Atmosfera da Terra - Atmosphere of Earth


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A luz azul é dispersa mais do que outros comprimentos de onda pelos gases na atmosfera, em torno da Terra numa camada visivelmente azul quando visto a partir do espaço a bordo do ISS , a uma altitude de 335 km (208 mi).
Composição da atmosfera da Terra por volume. Inferior circular representa gases residuais que juntos compõem cerca de 0,038% da atmosfera (0,043% com CO 2 em 2.014 concentração). Os números são, principalmente, a partir de 1987, com CO 2 e de metano a partir de 2009, e não representam qualquer fonte única.

A atmosfera da Terra , é a camada de gases , vulgarmente conhecido como ar , que rodeia o planeta Terra e é retida por gravidade da Terra . A atmosfera da Terra protege a vida na terra através da criação de pressão permitindo a água líquida de existir na Terra superfície , absorção ultravioleta da radiação solar , o aquecimento da superfície através de retenção de calor ( efeito de estufa ), e reduzir os extremos de temperatura entre o dia e a noite (a temperatura diurna variação ).

Em volume, de ar seco contém 78,09% de azoto , 20,95% de oxigénio , 0,93% de árgon , de 0,04% de dióxido de carbono , e pequenas quantidades de outros gases. Ar também contém uma quantidade variável de vapor de água , em média, cerca de 1% ao nível do mar, e 0,4% ao longo de toda a atmosfera. Teor de ar e pressão atmosférica variar nas diferentes camadas, e de ar apropriado para o uso na fotossíntese por plantas terrestres e respiração dos animais terrestres é encontrado apenas em Terra troposfera e em atmosferas artificiais .

A atmosfera tem uma massa de cerca de 5,15 x 10 18 de  kg, três quartos dos quais está dentro de cerca de 11 km (6,8 mi; 36,000 ft) de superfície. A atmosfera torna-se mais fina e mais fino com o aumento da altura, sem limite definido entre a atmosfera e o espaço exterior . A linha de Karman , a 100 km (62 milhas), ou 1,57% do raio da Terra, é frequentemente utilizado como a fronteira entre a atmosfera e o espaço exterior. Efeitos atmosféricos tornam-se visíveis durante a reentrada na atmosfera da nave espacial a uma altitude de cerca de 120 km (75 milhas). Várias camadas podem ser distinguidas na atmosfera, com base em características, tais como temperatura e composição.

O estudo da atmosfera da Terra e de seus processos é chamado de ciência atmosférica (aerologia). Pioneiros no campo incluem Léon Teisserenc de Bort e Richard Assmann .

Composição

A média de vapor de água atmosférico

Os três principais constituintes da atmosfera da Terra são azoto , oxigénio , e árgon . O vapor de água representa cerca de 0,25% da atmosfera, em massa. A concentração de vapor de água (um gás com efeito de estufa) varia significativamente de cerca de 10 ppm em volume nas partes mais frias da atmosfera para tanto como 5% em volume em massas de ar quentes e húmidos, e as concentrações de outros gases atmosféricos são tipicamente citado em condições de ar seco (sem vapor de água). Os gases restantes são muitas vezes referidos como gases, entre os quais os gases de efeito estufa , principalmente dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, e ozono. O ar filtrado inclui quantidades vestigiais de muitos outros compostos químicos . Muitas substâncias de origem natural podem estar presentes em pequenas quantidades localmente e sazonalmente variáveis como aerossóis em uma amostra de ar não filtrado, incluindo de mineral e composição orgânica, pólen e esporos , água do mar , e a cinza vulcânica . Vários industriais poluentes também podem estar presentes como gases ou aerossóis, tais como cloro (em elementar ou compostos), flúor compostos e elementar mercúrio de vapor. Compostos de enxofre tais como sulfureto de hidrogénio e dióxido de enxofre (SO 2 ), podem ser derivados de fontes naturais ou de poluição do ar industrial.

