تحقیق مقاله اتمسفر زمین

احتمالا اتمسفر حال حاضر زمین آن اتمسفر اولیه نیست . اتمسفر جاری ما را شیمیدانهای اتمسفر اکسیداسیون می خوانند ،در حالیکه اتمسفر اولیه را شیمیدانها اتمسفر در حال کاهش می خواندند. مشخصا گویا  اتمسفر اولیه در بر دارنده اکسیژن نبوده است.

ترکیب اتمسفر

اتمسفر اولیه ممکن است مشابه ترکیب سحابی خورشیدی 0توده های عظیم گاز و گرد و غبار ما بین فواصل ستارگان راه شیری) و نزدیک به ترکیب حاضر سیاره های بزرگ گازی بوده است ، اگر چه این بستگی به جزئیات فشرده شدن سیارات از سحابی های خورشیدی دارد. آن اتمسفر در فضا گم شده بود و با گاز خارج خارج شده از پوستر و یا (در برخی از تئوریهای اخیر ) بیشتر اتمسفر ممکن است از برخوردهای دنباله دارها و دیگر مواد با فشار بخار زیاد جابجا شده است. اکسیژن موجود در اتمسفر که جزء خصوصیات ان است بوسیله گیاهان تهیه شده است. (خزه دریایی سبز – آبی و یا سیانو باکتری ) بنابراین ، ترکیب حال حاضر اتمسفر شامل 7960 نیتروژن ، 25% اکسیژن و 1% گازهای دیگر می باشد.

لایه های اتمسفر  

همانند آنچه در مشکل زیر نشان داده است ممکن است اتمسفر زمین به چندین لایه مجزا تقسیم بشود.

لایه های اتمسفر زمین

تروتسفر : تروتسفر جایی است که همه آب و هواها واقع می شوند. آن منطقه بالا و پایین رفتن بسته های هوا می باشد. فشار هوا در بالای تروتسفر فقط 100% سطح دریا می باشد. منطقه حائل نازکی بین تروتسفر و لایه بعدی وجود دارد تروپوپاز خوانده می شود.

لایه ازن و استراتوسفر : در بالای تروپسوسفر ، استراتوسفر قرار دارد که جریان هوایی تقریبا افقی است. لایه نازک ازن در استراتوسفر بالایی دارای فشردگی بالایی از ازن است. که به شکل اکسیژن یافته است. وظیفه اصلی این لایه جذب اشعه ماوراء بنفش خورشید است. تشکیل این لایه یک وضعیت حساس است. از آنجایی که فقط می تواند ازن شکل گیرد و از جریان شدید اشعه ماوراء بنفش و از رسیدن آن به سطح زمین جلوگیری به عمل آورد که که اکسیژن تولید شده باشد. که این اشعه برای سیر تکاملی یک خطر محسوب می شود. در حال حاضر این نگرانی وجود دارد که ترکیبات فلئور کربن ساخته دست بشر ممکن است لایه ازن را از بین ببرد. و همچنین برای نتایج مهلکی که برای آینده زندگی بشر رخ می دهد نگرانی هایی موجود است.

مزوسفر و یونوسفر

در بالای استراتوسفر مزوسفر است و در بالای آن نیز یونوسفر (یا ترموسفر ) است که خیلی از اتمها یونیزه شده اند. (یا الکترونها را از دست داده اند و یا با آنها تقویت شده اند بنابراین دارای بار الکتریکی خالص هستند). یونوسفر خیلی نازک است اما جایی است که شفق قطبی رخ می دهد و مسئولیت جذب پر انرژی ترین فوتون ها از خورشید را بر عهده دارد. از وظایف دیگر آن انعکاس امواج رادیویی که بدان وسیله ارتباطات رادیویی دور و بر را ممکن می سازد می باشد. ساختار یونوسفر بوسیله باد ذره باردار شده خورشیدی (باد سحابی) قویا تحت تاثیر قرار می گیرند ، که به نوبت بوسیله سطح فعالیت خورشیدی کنترل می شوند. یک اندازه از ساختار یونوسفر چگالی الکترون آزاد است ، که شاخصی از میزان یونیزاسیون است. در اینجا نقشه های شمارش چگالی الکترون یونوسفر برای ماههای 1957 تاکنون موجود است. این شبیه سازی های متغیر با ماه یونوسفر را برای سال 1995 (دوره ای از فعالیت خورشیدی بالا با لکه های خورشیدی زیاد) و 1996 (دوره ای از فعالیت خورشیدی کم با لکه های خورشیدی کم ) مقایسه کنید.

