Samenstelling van de atmosfeer van de aarde, lagen, functies

1781
Charles McCarthy
Samenstelling van de atmosfeer van de aarde, lagen, functies

De de atmosfeer van de aarde Het is de gasvormige laag die de planeet omgeeft vanaf het aardoppervlak tot een diffuse grens op ongeveer 10.000 km hoogte. Deze laag wordt rond de planeet gehouden vanwege de zwaartekracht van de aarde en bestaat uit een mengsel van gassen die we lucht noemen..

De meest voorkomende component van de atmosfeer van de aarde is stikstof (78%), gevolgd door zuurstof (21%) en argon (0,9%), evenals andere in zeer kleine hoeveelheden, zoals waterdamp en kooldioxide.

Zicht op de sfeer vanuit de ruimte

Deze gasvormige massa is gerangschikt in 5 fundamentele lagen rond de planeet en vervult belangrijke functies, zoals het beschermen van de planeet tegen de inslag van kleine meteorieten, het filteren van ultraviolette straling, het vasthouden van warmte en het laten bestaan ​​van vloeibaar water..

Evenzo vormt de atmosfeer het klimaat van de aarde en maakt het de vlucht van verschillende soorten mogelijk, waaronder de vlucht van vliegtuigen. Maar de atmosfeer was niet altijd zoals hij nu is, omdat hij is ontstaan ​​tijdens de vorming van de planeet en sindsdien is geëvolueerd..

Artikel index

  • 1 Samenstelling van de atmosfeer van de aarde
  • 2 lagen van de atmosfeer
    • 2.1 Troposfeer
    • 2.2 Stratosfeer
    • 2.3 Mesosfeer
    • 2.4 Thermosphere
    • 2.5 Exosfeer
  • 3 Functies van de atmosfeer van de aarde
    • 3.1 Vitale gassen
    • 3.2 Atmosferische ablatie
    • 3.3 Filter voor ultraviolette straling
    • 3.4 Broeikaseffect
    • 3.5 Dagelijkse temperatuurvariatie
    • 3.6 Atmosferische druk
    • 3.7 Dichtheid en vlucht
    • 3.8 Atmosferische circulatie
  • 4 Vorming en evolutie
    • 4.1 Vorming van het zonnestelsel
    • 4.2 De aarde
    • 4.3 Aardse atmosfeer
  • 5 referenties

Samenstelling van de atmosfeer van de aarde

De atmosfeer van de aarde bestaat uit een combinatie van gassen die lucht worden genoemd. De samenstelling van lucht varieert in de concentratiegradiënt die van het aardoppervlak tot aan de grens met de ruimte gaat..

Als we het hebben over de samenstelling van de atmosfeer, verwijzen we naar de samenstelling van de lucht in de troposfeer, die in contact is met het oppervlak van de planeet, in deze laag bevindt zich de hoogste concentratie lucht, in wiens mengsel van gassen stikstof is ( Ntwee) en zuurstof (Otwee​.

Stikstof is goed voor 78% van het totaal, terwijl zuurstof 21% inneemt, wat ongeveer 1% aftrekt van verschillende andere gassen. Daaronder in de eerste plaats argon, dat de ontbrekende 1% bijna voltooit, waardoor de andere gassen in extreem kleine hoeveelheden achterblijven.

Van deze andere gassen is kooldioxide (CO), die, hoewel het slechts ongeveer 0,041% bereikt, toeneemt als gevolg van menselijke activiteit. Waterdamp heeft een variabele concentratie, tot wel 0,25%. Deze gassen hebben oxiderende eigenschappen en daarom heeft de atmosfeer van de aarde deze kwaliteit.

Lagen van de atmosfeer

De atmosfeer van de aarde heeft 5 lagen:

Troposfeer

Tropopauze, laag tussen de troposfeer en de stratosfeer

De troposfeer strekt zich uit van het maaiveld tot ongeveer 12 tot 20 km in hoogte en de naam is afgeleid van het voorvoegsel tropen = verandering, vanwege het veranderende karakter. Het is het dunste aan de polen en het breedst aan de evenaar..

Driekwart van de massa van gassen in de atmosfeer is geconcentreerd in de troposfeer, vanwege de aantrekkingskracht die wordt uitgeoefend door de zwaartekracht van de aarde. In deze laag is leven op aarde mogelijk en komen meteorologische verschijnselen en commerciële vliegtuigvluchten voor..