Os constituintes principais de ar seco, em volume
Gás Volume (A)
Nome Fórmula em ppmv (B) em %
Azoto N 2 780840 78,084
Oxigênio O 2 209460 20,946
argão Ar 9340 0,9340
Dióxido de carbono CO 2 400 0,04
Néon Ne 18,18 0.001818
Hélio Ele 5,24 0.000524
Metano CH 4 1,79 0.000179
Não incluído no atmosfera seca acima:
O vapor de água (C) H 2 O 10-50,000 (D) 0,001% a 5% (D)
notas:

(A) fracção de volume é igual à fracção de moles de gás ideal, apenas,
    também ver volume (termodinâmica)
(B) ppmv: partes por milhão em volume
(C) O vapor de água é de cerca de 0,25% , em massa, sobre atmosfera total
(D) O vapor de água varia fortemente localmente

A concentração relativa de gases permanece constante até cerca de 10,000 m (33.000 pés).

A fracção do volume dos principais constituintes da atmosfera da Terra como uma função da altura de acordo com o modelo atmosférico MSIS-E-90.

Estrutura da atmosfera

A atmosfera da Terra inferior 4 camadas da atmosfera em 3 dimensões, como visto na diagonal a partir de cima a exobase. Camadas desenhadas à escala, objectos dentro das camadas não estão à escala. Aurorae mostrado na parte inferior da thermosphere pode, na verdade, se formar em qualquer altura nesta camada atmosférica.

camadas principais

Em, a pressão de ar em geral e diminuição da densidade com a altitude na atmosfera. No entanto, a temperatura tem um perfil mais complicado com a altitude, e podem manter-se relativamente constante ou mesmo aumentar com a altitude em algumas regiões (ver a temperatura secção, abaixo). Uma vez que o padrão geral do perfil de temperatura / altitude é constante e mensurável por meio de instrumentados sondagens de balão , o comportamento de temperatura fornece uma medida útil para distinguir as camadas atmosféricas. Desta forma, a atmosfera da Terra pode ser dividida (chamado de estratificação atmosférica) em cinco camadas principais. Excluindo o exosphere, a atmosfera tem quatro camadas principais, que são a troposfera, estratosfera, mesosfera, e thermosphere. Do maior para o menor, as cinco camadas principais são:

  • Exosphere: 700 a 10.000 km (440 a 6.200 milhas)
  • Termosfera: 80 a 700 km (50 a 440 milhas)
  • Mesosfera: 50 a 80 km (31 a 50 milhas)
  • Stratosphere: 12 a 50 km (7 a 31 milhas)
  • Troposfera: 0 a 12 km (de 0 a 7 milhas)

exosphere

O exosphere é a camada mais externa da atmosfera da Terra, (isto é, o limite superior da atmosfera). Ele estende-se desde o exobase , que está localizado na parte superior do thermosphere a uma altitude de cerca de 700 Km acima do nível do mar, a cerca de 10.000 km (6,200 mi; 33.000.000 ft) onde se funde com o vento solar .

Esta camada é composta principalmente de extremamente baixas densidades de hidrogénio, hélio e várias moléculas mais pesadas, incluindo azoto, oxigénio e dióxido de carbono mais próximo da exobase. Os átomos e moléculas são tão distantes uns dos outros que possam viajar centenas de quilómetros, sem colidir com um outro. Assim, o exosphere não se comporta como um gás, e as partículas de escapar constantemente para o espaço. Estas partículas movendo-livres seguem trajectórias balísticos e pode migrar dentro e para fora da magnetosfera ou o vento solar.

A exosfera situa muito acima da Terra para quaisquer fenômenos meteorológicos ser possível. No entanto, as Aurora Borealis e aurora australis , por vezes, ocorrer na parte inferior da exosphere, onde elas se sobrepõem para o thermosphere. A exosfera contém a maioria dos satélites que orbitam a Terra.

termosfera

A termosfera é a segunda mais alta camada da atmosfera da Terra. Ele estende-se desde o mesopausa (que o separa do mesosphere) a uma altitude de cerca de 80 km (50 mi; 260000 ft) até o thermopause a uma faixa de altitude de 500-1000 km (310-620 mi; 1,600,000-3,300,000 pé ). A altura do thermopause varia consideravelmente devido a alterações na actividade solar. Porque o thermopause encontra-se no limite inferior da exosfera, é também referido como o exobase . A parte inferior do thermosphere, de 80 a 550 km (50 a 342 mi) acima da superfície terrestre, contém a ionosfera .

