Maan ilmakehän muodostavat useat kaasukerrokset, jotka ympäröivät maata painovoimakentän vaikutusten vuoksi.
Jokaisella kerroksella on erityinen koostumus kaasuista, jotka on järjestetty niiden tiheyden mukaan. Tiheämmät kaasut vedetään lähemmäksi Maan pintaa, kun taas muut pysyvät kauempana planeetasta.
Kaasujen erilaisista ominaisuuksista johtuen ilmakehän kerroksilla on omat ominaisuutensa ja niillä on erityisiä rooleja suhteessa maahan.
Klo viisi kerrosta, jotka muodostavat maan ilmakehän ovat troposfääri, stratosfääri, mesosfääri, termosfääri ja eksosfääri.
Troposfääri
Troposfääri on ilmakehän tihein kerros ja siten lähinnä maapallon pintaa. Arviolta ilmakehän kokonaismassa on 5x1018 kg ja että 75% tästä määrästä sijaitsee troposfäärissä.
Troposfäärin paksuus vaihtelee 8 km: stä 14 km: iin maapallon alueesta riippuen. Ohuimmat kohdat (missä paksuus saavuttaa 8 km) ovat pohjois- ja etelänavat.
Koska troposfääri on ilmakehän alimpana kerroksena, se on vastuussa planeetan asumisesta, ja siellä esiintyy myös lähes kaikkia sääilmiöitä. Termi troposfääri on johdettu kreikan kielestä
tropit (muutos) vastaamaan ilmastonmuutoksen dynaamista luonnetta ja tämän ilmakerroksen käyttäytymistä.Troposfäärin aluetta, joka rajaa loppunsa ja stratosfäärin alun, kutsutaan tropopaussiksi. Tropopaussi on helposti tunnistettavissa kunkin kerroksen erilaisten paine- ja lämpötilamallien avulla.
troposfäärin koostumus
Tilavuuden suhteen troposfääri koostuu 78,08% typestä, 20,95% happesta, 0,93% argonista ja 0,04% hiilidioksidista. Ilma koostuu myös vaihtelevasta prosenttiosuudesta vesihöyryä, joka pääsee troposfääriin haihtumisilmiön kautta.
Troposfäärin lämpötila
Kuten paine, myös troposfäärin lämpötila laskee korkeuden kasvaessa. Tämä johtuu siitä, että maa absorboi suurimman osan aurinkoenergiasta ja lämmittää troposfäärin alemmat tasot. Kun otetaan huomioon, että höyrystyminen on suurempi lämpimillä alueilla, vesihöyryjä on enemmän merenpinnalla ja harvinaisempia korkeammilla.
Mitä troposfääristä löytyy?
Joitakin esimerkkejä troposfääristä löytyy:
- Ilmasto
- Sademäärä, kuten sade, lumi ja rakeet;
- Kaasut, kuten typpi, happi, argon ja hiilidioksidi
- Pilviä
- linnut
Stratosfääri
Stratosfääri on ilmakehän toiseksi suurin kerros ja myös toinen lähinnä maapallon pintaa. Sen arvioidaan sisältävän noin 15% maapallon ilmakehän kokonaismassasta.
Stratosfäärin paksuus on 35 km tropopausista, mikä tarkoittaa, että se sijaitsee troposfäärin ja mesosfäärin välillä. Termi stratosfääri on johdettu kreikan kielestä kerros (kerros), osoittamaan tosiasian, että stratosfääri itsessään on jaettu muihin, pienempiin kerroksiin.
Stratosfäärin kerrokset muodostuvat ilman sekoittavien ilmasto-ilmiöiden puuttuessa. Siten kylmän, raskaan ilman, joka sijaitsee alapuolella, ja lämpimän, kevyen ilman, joka sijaitsee yläpuolella, välillä on selkeä jako. Siten stratosfääri toimii lämpötilan suhteen täsmälleen päinvastoin kuin troposfääri.
Koska se on erittäin vakaa alue (koska ilmanvaihtoa ei ole), lentäjät lentävät yleensä stratosfäärin alussa turbulenssin välttämiseksi. Tällä korkeudella lentokoneet ja ilmapallot saavuttavat maksimaalisen hyötysuhteensa.
Jotkut lentokoneet, erityisesti suihkukoneet, nousevat stratosfääriin kitkan ja ilmanvaihdon välttämiseksi.
