Maa atmosfäär: määratlus, koostis ja tähtsus elule
Avasta Maa atmosfääri määratlus, koostis ja elu kaitse — lämmastik, hapnik, veeaur, UV-kaitse, pilvede teke, kihid ning atmosfääri olulisus elule.
Atmosfäär on õhuke gaasi kiht, mis ümbritseb Maa ja mida hoiab paigal Maa gravitatsioon. See koosneb peamiselt lämmastikust (~78%) ja hapnikust (~21%). Lisaks leidub atmosfääris argooni (umbes 0,93%), süsinikdioksiidi ning muid gaase. Süsinikdioksiidi osakaal on kasvanud tööstusajaloo jooksul ja on täna ligikaudu 0,04% (umbes 400–420 ppm); veeauru hulk aga kõigub oluliselt sõltuvalt asukohast ja ilmastikuoludest (kohati kuni mõni protsent). Atmosfäär kaitseb elu Maal, absorbeerides (võttes vastu) päikese kahjulikke ultraviolettkiirgust läbi osoonikihi, ning aitab hoida planeedi temperatuuri, muutes meie päevad jahedamaks ja ööd soojemaks.
Tahked osakesed ja aerosoolid on atmosfääris tavalised. Tahked osakesed, sealhulgas tuhk, tolm, vulkaaniline tuhk jms, moodustavad väikesed, kuid olulised fraktsioonid õhust. Nad aitavad pilvede ja udu tekkimisel, toimides kondensatsioonitükkidena ja mõjutades päikesevalgust hajutades või neelates.
Atmosfäär ei lõpe terava joonena – mida kõrgemal Maa kohal ollakse, seda hõredamaks õhk muutub. Atmosfääri ja maailmaruumi vahel ei ole selget piiri, kuigi Kármáni joont (tavaliselt ~100 km) käsitletakse sageli rahvusvahelise piirimääranguna. Suurem osa atmosfääri massist paikneb Maa lähedal: umbes 75% atmosfäärist asub esimese 11 km jooksul Maa pinnast, kus toimuvad enamik ilmastikunähtusi.
Atmosfääri kihid
- Troposfäär (pinnalt kuni ~8–18 km, keskmiselt ~11 km) – seal toimub ilm, pilvede teke ja leidub enamikust atmosfääri massist; temperatuur langeb kõrguse kasvades.
- Stratosfäär (~11–50 km) – sisaldab osoonikihi, kus temperatuur tõuseb kõrgemale minnes osooni neelatud UV-energia tõttu.
- Mesosfäär (~50–85 km) – temperatuur jälle langeb; siin lagunevad suur osa kosmilistest tolmuosakestest ja väiksematest meteoriitidest.
- Thermosfäär (~85–600 km) – õhuhõre, väga kuum peamiselt ioniseeritud gaaside tõttu; siin toimuvad virmalised ja signaalide levikuga seotud protsessid.
- Exosfäär (>~600 km) – väga hõre piirkond, kus gaasimolekulid võivad aeg-ajalt hüpata välja kosmosesse.
Olulised füüsikalised omadused
- Õhurõhk ja tihedus vähenevad kõrgusega ligikaudu eksponentsiaalselt; tüüpiline mastaap ehk skaalakõrgus on ~8–9 km.
- Temperatuuriprofiil muutub kihiti (näiteks troposfääris langeb, stratosfääris tõuseb).
- Veeauru sisaldus on väga varieeruv ja mõjutab lokaalset ilma ning kasvuhooneefekti.
Atmosfääri roll elu ja kliima pidamisel
- Hingatav hapnik võimaldab enamikul organismidel aeroobset elutegevust.
- Osoonkate stratosfääris neelab suure osa päikese UV-kiirgusest, kaitstes DNA-d kahjustavate mõjude eest.
- Kasvuhoonegaasid (veeaur, CO2, metaan jpt) püüavad kinni osa maapinnalt tulevast soojuskiirgusest, säilitades temperatuuri sobival tasemel — seda nimetatakse kasvuhooneefektiks. Liigne kasvuhoonegaaside kuhjumine põhjustab kliimasoojenemist.
- Atmosfäär kannab jaotunud energiavoolu läbi suurte õhuvoolude ja tsirkulatsioonimustrite, mis määravad ilma ja kliimavöötmeid.
- Mesosfääris ja lähemates kihtides kõrbenud meteoriidiosakesed vähendavad pinnale jõudvate suuremete hulka.
Inimtegevuse mõju
Inimtegevus on atmosfääri koostist ja toimimist märgatavalt mõjutanud: fossiilkütuste põletamine on suurendanud süsinikdioksiidi hulka, metsade raiumine vähendanud CO2-absorptsiooni, ning põllumajandus ja tööstus paiskavad õhku metaani ja teisi kasvuhoonegaase. Kõrgenenud kasvuhoonegaaside tase soodustab kliimasoojenemist ja ilmastikumustrite muutumist. Lisaks põhjustavad saasteained ja aerosoolid terviseriske ning mõjutavad pilvede omadusi ja sademete mustreid; teatud kemikaalid (nt varem kasutatud CFC-id) tekitasid osoonikihi hõrenemise, mida on rahvusvaheliste lepingutega hakitud vähendada.
Kokkuvõte
Atmosfäär on eluks ja kliimaks hädavajalik, toimides kaitsekihina, soojusregulaatorina ja ilmastikunähtuste sünnikohana. Selle koosseis ja tasakaal on tundlikud nii looduslike kui inimtekkeliste muutuste suhtes, mistõttu on atmosfääri uuringud ja kaitse olulised jätkusuutliku elu tagamiseks Maal.