A temperatura da thermosphere aumenta gradualmente com a altura. Ao contrário da estratosfera debaixo dela, caracterizado por uma temperatura de inversão é devido à absorção da radiação pelo ozono, a inversão no thermosphere ocorre devido à extremamente baixa densidade das suas moléculas. A temperatura desta camada pode subir tão elevada quanto 1500 ° C (2700 ° F), embora as moléculas de gás estão tão afastados que a sua temperatura, no sentido usual não é muito significativa. O ar é tão rarefeito que uma molécula individual (de oxigénio , por exemplo) se desloca uma média de 1 km (0.62 mi; 3300 pés) entre colisões com outras moléculas. Embora o thermosphere tem uma proporção elevada de moléculas com alta energia, não se sentir quente a um ser humano em contacto directo, pois a sua densidade é demasiado baixo para conduzir uma quantidade significativa de energia para ou a partir da pele.

Esta camada é completamente sem nuvens e livre de vapor de água. No entanto, fenómenos não hidrometereológicos tais como os borealis aurora e aurora australis são vistas ocasionalmente na thermosphere. A Estação Espacial Internacional orbita nesta camada, entre 350 e 420 km (220 e 260 mi).

mesosfera

O mesosphere é a terceira camada mais alta da atmosfera da Terra, que ocupa a região acima da estratosfera e abaixo thermosphere. Ele estende-se desde o estratopausa a uma altitude de cerca de 50 km (31 mi; 160.000 pés) para a mesopausa a 80-85 km (50-53 mi; 260,000-280,000 pé) acima do nível do mar.

Temperaturas gota com o aumento da altitude à mesopausa que marca o topo desta camada média da atmosfera. É o lugar mais frio na Terra e tem uma temperatura média de cerca de -85  ° C (-120  ° F ; 190  K ).

Logo abaixo do mesopausa, o ar é tão frio que mesmo a vapor de água muito escassa a esta altitude pode ser sublimada em polar-mesospheric noctilucent nuvens . Estas são as nuvens mais altas da atmosfera e pode ser visível a olho nu se a luz solar reflete fora deles sobre uma ou duas horas depois do sol ou de um período de tempo semelhante antes do sol nascer. Eles são mais prontamente visível quando o sol é de cerca de 4 a 16 graus abaixo do horizonte. Descargas induzida por raios conhecidos como eventos luminosos transitórios (TLE) ocasionalmente formar no mesosphere acima troposféricas thunderclouds . A mesosfera é também a camada de onde a maioria dos meteoros queimam-se em cima da entrada atmosférica. Ele é muito alta acima da Terra para ser acessível aos aviões e balões a jato, e muito baixo para permitir a nave espacial orbital. A mesosfera é acessado principalmente por foguetes e aeronaves a foguete.

Estratosfera

A estratosfera é a segunda camada mais baixa da atmosfera da Terra. Encontra-se acima da troposfera e está separado dele pela tropopausa . Esta camada estende-se desde o topo da troposfera a cerca de 12 km (7,5 mi; 39000 pés) acima da superfície terrestre para o estratopausa a uma altitude de cerca de 50 a 55 km (31 a 34 mi; 164000 a 180000 ft).

A pressão atmosférica, na parte superior da estratosfera é aproximadamente 1/1000 a pressão no nível do mar . Ele contém a camada de ozono, que é a parte da atmosfera da Terra, que contém concentrações relativamente elevadas de que o gás. A estratosfera define uma camada em que as temperaturas aumentam com o aumento da altitude. Este aumento na temperatura é provocada pela absorção de radiação ultravioleta (UV) do sol pela camada de ozono , o qual restringe a turbulência e mistura. Embora a temperatura pode ser de -60 ° C (-76 ° F; 210 K) na tropopausa, a parte superior da estratosfera é muito mais quente, e pode ser perto de 0 ° C.

O perfil de temperatura estratosférico cria condições atmosféricas muito estáveis, de modo a estratosfera falta a turbulência do ar à produção de tempo, que é tão prevalente na troposfera. Consequentemente, a estratosfera é quase completamente livre de nuvens e outras formas de tempo. No entanto, estratosférico ou polares nuvens nacarados são vistas ocasionalmente na parte inferior desta camada da atmosfera em que o ar é mais frio. A estratosfera é a camada mais alta que pode ser acessado por aviões a jato.

Troposfera

A troposfera é a camada mais baixa da atmosfera da Terra. Estende-se a partir da superfície da Terra a uma altura média de cerca de 12 km (7,5 mi; 39000 pés), embora esta altura varia de cerca de 9 km (5,6 mi; 30000 pés) aos pólos geográficos a 17 km (11 mi; 56000 pés) no Equador , com alguma variação devido ao mau tempo. A troposfera é limitada superiormente pelo tropopausa , um limite marcada na maioria dos lugares por uma inversão de temperatura (isto é, uma camada de ar relativamente quente acima de um mais frio), e em outros por uma zona que é isotérmico com a altura.