Atmosferische biogeochemische cycli komen ook voor in de troposfeer, zoals de zuurstof-, water- en CO-cyclus. en stikstof. In deze laag neemt de temperatuur af met de hoogte, en de grens tussen deze laag en de volgende laag wordt een tropopauze genoemd..

Stratosfeer

Uitzicht op de stratosfeer

Het bevindt zich tussen 12 en 20 km boven het aardoppervlak tot ongeveer 50 km en is door de dichtheid van de lucht in twee lagen gescheiden. De onderste is waar de zwaarste koude lucht zich verzamelt, en de bovenste waar de lichtere warme lucht is. Vandaar dat de naam is afgeleid van het voorvoegsel lagen= lagen.

De grens tussen deze laag en de volgende wordt de stratopauze genoemd. Het is op zijn beurt weer een fundamentele laag voor het leven op aarde, zoals de ozonlaag.

Omdat deze laag warmte absorbeert, stijgt de temperatuur van de stratosfeer met de hoogte, in tegenstelling tot wat er in de troposfeer gebeurt..

Ozonlaag (ozonosfeer)

De ozonlaag van de planeet beschermt ons tegen de ultraviolette straling van de zon

Het is een laag die is samengesteld uit ozon (O3), die wordt gevormd als gevolg van de biochemische dissociatie van zuurstof (Otwee) door ultraviolette zonnestraling. Dus wanneer deze straling het zuurstofmolecuul raakt, breekt het in twee zuurstofatomen..

Rekening houdend met het feit dat atomaire zuurstof (O) zeer reactief is, bindt het zich met zuurstofmoleculen (Otwee) en vormen ozon (O3​.

Mesosfeer

Meteorieten branden in de mesosfeer

De naam komt van meso = gemiddeld, omdat het zich tussen de stratosfeer en de thermosfeer bevindt, ongeveer tussen de 50 en 80 km in hoogte. Het is de laag waar de meteoren branden en de vallende sterren creëren.

In dit gebied is er nog voldoende gas om wrijving en warmte op te wekken, wat in de bovenste lagen niet meer het geval is. De grens tussen deze laag en de volgende wordt de mesopauze genoemd..

Thermosphere

Het internationale ruimtestation ISS bevindt zich in de thermosfeer

De naam van deze laag komt van thermosfles = warmte, aangezien de temperatuur 4.500 graden Fahrenheit is (ongeveer 2.482 ºC). Omdat er echter niet genoeg gasmoleculen zijn, wordt deze warmte niet overgedragen, en ook geen geluid..

Deze laag strekt zich uit tussen 80 en 700 km hoogte, en er zijn het internationale ruimtestation en vele satellieten in een lage baan om de aarde. De grens tussen de thermosfeer en de volgende laag van de thermopauze vlamatmosfeer.

Exosphere

In de exosfeer worden satellieten met een hoge baan rond de aarde aangetroffen

Het draagt ​​de naam die is afgeleid van het voorvoegsel exo = buiten, aangezien het de buitenste laag van de aardatmosfeer is; daarachter is de ruimte. Het bevindt zich tussen 700 en 10.000 km hoogte en is de meest uitgebreide laag van de atmosfeer.

Lichtere gassen zoals waterstof en helium overheersen daar, maar in een zeer lage dichtheid. Daarom zijn de moleculen ver van elkaar gescheiden, omdat het een erg koud gebied is zonder zuurstof. In de exosfeer zijn de meteorologische satellieten en die in een hoge baan om de aarde.

Functies van de atmosfeer van de aarde

De atmosfeer heeft een reeks functies die de voorwaarden mogelijk maken voor het bestaan ​​van het leven zoals we dat kennen.

Vitale gassen

De atmosfeer bevat de essentiële gassen voor het leven zoals die nu bestaat, voornamelijk zuurstof en CO..

Atmosferische ablatie

Dankzij het bestaan ​​van een laag als de mesosfeer wordt het aardoppervlak beschermd tegen de inslag van een groot aantal kleine meteoren. In deze laag is de lucht, hoewel schaars, voldoende voor wrijving en branden de meteoren en vallen ze meestal uit elkaar..

UV-stralingsfilter

Het bestaan ​​van de ozonlaag in de stratosfeer filtert de meeste ultraviolette straling, waardoor deze het aardoppervlak niet kan bereiken. Dit is van groot belang voor verschillende aardse processen, waaronder het leven, aangezien dit type straling mutaties veroorzaakt en kanker veroorzaakt..

