Atmosféra Zeme: zloženie, vrstvy a význam pre život
Objavte zloženie a vrstvy atmosféry Zeme, ich ochrannú úlohu pre život, vplyv na klímu a tvorbu počasia — prehľadné vysvetlenie v článku.
Atmosféra je vrstva plynov okolo Zeme. Udržuje ju na mieste zemská gravitácia. Tvorí ju najmä dusík (78,1 %). Obsahuje aj dostatok kyslíka (20,9 %) a malé množstvá argónu (0,9 %), oxidu uhličitého (~ 0,035 %), vodnej pary a iných plynov. Atmosféra chráni život na Zemi tým, že absorbuje (prijíma) ultrafialové žiarenie zo Slnka. Vďaka nej sú naše dni chladnejšie a noci teplejšie.
Pevné častice vrátane popola, prachu, sopečného popola atď. sú malou súčasťou atmosféry. Sú dôležité pri tvorbe oblakov a hmly.
Atmosféra nekončí na konkrétnom mieste. Čím vyššie nad Zemou, tým je atmosféra redšia. Medzi atmosférou a vesmírom neexistuje jasná hranica, hoci Kármánova čiara sa niekedy považuje za hranicu. 75 % atmosféry sa nachádza vo vzdialenosti do 11 km od povrchu Zeme.
Zloženie a fyzikálne vlastnosti
Hlavné zložky atmosféry sú dusík (N2), kyslík (O2), argón (Ar) a stopové plyny vrátane oxidu uhličitého (CO2). Vodná para je veľmi variabilná — v závislosti od miesta a počasia môže tvoriť menej než 0,1 % až približne 4 % objemu vzduchu. Medzi ďalšie dôležité stopy patrí metán (CH4), oxid dusný (N2O), ozón (O3) a vzácne plyny (neón, hélium, kryptón).
Atmosférický tlak pri hladine mora je približne 1013,25 hPa (hektopascalov) a hustota vzduchu klesá s výškou približne exponenciálne — priemerná výška, na ktorej tlak klesne na 1/e (≈37 %) pôvodnej hodnoty, sa nazýva škálová výška a je okolo 8–9 km.
Vrstvy atmosféry
- Troposféra (0–~8–15 km): najnižšia vrstva, v ktorej prebiehajú všetky bežné poveternostné javy (oblaky, dážď, búrky). Teplota tu so stúpajúcou výškou klesá. Do tejto vrstvy patrí aj väčšina atmosférickej hmoty (približne 75 %).
- Stratosféra (~15–50 km): tu sa nachádza ozónová vrstva, ktorá pohlcuje väčšinu škodlivého ultrafialového žiarenia. V stratosfére teplota so stúpajúcou výškou stúpa v dôsledku absorbcie UV žiarenia ozónom.
- Mezosféra (~50–85 km): teplota opäť klesá a v tejto vrstve sa spaľujú väčšie meteoroidy, ktoré tvoria meteorické stopy.
- Termosféra (~85–600 km): teplota výrazne stúpa, nachádza sa tu iónosféra — oblasť nabitých častíc dôležitá pre rádiovú komunikáciu a vznik polárnej žiary.
- Exosféra (od ~600–1000 km von): prechodné pásmo, kde sa častice len zriedka zrážajú a postupne prechádzajú do medziplanetárneho priestoru.
Funkcie atmosféry a jej význam pre život
- Ochrana pred ultrafialovým žiarením (ozónová vrstva).
- Udržiavanie teplotných podmienok — atmosféra pohlcuje a znovu vyžaruje teplo (skleníkový efekt), vďaka čomu sú dni a noci miernejšie.
- Umožňuje existenciu kvapalnej vody na povrchu reguláciou tlaku a teploty.
- Podpora života — kyslík pre dýchanie, vodná para a ďalšie plyny dôležité pre biologické procesy.
