami (takový jako železo), ale nakonec kyslík se hromadil v atmosféře, končit masovým extinctions a další evolucí. S výskytem ozónové vrstvy (ozón je allotrope kyslíku) lifeforms byly lépe chráněny od ultrafialového záření. Tento kyslík-atmosféra dusíku je “třetí atmosféra”.