Embora não ocorrer variações, a temperatura geralmente diminui com o aumento da altitude na troposfera porque o troposfera é principalmente aquecido por meio de transferência de energia a partir da superfície. Assim, a parte mais baixa da troposfera (isto é, a superfície da Terra) é tipicamente a secção mais quente da troposfera. Isto promove a mistura vertical (daí a origem do seu nome na palavra grega τρόπος, tropos , que significa "girar"). A troposfera contém cerca de 80% da massa da atmosfera da Terra. A troposfera é mais denso do que todas as suas camadas atmosféricas sobrepostas porque um peso atmosférico maior fica na parte superior da troposfera e faz com que ele a ser mais severamente comprimido. Cinquenta por cento da massa total da atmosfera está localizado na parte inferior 5,6 km (3,5 mi; 18000 pés) da troposfera.

Quase todo o vapor de água atmosférico ou humidade é encontrado na troposfera, por isso, é a camada onde a maior parte do tempo da Terra tem lugar. Ele tem basicamente todos os tipos de gênero nuvem associada ao tempo gerados pela circulação do vento ativo, embora muito altas cumulonimbus nuvens de trovão pode penetrar a tropopausa de baixo e subir para a parte inferior da estratosfera. A maior parte das actividades de aviação convencional tem lugar na troposfera, e é a única camada que pode ser acedida por aeronaves movidas a hélice.

Space Shuttle Endeavour em órbita na termosfera. Por causa do ângulo da foto, ele aparece para ficar em cima do estratosfera e mesosfera que realmente se encontram mais de 250 km abaixo. A camada de laranja é a troposfera , o que dá lugar à esbranquiçado estratosfera e, em seguida, o azul mesosphere .

outras camadas

Dentro dos cinco camadas principais que são em grande parte determinados pela temperatura, várias camadas secundárias podem ser distinguidos por outras propriedades:

  • A camada de ozono está contido dentro da estratosfera. Nesta camada de ozono concentrações são de cerca de 2 a 8 partes por milhão, o que é muito mais elevada do que na atmosfera mais baixa mas ainda muito pequena em comparação com os principais componentes da atmosfera. Localiza-se, principalmente, na porção inferior da estratosfera de cerca de 15-35 Km (9.3-21.7 mi; 49,000-115,000 pés), embora a espessura varia sazonalmente e geograficamente. Cerca de 90% do ozônio na atmosfera da Terra está contida na estratosfera.
  • A ionosfera é uma região da atmosfera que é ionizado por radiação solar. Ele é responsável por auroras . Durante o dia, que se estende de 50 a 1.000 km (31-621 mi; 160.000 para 3.280.000 pés) e inclui a mesosfera, termosfera, e partes da exosfera. No entanto, ionização na mesosfera deixa em grande parte durante a noite, de modo auroras são normalmente vistos apenas na exosfera termosfera e inferior. A ionosfera forma a borda interna da magnetosfera . Ele tem importância prática porque influencia, por exemplo, a propagação de rádio na Terra.
  • O homosfera e heterosfera são definidos por se os gases atmosféricos são bem misturados. O homosfera à base de superfície inclui a troposfera, estratosfera, mesosfera, e a parte mais baixa do thermosphere, em que a composição química da atmosfera não depende do peso molecular, porque os gases são misturados pela turbulência. Esta camada relativamente homogénea termina no turbopause encontrada em cerca de 100 km (62 mi; 330.000 pés), a própria borda do espaço -se como aceite pela FAI , o que o coloca cerca de 20 km (12 mi; 66000 pés) acima da mesopausa.
Acima desta altitude encontra-se a heterosfera, que inclui a exosfera e mais da termosfera. Aqui, a composição química varia com a altitude. Isto é porque a distância que as partículas podem mover-se sem colidir com um outro é grande em comparação com o tamanho dos movimentos que causam a mistura. Isto permite que os gases para estratificar por peso molecular, com os mais pesados, tais como o oxigénio e azoto, presentes apenas na parte inferior do heterosfera. A parte superior do heterosfera é composta quase completamente de hidrogénio, o elemento mais leve.
  • A camada limite planetária é a parte da troposfera que é mais próxima da superfície da Terra e é directamente afectada por ela, principalmente por meio de difusão turbulenta . Durante o dia, a camada limite planetária geralmente é bem misturada, ao passo que durante a noite, torna-se estavelmente estratificada com mistura intermitente ou fraco. A profundidade da camada limite planetária varia entre tão pouco como cerca de 100 metros (330 pés) de espaço livre, noites calmas para 3.000 m (9.800 pés) ou mais durante a tarde em regiões secas.

