Atmosfera: Esej o Atmosferze (1560 słów)

Przeczytaj ten esej, aby dowiedzieć się więcej o Atmosferze, składzie atmosfery i bilansie energetycznym w atmosferze!

Atmosfera:

Atmosfera to wielowarstwowa otoczka różnych gazów (tak jak ochronny koc) otaczająca ziemię, która podtrzymuje życie na ziemi i ratuje ją przed szkodliwym środowiskiem kosmosu.

Rozciąga się na wysokość około 1600 km od powierzchni ziemi.

(A) Struktura atmosfery:

W zależności od właściwości fizycznych, takich jak temperatura, gęstość itp., Atmosfera jest podzielona na pięć koncentrycznych warstw.

To są:

(a) Troposfera;

(b) stratosfera;

(c) Mesosfera;

(d) Termosfera lub jonosfera;

(e) Exosphere.

(a) Troposfera:

Najniżej położona warstwa atmosfery, która znajduje się najbliżej powierzchni ziemi, nazywana jest troposferą. Wszystkie żywe organizmy zależą od tej warstwy, aby przetrwać. Jego długość waha się od 8 km. (w pobliżu bieguna) do 18 km. (w pobliżu równika). Strefa ta zawiera głównie azot (N 2 ), tlen (O 2 ) i dwutlenek węgla (CO 2 ) wraz ze śladami innych gazów obojętnych.

Troposfera charakteryzuje się stałym spadkiem temperatury wraz ze wzrostem wysokości w tempie około 6, 5 ° C na km. W najwyżej położonej warstwie troposfery temperatura może spaść do -60 ° C. Cienka warstwa na szczycie troposfery, której temperatura wynosi około -60 ° C, a która oddziela troposferę od stratosfery, znana jest jako tropopauza.

Niektóre ważne operacje odbywające się w tej sferze są następujące:

(i) Ruch materii pomiędzy środowiskiem a organizmem.

(ii) Zmiany warunków pogodowych i klimatycznych.

(b) Stratosphere:

Warstwa atmosfery leżąca ponad tropopause jest znana jako stratosfera. Grubość stratosfery wynosi około 62 km na równiku, 72 km na biegunach i rozciąga się do 80 km od powierzchni ziemi. Temperatura tej warstwy wynosi od -55 ° C do 5 ° C i wzrasta wraz ze wzrostem wysokości.

Ta warstwa jest pozbawiona jakiejkolwiek pary wodnej, chmur pyłu; jednak czasami można zobaczyć cienkie chmury złożone z maleńkich kryształków lodu. Główny składnik tej warstwy nazywany jest ozonosferze w stratosferze. Ozon wytwarza się przez fotochemiczną reakcję tlenu zgodnie z równaniami podanymi poniżej:

O z + Energia słoneczna → 2O

O 2 + O → O 3

Warstwa ozonowa działa jak parasol i pochłania promieniowanie ultrafioletowe. Dlatego chroni żywy świat przed szkodliwym działaniem promieniowania UV. Rzeczywiście powodem, dla którego stratosfera staje się cieplejsza wraz ze wzrostem odległości od ziemi, jest to, że promieniowanie UV pochłonięte przez ozon przekształca się w ciepło.

Oprócz ozonu, innymi substancjami chemicznymi obecnymi w stratosferze są: azot (N 2 ), tlen (O 2 ), powstający tlen (O), itp.

(c) Mesosfera:

Mesosfera znajduje się ponad stratosferą i rozciąga się do 80-90 km ponad powierzchnią ziemi. Temperatura tej warstwy zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości i osiąga minimum -95 ° C na najwyższej granicy. Warstwa o temperaturze -95 ° C znana jest jako mesopauza. Niższa temperatura w mesopauzie jest przypisywana niższej wartości promieniowania UV.

Substancjami chemicznymi obecnymi w mezosferze mogą być azot (M 2 ), tlen (O 2 ), tlenek azotu (NO) itp. Warstwa ta charakteryzuje się również bardzo niskim ciśnieniem.