Broeikaseffect

Broeikaseffect illustratie

Verschillende van de atmosferische gassen laten straling binnen die de aarde verwarmt en energie levert voor fotosynthese en andere processen. Terwijl de opgewekte warmte (langegolfstraling) gedeeltelijk wordt vastgehouden en teruggekaatst naar de aarde.

Hierdoor kan een temperatuurbereik worden gehandhaafd dat gunstig is voor het leven op aarde, met een gemiddelde temperatuur van 15ºC. Zonder de atmosfeer zou de gemiddelde temperatuur van de planeet -18 ºC zijn.

Dagelijkse temperatuurvariatie

De variatie gedurende de dag van temperatuur wordt bepaald door de dagelijkse opwarming van de luchtlaag direct boven de grond door zonnestraling en de nachtelijke afkoeling. Hoewel deze variatie ook wordt beïnvloed door andere parameters zoals hoogte, aanwezige wolkenlaag, vochtigheid en atmosferische instabiliteit..

Luchtdruk

Het is de aantrekkingskracht die de zwaartekracht heeft op de luchtmassa boven de aarde (het gewicht van de lucht), die varieert naargelang de temperatuur, want hoe warmer hoe lichter de lucht. De combinatie van deze factoren draagt ​​bij aan de vorming van het klimaat, door de wind te produceren en deze op hun beurt de zeestromingen..

Maar bovendien is de atmosferische druk die door de lucht op het aardoppervlak wordt uitgeoefend voldoende om er vloeibaar water op aarde te hebben..

Dichtheid en vlucht

De atmosfeer concentreert het grootste deel van de lucht in de onderste laag, de troposfeer, die een bepaalde dichtheid bepaalt. Deze luchtdichtheid maakt de vlucht van vogels, insecten, vliegende zoogdieren en de gemechaniseerde vlucht van mensen mogelijk..

Atmosferische circulatie

Winden worden veroorzaakt door temperatuurverschillen die in de atmosfeer worden gegenereerd ter hoogte van de troposfeer, waardoor atmosferische drukverschillen ontstaan. Dit gebeurt dankzij de opname van warmte door sommige gassen waaruit het bestaat, zoals zuurstof, CO en de waterdamp.

Bij verhitting verminderen deze gassen hun dichtheid, dat wil zeggen dat hun moleculen van elkaar af bewegen, lichter worden en beginnen te stijgen. Dit verlaagt de atmosferische druk in dat gebied, waardoor een vacuüm ontstaat waarin nabijgelegen luchtmassa's stromen en wind vormen..

Deze veroorzaken op hun beurt oppervlaktestromen die de warmte op aarde helpen verspreiden. Aan de andere kant verdelen de winden de waterdamp die wordt gevormd wanneer het water verdampt, die afkoelt en condenseert bij het opstijgen, waardoor regen ontstaat..

Vorming en evolutie

De vorming en evolutie van de atmosfeer van de aarde maakt deel uit van de vorming en evolutie van het zonnestelsel vanaf de oerknal.

Vorming van het zonnestelsel

Illustratie van de vorming van het zonnestelsel. Bron: NASA

Er wordt beweerd dat ons systeem is ontstaan ​​als gevolg van een willekeurige concentratie van materie die in de ruimte beweegt en roteert. Het kwam samen in wat later door de zwaartekracht het centrum van het zonnestelsel zou worden..

Vervolgens koelde de materie die het verst van het centrum verwijderd was, differentieel af en dus zijn de koudste planeten degene die het verst verwijderd zijn van de zon, die de centrale positie inneemt. Later werden de planeten gevormd door aggregatie van deeltjes op verschillende afstanden van het centrum en, afhankelijk van hun positie, vertonen ze verschillende kenmerken..

De aarde

De zogenaamde ProtoTierra werd gevormd door de aggregatie van kleine rotsachtige hemellichamen (planetesimalen genaamd), ongeveer 4,5 miljard jaar geleden. In dit geval bestonden deze planetesimalen uit oxiden, metalen en silicaten..

Later, vanwege de lagere massa van de aarde, slaagde onze planeet er niet in om de meeste waterstof en andere lichte gassen vast te houden. Het verlies van gassen koelde de planeet af en consolideerde een kern waar de zwaarste elementen, ijzer en nikkel, waren geconcentreerd..