A temperatura média da atmosfera na superfície da Terra é de 14 ° C (57 ° F; 287 K) ou 15 ° C (59 ° F; 288 K), de acordo com a referência.

Propriedades físicas

Comparação do 1,962 Padrão US Atmosfera gráfico da altura geométrica contra a densidade do ar , a pressão , a velocidade de som e temperatura com altitudes aproximadas de vários objectos.

Pressão e espessura

A média pressão atmosférica ao nível do mar é definida pelo Ambiente Norma como 101325 Pascal (760,00  Torr ; 14.6959  psi ; 760,00  mmHg ). Isto é por vezes referido como uma unidade de atmosferas convencionais (atm) . Massa atmosférico total é de 5.1480 x 10 18 de kg (1,135 x 10 19 libras), cerca de 2,5% a menos do que seria inferido a partir da pressão média do nível do mar e área de 51007.2 megahectares da Terra, essa porção a ser deslocado pelo terreno montanhoso da Terra. A pressão atmosférica é o peso total do ar acima unidade de área no ponto onde a pressão é medida. Assim, a pressão do ar varia com a localização e do tempo .

Se toda a massa da atmosfera tinha uma densidade uniforme a partir do nível do mar, seria terminar abruptamente a uma altitude de 27.900 km (8,50 ft). É realmente diminui exponencialmente com a altitude, caindo para metade a cada 5,6 km (18.000 pés) ou por um factor de 1 / e cada 7,64 km (25.100 pés), a média da altura escala da atmosfera abaixo de 70 km (43 mi; 230.000 pés) . No entanto, a atmosfera é modelada de forma mais precisa com uma equação personalizado para cada camada que leva os gradientes de temperatura, composição molecular, da radiação solar e da gravidade em conta.

Em resumo, a massa da atmosfera da Terra é distribuído aproximadamente da seguinte forma:

  • 50% está abaixo de 5.6 km (18.000 pés).
  • 90% está abaixo de 16 km (52.000 pés).
  • 99,99997% está abaixo de 100 km (62 mi; 330000 ft), a linha de Karman . Por convenção internacional, isso marca o início do espaço onde os viajantes humanos são considerados astronautas .

Em comparação, o cume do Monte Everest é em 8.848 m (29.029 pés); comerciais aviões tipicamente cruzeiro entre 10 e 13 km (33.000 e 43.000 pés), onde o ar mais fino melhora a economia de combustível; balões meteorológicos chegar a 30,4 km (100.000 pés) e superiores; eo mais alto X-15 vôo em 1963 alcançou 108,0 km (354,300 pés).

Mesmo acima da linha de Karman, efeitos atmosféricos significativos, tais como auroras ainda ocorrer. Meteors começam a brilhar nesta região, embora os maiores não pode queimar até eles penetram mais profundamente. As várias camadas de Terra ionosfera , importantes para rádio HF propagação, começam abaixo de 100 km e estender além de 500 km. Em comparação, a Estação Espacial Internacional e Space Shuttle normalmente orbitam a 350-400 km, dentro da F-camada da ionosfera onde eles encontram o suficiente arrasto atmosférico para exigir reboosts cada poucos meses. Dependendo da atividade solar, satélites podem experimentar arrasto atmosférico perceptível em altitudes tão elevadas como de 700-800 km.

A temperatura e a velocidade de som

Tendências de temperatura em duas camadas espessas da atmosfera, conforme medido entre janeiro de 1979 e dezembro de 2005 por Microwave Sounding Unidades e Unidades Advanced Microwave Sounding sobre NOAA satélites meteorológicos. As microondas ficha instrumentos emitida a partir de moléculas de oxigénio na atmosfera. Fonte:

A divisão da atmosfera em camadas principalmente por referência para a temperatura é discutido acima. Temperatura diminui com a altura a partir do nível do mar, mas variações nesta tendência começar acima de 11 km, onde a temperatura estabiliza através de uma grande distância vertical através do resto da troposfera. Na estratosfera , começando acima de cerca de 20 km, a temperatura aumenta com a altura, devido ao aquecimento no interior da camada de ozono causado por captura de significativa ultravioleta radiação do sol pelo dioxigénio e gás ozono nesta região. Ainda uma outra região de elevação da temperatura com a altitude ocorre em altas altitudes, nas apropriadamente chamado thermosphere acima de 90 km.