- Úloha pri počasí a podnebí — tvorba oblakov, zrážok, vetra a extrémnych javov (hurikány, hurikány, búrky).
- Ochrana pred meteoritmi — menšie telesá sa spália v atmosfére a zníži sa tak riziko zásahu povrchu.
Častice, aerosóly a oblačnosť
Pevné častice a aerosóly (prach, sopečný popol, sadze, morske soli) ovplyvňujú množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem, tvoria kondenzančné jadrá pre vznik oblakov a majú vplyv na zdravie ľudí. Výrazné erupcie sopiek môžu do stratosféry vypustiť sústavy častíc, ktoré dočasne ochladia klímu.
Ľudský vplyv a environmentálne problémy
Činnosť človeka výrazne mení zloženie atmosféry: spaľovanie fosílnych palív zvyšuje koncentráciu oxidu uhličitého a ďalších skleníkových plynov (metán, N2O), čo vedie k globálnemu otepľovaniu a zmene klímy. Emisie z priemyslu a dopravy znečisťujú ovzdušie (NOx, SO2, pevné častice), čo má dôsledky pre zdravie a ekosystémy. V minulosti poškodili freóny ozónovú vrstvu, čo viedlo k medzinárodným opatreniam (Montrealský protokol) a čiastočnému zotaveniu ozónu.
Merače a pozorovanie
Atmosféru sledujeme pomocou pozemných staníc, balónov (radiosondy), lietadiel a satelitov. Tieto dáta sú nevyhnutné pre predpoveď počasia, štúdium klímy a sledovanie znečistenia.
Zhrnutie
Atmosféra je tenká, ale nevyhnutná vrstva plynov, ktorá chráni a umožňuje život na Zemi. Jej zloženie, vrstvy a dynamika určujú počasie a klímu, zatiaľ čo ľudské aktivity menia jej rovnováhu s potenciálne závažnými následkami pre prírodu i spoločnosť.
História zemskej atmosféry
V zemskej atmosfére pôvodne nebol takmer žiadny voľný kyslík. Prvú atmosféru tvorili plyny v slnečnej hmlovine, predovšetkým vodík. Mohli sa v nej nachádzať jednoduché hydridy, aké sa dnes nachádzajú v plynných obroch (Jupiter a Saturn): vodná para, metán a amoniak. Atmosféra sa postupne zmenila na prevažne oxid uhličitý a dusík. Ľahšie plyny, ako vodík a hélium, by zemská gravitácia neudržala a unikli by. Dlhý čas (povedzme 2 miliardy rokov alebo viac) v atmosfére prevládal oxid uhličitý.
Počas Veľkého okysličenia sa atmosféra zmenila na dnešnú, keď oxid uhličitý nahradil kyslík. Naša atmosféra je stále prevažne dusíková, ale väčšina živých organizmov komunikuje viac s kyslíkom ako s dusíkom. Okysličovanie sa začalo tým, že sinice vytvárali voľný kyslík fotosyntézou. Väčšina dnešných organizmov potrebuje kyslík na svoje dýchanie: len niekoľko anaeróbnych organizmov môže rásť bez kyslíka.
Teplota a atmosférické vrstvy
Niektoré časti atmosféry sú horúce alebo studené v závislosti od výšky. Ak by niečo stúpalo priamo nahor, bolo by chladnejšie, ale potom by bolo teplejšie, keď by objekt stúpal vyššie. Tieto zmeny teploty sa delia na vrstvy. Sú ako vrstvy cibule. Rozdiel medzi jednotlivými vrstvami je spôsob, akým sa mení teplota.
Ide o vrstvy atmosféry od zeme:
- Troposféra - začína na zemi. Končí niekde medzi 0 a 18 kilometrami. Čím vyššie, tým chladnejšie. Počasie v tejto vrstve ovplyvňuje náš každodenný život.
