(Atmos Yunani - uap dan sphaira - bola) - cangkang udara Bumi. Atmosfer tidak memiliki batas atas yang tajam. Sekitar 99,5% dari total massanya terkonsentrasi di 80 km terbawah.
Atmosfer muncul sebagai akibat dari pelepasan gas di . Pembentukannya kemudian dipengaruhi oleh munculnya lautan dan.
Struktur atmosfer
Ada beberapa lapisan utama, berbeda dalam karakteristik, kepadatan, dll. Lapisan paling bawah adalah troposfer. Ia dipanaskan oleh Bumi, yang selanjutnya dipanaskan oleh Matahari. Lapisan troposfer terhangat berbatasan dengan bumi. Pemanasan berkurang seiring ketinggian, dan suhu turun dari +14°C di permukaan laut menjadi -55°C di batas atas troposfer. Para ilmuwan telah menghitung bahwa suhu di sini turun rata-rata 0,6° untuk setiap 100 m Nilai ini disebut gradien suhu vertikal. Ketebalan troposfer berbeda-beda: 17 km, dan di atas garis lintang kutub 8-9 km. Hanya di troposfer saja terjadi fenomena seperti pembentukan awan, curah hujan, dan lain-lain. Di atas troposfer adalah stratosfer (hingga 50-55 km), yang dipisahkan dari lapisan bawah oleh lapisan transisi - tropopause. Di stratosfer, udara berada dalam keadaan langka, awan tidak terbentuk di sini, karena praktis tidak ada lapisan air. Penurunan suhu seiring ketinggian terus berlanjut, namun di atas 25 km suhu mulai meningkat sebesar 1-2°C per kilometer. Hal ini rupanya disebabkan oleh lapisan ozon yang menyerap dan menyebarkan radiasi matahari sehingga tidak dapat mencapai permukaan bumi. Di atas stratosfer juga terdapat zona transisi - stratopause, setelah itu muncul lapisan atmosfer berikutnya - mesosfer (hingga 80-85 km). Udara di sini semakin tipis, dan suhu terus meningkat. Yang lebih tinggi lagi adalah lapisan yang disebut termosfer. Reaksi kimia yang kompleks di lapisan atmosfer ini (di atas 50 km) menjadikannya konduktif secara listrik. Karena reaksi melepaskan ion, bagian atas atmosfer, termasuk mesosfer dan termosfer, disebut ionosfer. Di lapisan inilah yang terjadi. Di atas 800 km adalah eksosfer (“exo” - eksternal), di sini partikel gas sangat jarang, dan suhu mencapai +2000 ° C. Komposisi gas di atmosfer telah dipelajari sejak lama. Pada tahun 1774, ilmuwan Perancis Antoine Lavoisier mempelajari bagian utama udara dan mengetahui keberadaan oksigen dan nitrogen di sana. Selanjutnya diketahui bahwa selain gas-gas tersebut, terdapat juga gas-gas lain di udara. Jadi, udara merupakan campuran gas yang terdiri dari komponen-komponen berikut di permukaan bumi:
- Nitrogen - 78%
- Oksigen - 21%
- Gas inert - 0,94%
- Karbon dioksida - 0,03%
- Uap air dan kotoran - 0,03%.
Pentingnya atmosfer bagi alam dan kehidupan manusia
- berkat cangkang gasnya, permukaan bumi tidak memanas di siang hari dan tidak menjadi dingin di malam hari seperti, misalnya, permukaan tanpa atmosfer;
- atmosfer melindungi bumi dari sebagian besar pembakaran dan tidak mencapai permukaan planet;
- layar ozon () melindungi umat manusia dari radiasi ultraviolet berlebih, yang dalam dosis besar berbahaya bagi tubuh;
- oksigen yang terkandung di atmosfer diperlukan agar semua organisme hidup dapat bernafas.
Studi tentang atmosfer
Umat manusia telah lama tertarik pada lautan udara, tetapi baru 300-400 tahun yang lalu instrumen pertama untuk mempelajari atmosfer ditemukan: termometer, penunjuk arah cuaca. Saat ini, studi gas dilakukan di bawah kepemimpinan Organisasi Meteorologi Dunia (WMO), yang selain Rusia, mencakup lebih banyak lagi. Sebuah program untuk mengumpulkan dan memproses bahan menggunakan sarana teknis terkini telah dikembangkan. Untuk memantau keadaan atmosfer, telah dibuat jaringan stasiun meteorologi berbasis darat yang dilengkapi dengan berbagai instrumen.