Porque em um gás ideal de composição constante a velocidade do som depende apenas da temperatura e não sobre a pressão do gás ou a densidade, a velocidade do som na atmosfera com altitude toma a forma do perfil da temperatura complicado (ver ilustração para a direita) , e não reflecte as alterações de altitude de densidade ou pressão.

Densidade e massa

A temperatura e a densidade em massa contra a altitude do NRLMSISE-00 atmosfera padrão modelo (as oito linhas tracejadas em cada "década" são aqui as oito cubos de 8, 27, 64, ..., 729)

A densidade de ar ao nível do mar é de cerca de 1,2 kg / m 3 (1,2 g / L, 0,0012 g / cm 3 ). Densidade não é medida directamente, mas é calculado a partir de medições de temperatura, pressão e humidade, utilizando a equação de estado para o ar (uma forma da lei dos gases ideais ). Densidade atmosférica diminui à medida que o aumento da altitude. Esta variação pode ser modelada usando aproximadamente a fórmula barométrica . Modelos mais sofisticados são usados para prever decaimento orbital de satélites.

A massa média da atmosfera é de cerca de 5 quatrilhões (5 × 10 15 ) toneladas ou 1/1200000 a massa de terra. De acordo com a American National Center for Research atmosférica , "A massa total média da atmosfera é de 5.1480 x 10 18  kg, com um intervalo anual devido ao vapor de água de 1,2 ou 1,5 x 10 15  kg, dependendo se a pressão de superfície ou de vapor de água de dados são usados; um pouco menor do que a estimativa anterior a massa média de vapor de água é estimada como 1,27. × 10 16  kg e a massa de ar seco como 5.1352 ± 0,0003 × 10 18  kg ".

Propriedades ópticas

Solar radiação (ou luz solar) é a energia da Terra recebe do Sun . Terra também emite radiação de volta ao espaço, mas em comprimentos de onda mais longos que não podemos ver. Parte da radiação incidente e emitida é absorvida ou reflectida pela atmosfera. Em Maio de 2017, reflexos de luz, visto como cintilação a partir de um satélite em órbita a milhões de milhas de distância, verificou-se ser a luz reflectida a partir de cristais de gelo na atmosfera.

Espalhamento

Quando a luz passa através da atmosfera da Terra, fotões interagir com ele por meio de dispersão . Se a luz não interage com a atmosfera, ele é chamado de radiação direta e é o que você vê se você fosse olhar diretamente para o Sol Indirecta de radiação é luz que foi dispersa na atmosfera. Por exemplo, em um nublado dia em que você não pode ver sua sombra não há radiação direta chegar a você, tudo tem sido espalhados. Como outro exemplo, devido a um fenómeno chamado espalhamento Rayleigh , mais curtos comprimentos de onda (azul) dispersam mais facilmente do que os comprimentos de onda mais longos (vermelho). É por isso que o céu parece azul; Você está vendo espalhados luz azul. É também por isso pôr do sol é vermelho. Porque o Sol está perto do horizonte, os raios do sol passam através atmosfera mais do que o normal para chegar ao seu olho. Grande parte da luz azul foi espalhada para fora, deixando a luz vermelha em um pôr do sol.

Absorção

Parcela grosseira da Terra atmosférica transmitância (ou opacidade) para vários comprimentos de onda de radiação electromagnética, incluindo a luz visível .

Diferentes moléculas absorvem diferentes comprimentos de onda de radiação. Por exemplo, ó 2 e O 3 absorver quase todos os comprimentos de onda mais curtos do que 300 nanómetros . Ua (H 2 O) absorve a muitos comprimentos de onda acima de 700 nm. Quando uma molécula absorve um fóton, aumenta a energia da molécula. Isto aquece a atmosfera, mas a atmosfera também arrefece emitindo radiação, como discutido abaixo.

