Ilmakehä

Tärkeintä on muistaa, että Maa ja muut planeetat eivät ole peräisin Auringosta. Auringon vetovoima on ottanut ne tai niiden materiaalit mukaansa, kun se liikkui avaruudessa. Aurinko koostuu vain vedystä, jossa on hieman heliumia. Ei mitään muuta. Planeetat ja niiden satelliitit koostuvat lähes yksinomaan raskaammista alkuaineista, jotka ovat peräisin aikaisemmista supernovaräjähdyksistä. Planeetoista vapautuu pieniä määriä vetyä ja heliumia: ne ovat peräisin sellaisten suurempien radioaktiivisten molekyylien hajoamisesta, jotka ovat peräisin myös muinaisista supernovista.

Hankaloittava tekijä on Kuu, joka on syntynyt ison kappaleen törmätessä varhaiseen Maahan. Tämä tarkoittaa, että elämän synty Maassa olisi tapahtunut Kuun muodostumisen jälkeen.

Ilmakehä on maapallon ympärillä oleva kaasukerros. Maan painovoima pitää sen paikallaan. Nykyisin se koostuu pääasiassa typestä (78,1 %). Ilmakehässä on myös runsaasti happea (20,9 %) ja pieniä määriä argonia (0,9 %), hiilidioksidia (~ 0,035 %), vesihöyryä ja muita kaasuja. Ilmakehä suojaa elämää maapallolla absorboimalla (ottamalla vastaan) auringon ultraviolettisäteitä. Se tekee päivistä viileämpiä ja öistä lämpimämpiä.

Kiinteät hiukkaset, kuten tuhka, pöly, vulkaaninen tuhka jne. ovat pieniä osia ilmakehästä. Ne ovat tärkeitä pilvien ja sumun muodostumisessa.

Tunnelma ei pääty tiettyyn paikkaan. Mitä korkeammalla maapallon yläpuolella ollaan, sitä ohuempi ilmakehä on. Ilmakehän ja ulkoavaruuden välillä ei ole selvää rajaa, vaikka Kármánin linjaa pidetäänkin joskus rajana. Vielä korkeammalla magnetosfäärin reunaa pidetään joissakin tarkoituksissa rajana. 75 prosenttia ilmakehästä on enintään 11 kilometrin etäisyydellä Maan pinnasta.

Maan ilmakehän historia

Alun perin maapallon ilmakehässä ei ollut juuri lainkaan vapaata happea.

Ensimmäinen ilmakehä koostui Auringon tähtisumun kaasuista, pääasiassa vedystä. Ilmakehässä saattoi olla myös yksinkertaisia hydridejä, kuten nyt kaasujättiläisissä (Jupiter ja Saturnus): vesihöyryä, metaania ja ammoniakkia.
Ilmakehä muuttui vähitellen pääasiassa hiilidioksidiksi ja typeksi. Kevyempiä kaasuja, kuten vetyä ja heliumia, Maan painovoima ei pysty pitämään kiinni, ja ne pakenisivat. Ilmakehää hallitsi pitkään (esimerkiksi kaksi miljardia vuotta tai enemmän) hiilidioksidi.
Suuressa hapettumistapahtumassa ilmakehä muuttui nykyisen kaltaiseksi, kun happi korvasi hiilidioksidin. Ilmakehämme on edelleen enimmäkseen typpeä, mutta useimmat elävät organismit ovat enemmän vuorovaikutuksessa hapen kuin typen kanssa. Hapettuminen alkoi, kun syanobakteerit valmistivat vapaata happea fotosynteesin avulla. Useimmat eliöt tarvitsevat nykyään happea hengitykseen: vain muutamat anaerobiset eliöt voivat kasvaa ilman happea.

Lämpötila ja ilmakehän kerrokset

Jotkin ilmakehän osat ovat kuumia tai kylmiä korkeudesta riippuen. Kun lähdetään liikkeelle pinnasta ja noustaan suoraan ylöspäin, ilma kylmenee troposfäärissä, mutta kuumenee stratosfäärissä. Nämä lämpötilan muutokset jaetaan kerroksiin. Ne ovat kuin sipulin kerrokset. Kerrosten välinen ero on se, miten lämpötila muuttuu.