- Stratosféra - začína na 18 kilometroch. Končí vo vzdialenosti 50 km (31 míľ). Čím vyššie, tým horúcejšie. Teplo pochádza z ozónovej vrstvy na vrchole stratosféry. V tejto vrstve je málo vodnej pary a iných látok. Lietadlá lietajú v tejto vrstve, pretože je zvyčajne stabilná a odpor vzduchu je malý.
- Mezosféra - začína na vzdialenosti 50 kilometrov (31 míľ). Končí vo vzdialenosti 80 alebo 85 kilometrov (50 alebo 53 míľ). Čím vyššie, tým chladnejšie. Vetry v tejto vrstve sú silné, takže teplota nie je stabilná.
- Termosféra - začína na 80 alebo 85 kilometroch. Končí vo výške 640 kilometrov (400 míľ) alebo vyššie. Čím vyššie, tým horúcejšie. Táto vrstva je veľmi dôležitá pri rádiovej komunikácii, pretože pomáha odrážať niektoré rádiové vlny.
- Exosféra - nad termosférou. Je to vrchná vrstva, ktorá sa spája s medziplanetárnym priestorom.
Miesta, kde sa jedna vrstva mení na ďalšiu, boli pomenované ako "-pauzy". Tropopauza je teda miesto, kde končí troposféra (vo výške 7 až 14 kilometrov). Stratopauza je na konci stratosféry. Mezopauza je na konci mezosféry. Tieto miesta sa nazývajú hranice.
Priemerná teplota atmosféry na povrchu Zeme je 14 °C.
Tlak
Atmosféra má tlak. Je to preto, že hoci je vzduch plyn, má hmotnosť. Priemerný atmosférický tlak na úrovni hladiny mora je približne 101,4 kilopascalu (14,71 psi).
Hustota a hmotnosť
Hustota vzduchu na úrovni mora je približne 1,2 kilogramu na meter kubický. Táto hustota sa vo vyšších nadmorských výškach znižuje rovnakou rýchlosťou, akou sa znižuje tlak. Celková hmotnosť atmosféry je približne 5,1 × 10 18kg, čo je len veľmi malá časť celkovej hmotnosti Zeme.
Súvisiace stránky
- Časová os života
Otázky a odpovede
Q: Z čoho je Slnko vyrobené?
Odpoveď: Slnko sa skladá z vodíka a malého množstva hélia.
Otázka: Odkiaľ pochádzajú materiály, z ktorých sú zložené planéty a ich satelity?
Odpoveď: Materiály, z ktorých sa skladajú planéty a ich satelity, pochádzajú z predchádzajúcich výbuchov supernov.
Otázka: Ako atmosféra chráni život na Zemi?
Odpoveď: Atmosféra chráni život na Zemi tým, že pohlcuje ultrafialové lúče zo Slnka, vďaka čomu sú dni chladnejšie a noci teplejšie.
Otázka: Čo sú pevné častice vo vzťahu k atmosfére?
Odpoveď: Pevné častice, ako napríklad popol, prach, sopečný popol atď. sú malé častice atmosféry, ktoré sú dôležité pri tvorbe oblakov a hmly.
Otázka: Existuje jasná hranica medzi atmosférou a vesmírom?
Odpoveď: Nie, neexistuje jasná hranica medzi atmosférou a vesmírom, hoci línia Kلrmلn sa niekedy považuje za hranicu. Dokonca aj vyššie položený okraj magnetosféry sa na niektoré účely považuje za hranicu.
Otázka: Aká časť atmosféry Zeme sa nachádza vo vzdialenosti do 11 km od jej povrchu?
Odpoveď: 75 % zemskej atmosféry sa nachádza vo vzdialenosti do 11 kilometrov od jej povrchu.
Otázka: Kedy sa predpokladá, že sa na Zemi začal život?
Odpoveď: Život na Zemi sa začal po zrážke s ranou Zemou, pri ktorej vznikol náš Mesiac; začal sa teda po tejto udalosti.
Prehľadať