O combinado espectros de absorção dos gases na atmosfera deixar "janelas" de baixa opacidade , permitindo a transmissão de apenas certas bandas de luz. A janela óptica é executado a partir de cerca de 300 nm ( ultravioleta -C) acima nos seres humanos gama pode ver, o espectro visível (vulgarmente chamada de luz), a cerca de 400-700 nm e continua para o infravermelhos a cerca de 1100 nm. Há também infravermelhos e janelas de rádio que transmitem algumas infravermelho e as ondas de rádio em comprimentos de onda mais longos. Por exemplo, a janela de rádio vai de cerca de um centímetro a ondas de cerca de onze metros.

Emissão

Emissão é o oposto de absorção, isto é quando um objecto emite radiação. Objectos tendem a emitir quantidades e comprimentos de onda da radiação em função das suas " corpo negro " curvas de emissão, objectos, por conseguinte, mais quentes tendem a emitem mais radiações, com comprimentos de onda mais curtos. Objectos mais frios emitem menos radiações, com comprimentos de onda mais longos. Por exemplo, o sol é de aproximadamente 6000  K (5730  ° C ; 10340  ° F ), os seus picos de radiação perto de 500 nm, e é visível para o olho humano. Terra é de cerca de 290 K (17 ° C; 62 ° F), de modo que os seus picos de radiação perto 10.000 nm, e é demasiado longo para ser visível para os seres humanos.

Devido à sua temperatura, a atmosfera emite radiação infravermelha. Por exemplo, em noites claras superfície da Terra esfria mais rápido do que em noites nubladas. Isto é porque as nuvens (H 2 O) são absorventes fortes e os emissores de radiao infravermelha. É também por isso torna-se mais frio à noite em altitudes mais elevadas.

O efeito estufa está diretamente relacionada a este efeito de absorção e emissão. Alguns gases na atmosfera absorvem e emitem radiação infravermelha, mas não interagem com a luz solar no espectro visível. Exemplos comuns destes são de CO 2 e H 2 O.

Índice de refração

O índice de refracção do ar é próximo de, mas apenas uma maior do que 1. variações sistemáticas no índice de refracção pode conduzir à flexão dos raios de luz mais longos percursos ópticos. Um exemplo é que, em algumas circunstâncias, os observadores a bordo dos navios pode ver outras embarcações apenas sobre o horizonte porque a luz é refratada na mesma direção que a curvatura da superfície da Terra.

O índice de refracção do ar depende da temperatura, dando origem à refração efeitos quando o gradiente de temperatura for grande. Um exemplo de tais efeitos é a Mirage .

Circulação

Uma visão idealizada de três células de grande circulação.

Circulação atmosférica é o movimento em grande escala de ar através da troposfera, e os meios (com a circulação do oceano ) pelo qual o calor é distribuído em torno da Terra. A estrutura em larga escala da circulação atmosférica varia de ano para ano, mas a estrutura básica permanece razoavelmente constante porque ele é determinado pela taxa de rotação da Terra ea diferença de radiação solar entre o equador e os pólos.

Evolução da atmosfera da Terra

atmosfera mais antiga

A primeira atmosfera consistiu de gases na nebulosa solar , principalmente hidrogênio . Provavelmente havia hidretos simples, tais como aqueles agora encontrado nas gigantes de gás ( Júpiter e Saturn ), designadamente vapor de água, metano e amoníaco .

segundo atmosfera

A saída dos gases de vulcânica , suplementado por gases produzidos durante o bombardeamento pesado final da Terra por enormes asteroides , produzida a seguinte atmosfera, que consiste em grande parte de azoto mais dióxido de carbono e gases inertes. A maior parte das emissões de dióxido de carbono dissolvido em água e feito reagir com metais, tais como cálcio e magnésio durante a intempéries de rochas da crosta para formar carbonatos que foram depositadas como sedimentos. Sedimentos relacionados com a água foram encontrados que datam de tão cedo quanto 3,8 bilhões de anos atrás.

Cerca de 3,4 mil milhões de anos, o azoto formado a maior parte do "segundo atmosfera" então estável. A influência da vida tem que ser levado em conta, em vez breve na história da atmosfera, porque sugestões de formas de vida início aparecer tão cedo quanto 3,5 bilhões de anos atrás. Como a Terra naquela época mantido um clima quente o suficiente para a água líquida e vida, se o início Sun colocar para fora 30% menor radiância solar do que hoje, é um enigma conhecido como o " fraco jovem paradoxo Sun ".