(d) Jonosfera lub termosfera:

Ta warstwa znajduje się nad mezosferą i rozciąga się do 500 km nad powierzchnią ziemi. Wraz ze wzrostem wysokości temperatura tej warstwy wzrasta. Promieniowanie UV i kosmiczne promieni słonecznych powoduje jonizację cząsteczek lub atomów obecnych w tej warstwie, dając dużą liczbę jonów, takich jak kation cząsteczki tlenu (O 2+ ), kation atomu tlenu (O + ), jon nitronowy (NO + ) itp.

O 2 + hv → O 2 + + e

O + hv → O + + e

Nie + hv → Nie + + e

Ponieważ ta warstwa zawiera wiele jonów, jest znana jako jonosfera. Jony odbijają fale radiowe z powrotem na powierzchnię ziemi, dzięki czemu możemy komunikować się bezprzewodowo. Ponieważ ta warstwa zawiera głównie jony, które są szeroko rozmieszczone, nie można przenosić fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości.

(e) Exosphere:

Najwyższa warstwa atmosfery nad termosferą nazywana jest exosphere lub kosmos. Ta warstwa rozciąga się do 1600 km od powierzchni ziemi. Ponieważ jest bliżej słońca, jego temperatura jest bardzo wysoka. Zawiera tylko atomy, takie jak wodór, hel itp.

(B) Kompozycja atmosfery:

Atmosfera to gęsty, ochronny płaszcz gazowy otaczający Ziemię, który podtrzymuje życie na ziemi i ratuje je przed wrogim środowiskiem kosmosu. Jest to gruba warstwa bezwonnych, bezbarwnych i bez smaku gazów utrzymywanych na Ziemi siłą grawitacji. Całą atmosferę można podzielić na trzy kategorie składników, a mianowicie główne składniki, mniejsze składniki i składniki śladowe.

Według Barry'ego i Chorleya (1976) główne składniki zawierają głównie azot, tlen i parę wodną, ​​mniejsze składniki zawierają argon i dwutlenek węgla, a śladowe składniki zawierają gazy, takie jak neon, hel, metan, krypton, podtlenek azotu, wodór, ksenon., dwutlenek siarki, ozon, amoniak, tlenek węgla, jod itd.

Ilość różnych gazów różni się znacznie w zależności od nastawienia. Gęstość atmosfery gwałtownie spada wraz ze wzrostem wysokości. Ciśnienie zmniejsza się z jednej atmosfery na poziomie morza do atmosfery 3 x 10 -7 na wysokości 100 km nad poziomem morza.

Podobnie temperatura waha się od -100 ° C do 1200 ° C. Całkowita masa atmosfery wynosi w przybliżeniu 5 x 10 15 ton, co stanowi prawie jedną milionową część całkowitej masy Ziemi. Profil temperatury atmosfery pokazano na rys. 7.1.

Balans energetyczny:

Słońce jest świetnym silnikiem (źródłem energii), który napędza wiatry w ziemskiej atmosferze, prądy oceaniczne, procesy egzogenetyczne lub denudacyjne i podtrzymuje życie w biosferze. Strumień słoneczny padający na górną atmosferę Ziemi wynosi 1340 watów nr 2 min -1 . Gdyby cała ta energia została pochłonięta przez Ziemię, to dawno by wyparowała. Ale istnieją różne skomplikowane mechanizmy, za pomocą których Ziemia udaje się utrzymać równowagę energetyczną w wąskich granicach i tym samym zachowuje optymalne warunki klimatyczne do podtrzymywania życia.

Ziemia pochłania około 65% padającej na nią energii słonecznej (tj. 19, 5 k cal m -2 min -1 ), podczas gdy rozprasza z powrotem do przestrzeni kosmicznej 35% (albedo) energii słonecznej.

Transport energii odgrywa kluczową rolę w bilansie promieniowania Ziemi, który przebiega głównie dzięki trzem mechanizmom:

(a) Promieniowanie energii w regionie podczerwieni z ziemi.