Stratosfääri sisältää myös tunnetun otsonikerros, joka on vastuussa suurimman osan auringon lähettämästä ultraviolettisäteilystä. Ilman otsonikerrosta elämä maapallolla, kuten tiedämme, ei olisi mahdollista.
Kuten troposfäärissä, stratosfäärissä on myös alue, joka rajaa loppunsa ja merkitsee mesosfäärin alkua, jota kutsutaan stratopauseksi.
stratosfäärin koostumus
Suurin osa maapallon pinnasta ja troposfääristä löytyvistä alkuaineista ei pääse stratosfääriin. Sen sijaan heille on tavallista:
- hajoavat troposfäärissä
- poistetaan auringonvalolta
- tuodaan takaisin maan pinnalle sateella tai muulla sateella
Koska troposfäärin ja stratosfäärin välinen lämpötiladynamiikka on inversio, sen vaihtuminen ei ole melkein mitään ilmaa kahden kerroksen välillä, mikä aiheuttaa vesihöyryjä vain minuuttimäärinä stratosfääri. Tästä syystä pilvien muodostuminen tässä kerroksessa on erittäin vaikeaa.
Kaasujen osalta stratosfääri muodostuu pääasiassa otsonikerroksessa olevasta otsonista. Uskotaan, että 90% kaikesta ilmakehän otsonista löytyy tältä alueelta. Lisäksi stratosfääri sisältää tulivuorenpurkausten kautta kulkeutuvia elementtejä, kuten typpioksidit, typpihappo, halogeenit jne.
lämpötila stratosfäärissä
Lämpötila stratosfäärissä nousee korkeuden kasvaessa, vaihdellen -51 ° C: sta alimmassa pisteessä (tropopausi) -3 ° C: seen korkeimmassa pisteessä (stratopaussi).
Mitä stratosfääristä löytyy?
Joitakin esimerkkejä stratosfääristä löytyy:
- Otsonikerros
- Lentokoneet ja ilmapallot
- jotkut linnut
mesosfääri
Mesosfääri on viimeinen ilmakehäkerros, jossa kaasuja sekoitetaan edelleen ilmassa eikä niiden massa järjestä. Tiede pitää sitä vaikeimmin tutkittavana kerroksena, joten siitä on vähän vahvistettua tietoa.
Mesosfäärin paksuus on myös 35 km kerrostumasta laskettuna, mikä tarkoittaa, että se sijaitsee stratosfäärin ja termosfäärin välissä. Termi mesosfääri tulee kreikan kielestä kuukaudet (keskellä), koska se on kolmas maapallon ilmakehän viiden kerroksen joukossa
Sään ilmapallot ja lentokoneet eivät pysty saavuttamaan niin korkealle, että ne pääsisivät mesosfääriin. Samaan aikaan satelliitit pystyvät kiertämään vain sen yläpuolella, joten ne eivät voi mitata kerroksen ominaisuuksia kunnolla. Ainoa tapa tutkia mesosfääriä on tällä hetkellä käyttämällä ääniraketteja, jotka keräävät vähän tietoa tehtävää kohti.
Mesosfäärissä tapahtuu maapallon ilmakehään tulevien taivaankappaleiden palaminen, mikä aiheuttaa ilmiöitä, kuten meteorisuihkut.
Meteorisuihku tapahtuu, kun taivaankappale tulee maapallon ilmakehään. Erittäin korkean lämpötilan vuoksi taivaankappale palaa ja yleensä liukenee useisiin pienempiin paloihin.
mesosfäärin koostumus
Hapen, typen ja hiilidioksidin prosenttiosuus mesosfäärissä on olennaisesti sama kuin alla olevissa kerroksissa. Vesihöyryt ovat jopa harvinaisempia kuin stratosfäärissä, mikä puolestaan siirtää osan otsonista mesosfääriin.
Mesosfääri sisältää myös meteoreista peräisin olevaa materiaalia, joka höyrystyy päästyään ilmakehään. Siten mesosfääri koostuu myös suhteellisen suuresta osasta rautaa ja muita metalleja.
lämpötila mesosfäärissä
Lämpötila mesosfäärissä laskee korkeuden kasvaessa ja vaihtelee välillä -3 ° C alimmassa pisteessä (stratopause) ja -143ºC korkeimmassa pisteessä, mesopaussi, kylmin alue koko ilmakehässä maanpäällinen.