Suhu diukur dengan menggunakan termometer, biasanya diukur dalam derajat Celcius. Sistem ini didasarkan pada sifat fisik air: pada nol derajat ia berubah menjadi padat - membeku, pada 100 derajat - menjadi gas. Jumlah curah hujan diukur dengan alat pengukur curah hujan - wadah dengan tanda khusus di dinding. Kecepatan pergerakan arus udara diukur dengan alat pengukur angin (anemometer). Baling-baling cuaca biasanya dipasang di sebelahnya, yang menunjukkan arah angin. Di lapangan terbang dan dekat jembatan di mana mungkin ada bahaya, indikator arah angin dipasang - tas besar berbentuk kerucut yang terbuat dari kain bergaris, terbuka di kedua sisi. diukur dengan barometer.
Di stasiun meteorologi, pembacaan dilakukan minimal 4 kali sehari. Stasiun radio meteorologi otomatis beroperasi di daerah yang sulit dijangkau. Dan di lautan, stasiun semacam itu dipasang di platform terapung. Suasana bebas dipelajari menggunakan radiosonde - instrumen yang dipasang pada balon karet yang terbang bebas berisi hidrogen. Mereka mengumpulkan data keadaan atmosfer pada ketinggian hingga 30-40 km. Roket meteorologi terbang lebih tinggi lagi, hingga 120 km. Pada ketinggian tertentu, sebagian roket beserta instrumennya dipisahkan dan diterjunkan ke permukaan bumi. Untuk memperjelas komposisi udara dan mempelajari lapisan yang terletak di ketinggian, digunakan roket yang menyelidiki atmosfer hingga jarak 500 km. Informasi yang sangat penting tentang keadaan atmosfer dan proses cuaca yang terjadi di atas permukaan bumi disediakan oleh satelit buatan Bumi. Pengamatan terhadap fenomena atmosfer yang dilakukan oleh astronot dari stasiun orbit di luar angkasa sangatlah berharga.
Sumber video: AirPano.ru
pencemaran lingkungan atmosfer
Udara atmosfer merupakan sumber daya alam yang diperlukan. Oksigen di atmosfer digunakan oleh organisme hidup dalam proses respirasi. Ini digunakan saat membakar bahan bakar apa pun di berbagai pabrik produksi dan mesin. Atmosfer merupakan jalur komunikasi penting yang digunakan oleh penerbangan.
Konsumen utama udara di alam adalah flora dan fauna bumi. Diperkirakan seluruh lautan udara melewati organisme darat dalam waktu sekitar sepuluh tahun.
Atmosfer dipenuhi dengan radiasi matahari yang kuat, yang mengatur rezim termal bumi dan berkontribusi pada redistribusi panas ke seluruh dunia. Energi pancaran Matahari praktis merupakan satu-satunya sumber panas bagi permukaan bumi. Energi ini sebagian diserap oleh atmosfer. Energi yang sampai ke bumi sebagian diserap oleh tanah dan air dan sebagian lagi dipantulkan dari permukaannya ke atmosfer. Tidak sulit untuk membayangkan seperti apa kondisi suhu bumi jika tidak ada atmosfer: pada malam hari dan musim dingin suhu akan sangat dingin karena radiasi matahari, dan pada musim panas dan siang hari akan menjadi terlalu panas karena radiasi matahari. radiasi matahari, seperti yang terjadi di Bulan yang tidak memiliki atmosfer.
Berkat atmosfer di Bumi, tidak ada transisi mendadak dari beku ke panas dan sebaliknya. .
Jika bumi tidak dikelilingi oleh atmosfer, maka dalam satu hari amplitudo fluktuasi suhu akan mencapai 200 C: pada siang hari sekitar +100 C, pada malam hari sekitar 100 C. Akan ada perbedaan yang lebih besar antara suhu musim dingin dan musim panas. . Namun berkat atmosfer, suhu rata-rata bumi sekitar +15 "C.
Atmosfer adalah perisai andal yang menyelamatkan semua organisme yang hidup di Bumi dari sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar kosmik yang merusak, yang sebagian tersebar dan sebagian terserap di lapisan atasnya.