(b) Przewodzenie energii przez oddziaływania atomów i cząsteczek.

(c) Konwekcja energii poprzez masowy obieg powietrza.

Te dwa ostatnie mechanizmy są odpowiedzialne za utratę ciepła z powierzchni ziemi poprzez transport do chmury, a w konsekwencji promieniowanie z chmury. Z napływającej fali promieniowania słonecznego (100%), 35% jest wysyłane z powrotem do przestrzeni kosmicznej (27% odbite od chmur + 2% odbitej od ziemi + 6% rozproszone z cząsteczek pyłu w atmosferze i przesłane z powrotem do kosmosu = 35%), 51% jest absorbowane przez powierzchnię ziemi (17% z rozproszonego światła dziennego + 34% otrzymywane z bezpośredniego promieniowania), a 14% jest absorbowane przez atmosferę.

Ziemia po otrzymaniu energii również emituje energię z powierzchni do atmosfery poprzez długie fale. Tak więc, 23% energii (z 51%) zostaje utracone przez bezpośrednie długie promieniowanie naziemne wychodzące, 9% jest zużywane na konwekcję i turbulencje, a 19% na odparowanie.

Atmosfera otrzymuje 14% napływającego promieniowania słonecznego i 34% z powierzchni Ziemi w różnych procesach. W ten sposób całkowita energia otrzymywana przez atmosferę ze Słońca i Ziemi staje się 48%, która jest wysyłana z powrotem do przestrzeni kosmicznej:

Ziemia pobiera energię bezpośrednio ze słońca, ale atmosfera otrzymuje większość energii cieplnej z promieniowania Ziemi. Można zauważyć, że atmosfera jest mniej lub bardziej przezroczysta dla krótkofalowego promieniowania słonecznego, a zatem zachowuje się jak szyby okienne, które pozwalają na światło słoneczne docierać do pomieszczenia, ale zatrzymuje emitowanie długich fal (promieniowanie podczerwone) z pomieszczenia.

Podobnie, atmosfera pozwala promieniowaniu słonecznemu docierać do powierzchni Ziemi, ale zapobiega odpływowi promieniowanej podczerwieni o długiej długości fali z niższej atmosfery. Ten efekt atmosfery nazywany jest efektem cieplarnianym, który pomaga w utrzymaniu klimatu i temperatury na powierzchni ziemi. Średnia temperatura powierzchni Ziemi jest utrzymywana na poziomie około 15 ° C z powodu absorpcji większości promieniowania podczerwonego (2-40 μ) przez parę wodną (4-8 μ) i dwutlenku węgla (12-16, 3 μ).

Zwiększanie produkcji rolnej i przemysłowej może spowodować drastyczną zmianę w bilansie promieniowania Ziemi poprzez zmianę natężenia światła słonecznego odbijanego i rozpraszanego z powrotem do atmosfery (albedo). Wylesianie, erozja gleby itp. Również znacząco przyczyniają się do bilansu energetycznego Ziemi.

Załadowanie cząstek w atmosferze w wyniku procesów naturalnych lub działań antropogenicznych obniża temperaturę atmosferyczną poprzez zwiększone rozpraszanie promieniowania słonecznego. Ciemne cząstki mogą absorbować światło, podczas gdy cząstki światła odbijają światło.

Ta pierwsza pomaga w ogrzaniu ziemskiej atmosfery, podczas gdy druga usuwa ciepło. Autotrofy biosfery zużywają jedynie 0, 02% całkowitego budżetu energetycznego biosfery na przygotowanie żywności w procesie fotosyntezy. Bilans napromieniowania Ziemi i jego atmosfery przedstawiono na ryc. 7.2, a uproszczony globalny budżet promieniowania / ciepła Ziemi i atmosfery podano w tabeli 7.1.

Tabela 7.1: Bilans energetyczny w atmosferze:


Zalecane

21 Wybrana lista przysłów używanych na giełdach
2019
Zarządzanie marketingowe: 4 najważniejsze informacje
2019
Jakie są ograniczenia władz handlowych?
2019