A ficha geológico no entanto mostra uma superfície relativamente quente contínua durante o início completa ficha temperatura de terra - com a excepção de uma fase glacial frio cerca de 2,4 mil milhões de anos. No final do Arqueano Eon uma atmosfera contendo oxigênio começou a se desenvolver, aparentemente produzido por fotossíntese cianobactérias (veja Grande oxigenação do evento ), que foram encontrados como estromatólitos fósseis de 2,7 bilhões de anos atrás. A isotopia de carbono básica precoce ( razão isotópica proporções) sugere fortemente condições semelhantes ao atual, e que as características fundamentais do ciclo de carbono tornou-se estabelecido já em 4 bilhões de anos atrás.

Sedimentos antigos no Gabão datam de entre cerca de 2.150 e 2.080 milhões de anos atrás fornecer um registro da evolução oxigenação dinâmica da Terra. Estas flutuações de oxigenação foram provavelmente conduzido pela Lomagundi isótopo de carbono excursão .

terceiro atmosfera

teor de oxigênio da atmosfera ao longo dos últimos bilhões de anos

O re-arranjo constante de continentes por placas tectônicas influencia a evolução a longo prazo da atmosfera através da transferência de dióxido de carbono e a partir de grandes lojas de carbonato continentais. Oxigênio livre não existia na atmosfera até cerca de 2,4 bilhões de anos atrás durante a oxigenação Evento Grande e sua aparência é indicado pelo fim das formações ferríferas .

Antes deste tempo, qualquer oxigénio produzido por fotossíntese foi consumido por oxidação de materiais reduzidos, nomeadamente ferro. As moléculas de oxigénio livre não começou a acumular-se na atmosfera até que a taxa de produção de oxigénio começou a exceder a disponibilidade de materiais redutores que removidos oxigénio. Este ponto significa um deslocamento a partir de uma redução da atmosfera para um oxidante atmosfera. O 2 mostrou grandes variações até atingir um estado estável de mais de 15% no final do Precambriano. O seguinte intervalo de tempo de 541 milhões de anos atrás até os dias atuais é o Phanerozoic Eon, durante o período mais antigo dos quais, o Cambriano , exigindo oxigênio metazoários formas de vida começaram a aparecer.

A quantidade de oxigênio na atmosfera tem flutuado ao longo dos últimos 600 milhões de anos, atingindo um pico de cerca de 30% cerca de 280 milhões de anos, significativamente maior do que hoje 21%. Dois processos principais governar mudanças na atmosfera: As plantas utilizam o dióxido de carbono da atmosfera , libertando oxigénio. Repartição de pirite e erupções vulcânicas libertar enxofre para a atmosfera, o qual se oxida e, portanto, reduz a quantidade de oxigénio na atmosfera. No entanto, erupções vulcânicas também libertar dióxido de carbono, que as plantas que podem ser transformadas de oxigénio. A causa exacta da variação da quantidade de oxigénio na atmosfera não é conhecido. Períodos com muito oxigênio na atmosfera estão associados com o rápido desenvolvimento dos animais. Atmosfera de hoje contém 21% de oxigênio, que é grande o suficiente para este rápido desenvolvimento dos animais.

Poluição do ar

A poluição do ar é a introdução na atmosfera de produtos químicos , partículas ou materiais biológicos que causam dano ou desconforto para os organismos. Estratosférico destruição do ozono é causada pela poluição do ar, principalmente a partir de clorofluorocarbonetos e outras substâncias que destroem o ozono.

O consenso científico é que as antropogênicas gases de efeito estufa atualmente acumulando na atmosfera são a principal causa de aquecimento global .

Animação mostra a acumulação de CO troposférico 2 no hemisfério norte com um máximo de cerca de Maio. A máxima do ciclo vegetação segue no final do verão. Seguindo o pico na vegetação, o abaixamento de CO atmosférico 2 devido a fotossíntese é evidente, em particular sobre as florestas boreais .

Imagens do espaço

Em 19 de outubro de 2015 NASA começou um site contendo imagens diárias do lado cheio iluminado da Terra em http://epic.gsfc.nasa.gov/ . As imagens são tomadas a partir da Deep Space Observatório do Clima (DSCOVR) e mostram a Terra como ela gira durante um dia.

Veja também

Referências

links externos