Atmosfer melakukan pertukaran zat antara Bumi dan Luar Angkasa. Pada saat yang sama, Bumi kehilangan gas paling ringan - hidrogen dan helium, serta menerima debu kosmik dan meteorit. Atmosfer melindungi kita dari pecahan bintang. Dalam kebanyakan kasus, meteorit tidak lebih besar dari kacang polong; Di bawah pengaruh gravitasi, mereka menabrak atmosfer dengan kecepatan luar biasa 11-64 km/s, akibat gesekan dengan udara, mereka memanas dan sebagian besar terbakar pada ketinggian 60-70 km dari permukaan bumi. Energi pancaran Matahari praktis merupakan satu-satunya sumber panas bagi permukaan bumi. Energi ini sebagian diserap oleh atmosfer. Energi yang sampai ke bumi sebagian diserap oleh tanah dan air dan sebagian lagi dipantulkan dari permukaannya ke atmosfer. Tidak sulit untuk membayangkan seperti apa kondisi suhu bumi jika tidak ada atmosfer: pada malam hari dan musim dingin suhu akan sangat dingin karena radiasi matahari, dan pada musim panas dan siang hari akan menjadi terlalu panas karena radiasi matahari. radiasi matahari, seperti yang terjadi di Bulan yang tidak memiliki atmosfer.
Berkat atmosfer di Bumi, tidak ada transisi mendadak dari beku ke panas dan sebaliknya. Jika bumi tidak dikelilingi oleh atmosfer, maka dalam satu hari amplitudo fluktuasi suhu akan mencapai 200 C: pada siang hari sekitar +100 C, pada malam hari sekitar 100 C. Akan ada perbedaan yang lebih besar antara suhu musim dingin dan musim panas. . Namun berkat atmosfer, suhu rata-rata bumi sekitar +15 "C.
Layar ozon memiliki nilai perlindungan yang paling penting. Letaknya di stratosfer, pada ketinggian 20-50 km dari permukaan bumi. Jumlah total ozon di atmosfer diperkirakan mencapai 3,3 miliar ton.Ketebalan lapisan ini relatif kecil: dari 2 mm di ekuator hingga 4 mm di kutub dalam kondisi normal. Pentingnya utama layar ozon adalah untuk melindungi organisme hidup dari radiasi ultraviolet.
Atmosfer adalah perisai andal yang menyelamatkan semua organisme yang hidup di Bumi dari sinar ultraviolet, sinar-X, dan sinar kosmik yang merusak, yang sebagian tersebar dan sebagian terserap di lapisan atasnya. Atmosfer melakukan pertukaran zat antara Bumi dan Luar Angkasa. Pada saat yang sama, Bumi kehilangan gas paling ringan - hidrogen dan helium, serta menerima debu kosmik dan meteorit. .
Atmosfer melindungi kita dari pecahan bintang. Dalam kebanyakan kasus, meteorit tidak lebih besar dari kacang polong; Di bawah pengaruh gravitasi, mereka menabrak atmosfer dengan kecepatan luar biasa 11-64 km/s, akibat gesekan dengan udara, mereka memanas dan sebagian besar terbakar pada ketinggian 60-70 km dari permukaan bumi. Atmosfer memainkan peran besar dalam distribusi cahaya. Udara memecah sinar matahari menjadi jutaan sinar kecil, menyebarkannya dan menciptakan penerangan seragam yang biasa kita gunakan.
Kehadiran selubung udara memberi warna biru pada langit kita, karena molekul-molekul unsur dasar udara dan berbagai pengotor yang terkandung di dalamnya terutama menyebarkan sinar dengan panjang gelombang pendek, yaitu biru, nila, ungu. Terkadang, karena adanya kotoran di atmosfer, warna langit menjadi tidak murni. Semakin ke atas, kepadatan dan polusi udara semakin berkurang, yaitu. banyaknya partikel yang berhamburan, warna langit menjadi lebih gelap, berubah menjadi biru tua, dan di stratosfer - menjadi hitam-ungu. Atmosfer adalah medium tempat merambatnya bunyi. Tanpa udara, bumi akan sunyi. Kami tidak akan mendengar satu sama lain, atau suara laut, angin, hutan, dll. .
Ionosfer memfasilitasi transmisi sinyal radio dan perambatan gelombang radio.
Sejak lama diyakini bahwa udara tidak memiliki massa. Baru pada abad ke-17 terbukti bahwa massa 1 m 3 udara kering jika ditimbang di permukaan laut pada suhu 0°C sama dengan 1293 g, dan untuk setiap sentimeter persegi permukaan bumi terdapat 1033 g. g udara.