Mitä stratosfääristä löytyy?
Joitakin esimerkkejä stratosfääristä löytyy:
- Meteorien polttaminen
- Noctilucent pilvet (erityinen pilviä, jotka hehkuvat yöllä)
termosfääri
Termosfääri sijaitsee mesosfäärin yläpuolella ja eksosfäärin alapuolella. Sen paksuus on noin 513 km, mikä on paljon suurempi kuin kaikki alemmat kerrokset yhteensä.
Vaikka termosfääriä pidetään osana maapallon ilmakehää, ilman tiheys on niin pieni, että suurimman osan kerroksesta pidetään virheellisesti ulkoavaruutena. Tätä ajatusta vahvistaa se tosiasia, että kerroksessa ei ole tarpeeksi molekyylejä ääniaaltojen kulkemiseen.
Lämpökerroksessa ultraviolettisäteily aiheuttaa molekyylien fotoionisaation ilmiöitä, toisin sanoen ionien muodostumista fotonin ja atomin välisen kontaktin kautta. Tämä ilmiö on vastuussa termosfäärissä sijaitsevan ionosfäärin luomisesta. Ionosfäärillä on tärkeä rooli radioaaltojen leviämisessä maapallon kaukaisille alueille.
Satelliitit ja kansainvälinen avaruusasema (ISS) kiertävät termosfäärissä. Lisäksi aurora borealis esiintyy termosfäärissä.
Aurora borealis tapahtuu aurinkopartikkelien törmäyksessä maapallon ilmakehän tiheyteen.
Sana termosfääri tulee kreikan kielestä termospullo (lämpö), mikä heijastaa sitä, että lämpötilat ovat erittäin korkeita tässä kerroksessa.
Rajaa termosfäärin ja eksosfäärin välillä kutsutaan termopausiksi.
Termosfäärikoostumus
Toisin kuin alla olevat kerrokset, joissa kaasut sekoittuvat, termosfäärin hiukkaset törmäävät harvoin, mikä johtaa elementtien tasaiseen jakautumiseen. Lisäksi auringonvalo hajottaa suurimman osan termosfäärissä olevista molekyyleistä.
Termospallon yläosat koostuvat atomihapesta, atomityppistä ja heliumista.
Termospallon lämpötila
Lämpöpallon lämpötila voi vaihdella välillä 500 ° C - 2000 ° C. Tämä johtuu siitä, että suuri osa auringonvalosta on järjetöntä tässä kerroksessa.
Mitä löytyy termosfääristä?
Joitakin esimerkkejä termosfääristä löytyy:
- Satelliitit
- Aikaisemmin avaruussukkula
- ISS
- Revontulet
- Ionosfääri
eksosfääri
Eksosfääri on suurin ja uloin kerros maapallon ilmakehästä. Se ulottuu 600 km, kunnes se ohenee ja sulautuu planeettojen väliseen tilaan. Tämän paksuus on 10000 km. Eksosfäärin kauimpana oleva raja ulottuu puoliväliin kuuhun.
Termi eksosfääri tulee kreikan kielestä exo (ulompi), mikä merkitsee sitä, että tämä on viimeinen ilmakehäkerros ennen avaruuden tyhjiötä.
eksosfäärin koostumus
Eksosfäärin hiukkaset ovat erittäin kaukana toisistaan, joten niitä ei luokitella kaasuiksi, koska tiheys on liian pieni. Yksi hiukkanen voi matkustaa satoja kilometrejä ennen törmäämistä toiseen. Niitä ei myöskään pidetä plasmana, koska ne eivät ole sähköisesti varautuneita.
Eksosfäärin alemmilta alueilta on mahdollista löytää vetyä, heliumia, hiilidioksidia ja atomihappea, jotka jäävät maapalloon minimaalisesti painovoimakentän avulla.
lämpötila eksosfäärissä
Johtuen siitä, että eksosfääri on lähes tyhjiö (molekyylien välisen vuorovaikutuksen puuttumisen vuoksi), lämpötila kerroksessa on vakio ja kylmä.
Mitä eksosfääristä löytyy?
Joitakin esimerkkejä eksosfääristä löytyy:
- avaruusteleskooppi Hubble
- Satelliitit
Katso myös:
- Tunnelma
- Troposfääri
- Stratosfääri
- Satelliitti
- Tyhjiö