Nämä ovat ilmakehän kerrokset, jotka alkavat maasta:

Troposfääri - Alkaa maasta. Päättyy jonnekin 0-18 kilometrin (0-11 mailia) päähän. Mitä korkeammalla, sitä kylmempää. Tämän kerroksen sää vaikuttaa jokapäiväiseen elämäämme.
Stratosfääri - alkaa 18 kilometrin päästä. Päättyy 50 kilometrin (31 mailin) päässä. Mitä korkeammalla, sitä kuumempaa. Lämpö tulee stratosfäärin yläosassa olevasta otsonikerroksesta. Tässä kerroksessa on vähän vesihöyryä ja muita aineita. Lentokoneet lentävät tässä kerroksessa, koska se on yleensä vakaa ja ilmanvastus on pieni.
Mesosfääri - Alkaa 50 kilometrin (31 mailin) korkeudesta. Päättyy 80 tai 85 kilometrissä (50 tai 53 mailissa). Mitä korkeammalla, sitä kylmempi. Tässä kerroksessa tuulet ovat voimakkaita, joten lämpötila ei ole vakaa.
Termosfääri - Alkaa 80 tai 85 kilometrin (50 tai 53 mailin) korkeudesta. Päättyy 640 kilometrissä (400 mailia) tai korkeammalla. Mitä korkeammalla, sitä kuumempaa. Tämä kerros on erittäin tärkeä radioviestinnässä, koska se auttaa heijastamaan joitakin radioaaltoja.
Eksosfääri - termosfäärin yläpuolella. Tämä on ylin kerros, joka sulautuu planeettojen väliseen avaruuteen.

Alueet, joissa yksi kerros vaihtuu seuraavaan, on nimetty "-pauses". Tropopause on siis troposfäärin loppupiste (7-14 kilometrin (4,3-8,7 mailin) korkeudella). Stratopause on stratosfäärin lopussa. Mesopause on mesosfäärin lopussa. Nämä ovat rajoja.

Ilmakehän keskilämpötila maapallon pinnalla on 14 °C (57 °F).

Lämpötila eri korkeuksilla

Paine

Ilmakehässä on painetta. Tämä johtuu siitä, että vaikka ilma on kaasua, sillä on paino. Keskimääräinen ilmanpaine merenpinnan tasolla on noin 101,4 kilopascalia (14,71 psi).

Tiheys ja massa

Ilman tiheys merenpinnan tasolla on noin 1,2 kilogrammaa kuutiometrissä. Tämä tiheys pienenee korkeammilla paineen pienenemisen myötä. Ilmakehän kokonaismassa on noin 5,1 × 10¹⁸ kg, mikä on vain hyvin pieni osa maapallon kokonaismassasta.

Aiheeseen liittyvät sivut

Ilma
Elämän aikajana

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mistä aurinko on tehty?

V: Aurinko koostuu vedystä ja pienestä määrästä heliumia.

K: Mistä planeetat ja niiden satelliitit muodostavat materiaalit ovat peräisin?

V: Materiaalit, joista planeetat ja niiden satelliitit koostuvat, ovat peräisin aikaisemmista supernovaräjähdyksistä.

K: Miten ilmakehä suojaa elämää Maassa?

V: Ilmakehä suojaa elämää maapallolla absorboimalla auringon ultraviolettisäteitä, jolloin päivät ovat viileämpiä ja yöt lämpimämpiä.

K: Mitä ovat kiinteät hiukkaset suhteessa ilmakehään?

V: Kiinteät hiukkaset, kuten tuhka, pöly, vulkaaninen tuhka jne., ovat ilmakehän pieniä osia, jotka ovat tärkeitä pilvien ja sumun muodostamisessa.

K: Onko ilmakehän ja ulkoavaruuden välillä selkeä raja?

V: Ei, ilmakehän ja ulkoavaruuden välillä ei ole selkeää rajaa, vaikka Kلrmلn-viivaa pidetäänkin joskus rajana. Jopa korkeammalla sijaitsevaa magnetosfäärin reunaa pidetään joissakin tarkoituksissa rajana.

Kysymys: Kuinka suuri osa Maan ilmakehästä on 11 kilometrin (6,8 mailin) etäisyydellä maan pinnasta?

V: 75 % Maan ilmakehästä on 11 kilometrin (6,8 mailin) säteellä maan pinnasta.

K: Milloin elämän maapallolla uskotaan alkaneen?

V: Elämä maapallolla alkoi sen jälkeen, kun kuumme muodostui törmäyksessä varhaisen maapallon kanssa; se alkoi siis tämän tapahtuman jälkeen.