چگالی الکترون : انیمیشن های مجاور تغییرات یونوسفر در ماه را در دو سال متفاوت شبیه سازی می کند.

(تصویر بالایی ) سال 1990 که دوره فعالیت های خورشیدی بالا با لکه های خورشیدی زیاد است(150)

(تصویر پایینی ) سال 1996، که دوره فعالیت خورشیدی پایین با لکه های خورشیدی کم (10) می باشد. رسم ها شمارش چگالی الکترون را نشان می دهد که شاخص مقدار یونیزاسیون در اتمسفر هستند. زردها و قرمزها یونیزاسیون بزرگتر و آبی ها و سبزها یونیزاسیون کوچکتر را نشان می دهند. به تفاوت های ذاتی متفاوت در این دو انیمیشن توجه کنید ، با یونیزاسیون جوی قوی تر در تصویر بالایی (خورشید فعال سال 1990) نسبت به تصویر پایین تر (خورشید کامل سال 1996)

تصاویر مجاور بر اساس نقشه های شمارش چگالی الکترون یونوسفر برای ماههای سال 1957 تا بحال هستند. انیمیشن های بیش تر را می توانید در راهنمای NOAA (آژانسی در ساختمان تجارت که نقشه اقیانوسها را ترسیم می کند و از منابع حیاتی آنها محافظت می کند) بیابید. به تفاوتهای ذاتی میان این دو انیمیشن توجه کنید که مرتبط با تاثیر قوی فعالیت خورشیدی روی ساختار یونوسفر زمین است.   

ترکیبات اتمسفر

هوا مخلوطی از گازهای مختلف است. گر چه اتمسفر زمین ظاهرا به دلیل ماهیت گازی شکل خود بی وزن به نظر میرسداما در واقع دارای جرمی به مقدار  تن می باشد. به استثنای بخار آب نسبت اختلاط گازهای تشکیل دهنده هوا تا ارتفاع 60 کیلومتری تقریبا ثابت است. حدود 99 درصد حجم هوای زمین را دو گاز عمده ازت و اکسیژن تشکیل می دهد که ازت 78 درصد ، پیکره اصلی اتمسفر زمین می باشد بعد از آن اکسیژن قرار دارد و سایر گازها فقط یک درصد حجم آن را شامل می شوند. جدول گازهای تشکیل دهنده اتمسفر را در یک هوای خشک (بدون بخار آب و آلاینده ها) به صورتهای حجمی و جرمی نشان می دهد که معمولا تقسیم بندی حجمی آن متداولتر است. اگر سهم بخار آب موجود در اتمسفر را نیز در این تقسیم بندی دخالت دهیم این نسبتها ثابت نخواهد بود زیرا دمای لایه های پایین جو همیشه در حال تغییر بوده و با رسیدن دما به نقطه میعان و تبدیل بخار به مایع ، درصد حجمی بخار آب در جو تغییر خواهد کرد. در مقیاس جهانی به طور متوسط یک درصد حجم اتمسفر زمین را بخار آب تشکیل می دهد ، اما عملا ممکن است در یک مکان ، هوا فاقد بخار آب و در نقطه دیگر تا 4 درصد بخار آب وجود داشته باشد. گر چه وزن مولکولی بخار آب از وزن سایر عناصر تشکیل دهنده جو کمتر است ، با این وجود بخار آب عمدتا در لایه های پایین جو متمرکز می باشد. بیشترین مقدار بخار آب در لایه مجاور سطح زمین بوده و با افزایش ارتفاع به شدت از میزان آن کاسته می شود. بالا بودن مقدار بخار آب در نزدیکی سطح زمین به دو علت است یکی به دلیل وجود اقیانوسها که منبع اصلی تامین بخار آب است و دیگری سرد بودن لایه های فوقانی جو که مانع از نفوذ و نگهداشت بخار آب می شود.

جالب است بدانیم که مقدار دی اکسید کربن موجود در اتمسفر زمین در طول سالهای گذشته اندکی افزایش پیدا کرده است. داده های مربوط به اندازه گیری میزان  در هوا از سال 1860 تا 1950 نشان می دهد. که از سال 1900 به بعد در طی 50 سال 9 درصد بر مقدار گاز کربنیک هوا افزوده شده است.

بخشی از این افزایش به دلیل مصرف زیاد سوختهای فسیلی است که نتیجه آزاد شدن گاز  است . روند افزایشی گاز  در سالهای اخیر (از 1950 تا سال 2000 ) شدیدتر بوده است. که پاره ای از ناهنجاریهای اقلیمی به آن نسبت داده می شود.

ترکیب حجمی و جرمی هوای خشک

(جدول در فایل اصلی موجود است)