Maa atmosfääri ajalugu
Algselt ei olnud Maa atmosfääris peaaegu üldse vaba hapnikku. Esimene atmosfäär koosnes Päikesenebulas leiduvatest gaasidest, peamiselt vesinikust. Seal võisid olla lihtsad hüdriidid, nagu praegu gaasihiiglastel (Jupiter ja Saturn): veeaur, metaan ja ammoniaak. Atmosfäär muutus järk-järgult peamiselt süsinikdioksiidiks ja lämmastikuks. Kergemaid gaase, nagu vesinik ja heelium, ei suuda Maa gravitatsioon kinni hoida ja nad põgeneksid. Pikka aega (näiteks 2 miljardit aastat või kauem) domineeris atmosfääris süsinikdioksiid.
Suures hapnikusündmuses muutus atmosfäär selliseks, nagu see on praegu, kus süsinikdioksiid asendus hapnikuga. Meie atmosfäär koosneb endiselt peamiselt lämmastikust, kuid enamik elusorganisme suhtleb rohkem hapnikuga kui lämmastikuga. Hapniku teke algas tsüanobakteritega, mis valmistasid fotosünteesi teel vaba hapnikku. Enamik organisme vajab tänapäeval hingamiseks hapnikku: ainult mõned anaeroobsed organismid suudavad kasvada ilma hapnikuta.
Temperatuur ja õhukihid
Mõned atmosfääriosad on sõltuvalt kõrgusest kuumad või külmad. Kui midagi roniks otse üles, oleks see külmem, kuid siis muutuks see kuumemaks, kui objekt tõuseks kõrgemale. Need temperatuurimuutused jagunevad kihtideks. Need on nagu sibula kihid. Kihtide erinevus on see, kuidas temperatuur muutub.
Need on atmosfääri kihid, alustades maapinnast:
- Troposfäär - algab maapinnast. Lõpeb kuskil vahemikus 0-18 km (0-11 miili). Mida kõrgemal, seda külmem. Selle kihi ilm mõjutab meie igapäevaelu.
- Stratosfäär - algab 18 kilomeetril (11 miili). Lõpeb 50 kilomeetri kaugusel. Mida kõrgemal, seda kuumem. Kuumus pärineb stratosfääri ülaosas asuvast osoonikihist. Selles kihis on vähe veeauru ja muid aineid. Lennukid lendavad selles kihis, sest see on tavaliselt stabiilne ja õhutakistus on väike.
- Mesosfäär - algab 50 kilomeetril (31 miili). Lõpeb 80 või 85 kilomeetril (50 või 53 miili). Mida kõrgemal, seda külmem. Selles kihis puhuvad tugevad tuuled, mistõttu temperatuur ei ole stabiilne.
- Termosfäär - algab 80 või 85 kilomeetril (50 või 53 miili). Lõpeb 640 kilomeetril (400 miili) või kõrgemal. Mida kõrgemal, seda kuumem. See kiht on raadioside jaoks väga oluline, sest see aitab peegeldada mõningaid raadiolained.
- Eksosfäär - termosfääri kohal. See on ülemine kiht, mis sulandub planeetidevahelisse ruumi.
Kus üks kiht muutub järgmisele, on nimetatud "-pausideks". Nii et tropopause on koht, kus troposfäär lõpeb (7 kuni 14 kilomeetri kõrgusel). Stratopaus on stratosfääri lõpus. Mesopaus on mesosfääri lõpus. Neid nimetatakse piirideks.
Atmosfääri keskmine temperatuur Maa pinnal on 14 °C (57 °F).
Surve
Atmosfääris on rõhk. See on tingitud sellest, et kuigi õhk on gaas, on tal kaal. Keskmine atmosfäärirõhk merepinnal on umbes 101,4 kilopaskalit (14,71 psi).
Tihedus ja mass
Õhu tihedus merepinnal on umbes 1,2 kilogrammi kuupmeetri kohta. See tihedus väheneb suuremate kõrguste juures sama kiirusega, millega väheneb ka rõhk. Atmosfääri kogumass on umbes 5,1 × 10 18kg, mis on vaid väga väike osa Maa kogumassist.
Seotud leheküljed
- Elu ajakava
Küsimused ja vastused
K: Millest on Päike tehtud?
V: Päike koosneb vesinikust ja vähesel määral heeliumist.
K: K: Kust pärinevad materjalid, millest koosnevad planeedid ja nende satelliidid?
V: Materjalid, millest koosnevad planeedid ja nende satelliidid, pärinevad varasematest supernoovaplahvatustest.
K: Kuidas kaitseb atmosfäär elu Maal?
V: Atmosfäär kaitseb elu Maal, absorbeerides Päikeselt tulevate ultraviolettkiirte, muutes päevad jahedamaks ja ööd soojemaks.
K: Mis on tahked osakesed seoses atmosfääriga?
V: Tahked osakesed, nagu tuhk, tolm, vulkaaniline tuhk jne, on atmosfääri väikesed osad, mis on olulised pilvede ja udu tekkimisel.
K: Kas atmosfääri ja maailmaruumi vahel on selge piir?
V: Ei, atmosfääri ja maailmaruumi vahel ei ole selget piiri, kuigi Kلrmلni joont käsitletakse mõnikord piirina. Veelgi kõrgemal, mõnel eesmärgil käsitletakse magnetosfääri serva piirina.
K: Kui suur osa Maa atmosfäärist asub 11 kilomeetri kaugusel maapinnast?
V: 75% Maa atmosfäärist asub 11 kilomeetri (6,8 miili) raadiuses maapinnast.
K: Millal arvatakse, et elu Maal sai alguse?
V: Elu Maal algas pärast seda, kui kokkupõrge varajase Maaga moodustas meie Kuu; seega algas see pärast seda sündmust.
Otsige