Terwijl de lichtere, zoals de silicaten, de mantel en korst vormden, werden de gassen geconcentreerd als de laatste laag. In dit gebied bevonden zich die gassen die zo licht waren dat ze ontsnapten aan de zwaartekracht van de planeet in formatie.

de atmosfeer van de aarde

Aangenomen wordt dat de atmosfeer in deze evolutie drie basisfasen heeft doorgemaakt, waaronder de primitieve atmosfeer, de secundaire atmosfeer en de biotische atmosfeer..

Oersfeer

Geschat wordt dat de planeet 4,45 miljard jaar geleden zijn eerste atmosfeer vormde, na de inslag die het stuk dat de maan vormde losliet. Van daaruit vond de planetaire differentiatie in kern, mantel, korst en atmosfeer plaats..

De atmosfeer was nog steeds erg onstabiel door het verlies van lichte gassen in de ruimte tijdens het afkoelen van de aarde. Deze lichte gassen zoals neon, argon en andere gingen in grote hoeveelheden verloren omdat ze erg licht waren..

In deze fase waren de dominante gassen die van de zonneenevel, met een reducerend karakter, zoals waterstof (H.twee​Net als anderen van vulkanische activiteit zoals kooldioxide (CO), stikstof (Ntwee) en waterdamp (H.O), dus deze atmosfeer was sterk aan het verminderen.

Secundaire sfeer

In een periode van 100 tot 500 miljoen jaar evolueerde de atmosfeer naar een zwakke reducerende toestand, ongeveer 4.000 miljoen jaar geleden. Dit was onder meer te wijten aan het zogenaamde grote late bombardement, waarbij asteroïden die rijk zijn aan koolstof en water de planeet troffen..

Illustratie van het vroege bombardement. Bron: Timwether / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Meteorieten en kometen hebben bewezen een hoog gehalte aan water, CO, te bevatten, methaan (CH4) en ammoniak (NH3). Aan de andere kant verdreef vulkanische activiteit grote hoeveelheden CO in de atmosfeer. en Ntwee.

In deze periode verschijnt de incidentie van leven in de atmosfeer, met de activiteit van methanogene protobacteriën ongeveer 4.000 jaar geleden. Deze organismen verbruikten COtwee en produceerde CH4, dus de eerste werd verminderd en de tweede van deze gassen verhoogd.

Biotische of huidige atmosfeer

Aarde vandaag. Bron: Apollo 17

Geschat wordt dat niet meer dan 3,1 miljard jaar geleden de oxiderende biotische atmosfeer zich begon te vormen. Dit komt door het verschijnen van de eerste fotosynthetiserende organismen, dat wil zeggen, in staat chemische energie (voedsel) te produceren uit zonne-energie..

Oorspronkelijk waren het cyanobacteriën, die bij het uitvoeren van hun fotosyntheseproces zuurstof als afval produceerden. Dit was het opnemen van grote hoeveelheden zuurstof in de atmosfeer, wat ongeveer 2,4 miljard jaar geleden een kwalitatieve verandering veroorzaakte, bekend als de Grote Oxidatieve Gebeurtenis..

De toename van zuurstof veroorzaakte op zijn beurt de afname van methaan door fotochemische recombinatie. Evenzo veroorzaakte ultraviolette straling de dissociatie van Otwee, vorming van atomaire zuurstof (O), die gecombineerd met moleculaire zuurstof (Otwee) vorming van ozon (O3).

Zo ontstond in de extratosfeer naast de N een ozonlaagtwee verdreef de vulkanen die het dominante gas werden, omdat het niet erg reactief is en niet gemakkelijk mineralen vormt, daarom hoopt het zich op in de atmosfeer.

Referenties

  1. Kasting, J.F. en Catling, D. (2003). Evolutie van een bewoonbare planeet. Jaaroverzicht van astronomie en astrofysica.
  2. Mercado, J.M. (1999). Fotosynthese en veranderingen in de samenstelling van de atmosfeer. Wetenschap tot de internationale dag.
  3. Pla-García, J. en Menor-Salván, C. (2017). De chemische samenstelling van de primitieve atmosfeer van planeet Aarde. Chemisch onderzoek. Annals of Chemistry.
  4. Quintero-Plaza, D. (2019). Een korte geschiedenis van de atmosfeer van de aarde. AEMET Weerkalender.
  5. Sagan, C. en Mullen, G. (1972). Aarde en Mars: evolutie van atmosferen en oppervlaktetemperaturen. Wetenschap.
  6. Tian, ​​F., Toon, O.B., Pavlov, A.A. en De Sterck, H. (2005). Een waterstofrijke vroege aardatmosfeer. Wetenschap.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.