Telapak tangan seseorang mengalami tekanan udara dengan gaya sekitar 1471 N, dan udara menekan seluruh tubuh manusia dengan gaya 1471 * 103 N. Kita tidak memperhatikan gravitasi ini hanya karena seluruh jaringan tubuh kita juga mengalami tekanan. jenuh dengan udara, yang menyeimbangkan tekanan eksternal. Ketika keseimbangan ini terganggu, kesejahteraan kita memburuk: denyut nadi menjadi lebih cepat, kelesuan, ketidakpedulian, dll muncul. Sensasi yang sama dialami seseorang saat mendaki gunung atau menyelam hingga kedalaman yang sangat dalam, seperti saat lepas landas dan mendaratkan pesawat. Di bagian atas, tekanan udara dan massanya menurun: pada ketinggian 20 km, massa 1 m 3 udara adalah 43 g, dan pada ketinggian 40 km - 4 g Energi radiasi Matahari praktis sama dengan satu-satunya sumber panas bagi permukaan bumi. Energi ini sebagian diserap oleh atmosfer. Energi yang sampai ke bumi sebagian diserap oleh tanah dan air dan sebagian lagi dipantulkan dari permukaannya ke atmosfer. Tidak sulit untuk membayangkan seperti apa kondisi suhu bumi jika tidak ada atmosfer: pada malam hari dan musim dingin suhu akan sangat dingin karena radiasi matahari, dan pada musim panas dan siang hari akan menjadi terlalu panas karena radiasi matahari. radiasi matahari, seperti yang terjadi di Bulan yang tidak memiliki atmosfer.
Semua proses yang terjadi di atmosfer dilakukan dengan menggunakan energi Matahari. Berkat itu, miliaran ton air menguap dari permukaan bumi setiap tahunnya. Atmosfer bertindak sebagai redistribusi kelembaban di seluruh dunia.
Sifat fisik dan keadaan atmosfer berubah: 1) seiring waktu - siang hari, musim, tahun; 2) di luar angkasa - tergantung pada ketinggian di atas permukaan laut, garis lintang daerah tersebut dan jarak dari laut.
Atmosfer selalu mengandung sejumlah pengotor. Sumber pencemaran dapat berasal dari alam atau buatan. Sumber alam meliputi: debu (yang berasal dari tumbuhan, gunung berapi dan kosmik), badai debu, partikel garam laut, hasil pelapukan, kabut, asap dan gas dari kebakaran hutan dan padang rumput, berbagai produk yang berasal dari tumbuhan, hewan dan mikrobiologi, dll. polusi atmosfer mewakili fenomena alam yang dahsyat seperti letusan gunung berapi. Biasanya ini merupakan bencana besar. Ketika gunung berapi meletus, sejumlah besar gas, uap air, partikel padat, abu dan debu dilepaskan ke atmosfer; polusi termal di atmosfer terjadi, karena zat-zat yang sangat panas dilepaskan ke udara. .
Temperaturnya sedemikian rupa sehingga membakar segala sesuatu yang dilewatinya. Setelah aktivitas gunung berapi mereda, keseimbangan gas secara keseluruhan di atmosfer berangsur-angsur pulih.
Kebakaran hutan dan padang rumput skala besar mencemari atmosfer secara signifikan. Paling sering terjadi pada tahun-tahun kering. Asap dari kebakaran menyebar ke wilayah yang luas. Badai debu terjadi karena perpindahan partikel-partikel kecil tanah yang terangkat dari permukaan bumi oleh angin kencang. Angin kencang - angin puting beliung, angin topan - juga mengangkat pecahan batu besar ke udara, namun tidak bertahan lama di udara. Selama badai hebat, hingga 50 juta ton debu beterbangan ke udara. Penyebab badai debu adalah kekeringan, angin panas yang terjadi akibat pembajakan intensif, penggembalaan, dan perusakan hutan. Badai debu paling sering terjadi di daerah stepa, semi-gurun, dan gurun. Peristiwa bencana yang terkait dengan letusan gunung berapi, kebakaran, dan badai debu menyebabkan munculnya lapisan cahaya di sekitar bumi, yang agak mengubah keseimbangan termal planet ini. Namun sebagian besar fenomena tersebut bersifat lokal. Polusi udara atmosfer yang terkait dengan pelapukan dan penguraian bahan organik hanya bersifat lokal yang sangat kecil. .
Sumber polusi alami dapat tersebar, seperti debu kosmik, atau spontan dalam jangka pendek, misalnya kebakaran hutan dan padang rumput, letusan gunung berapi, dll. Tingkat polusi atmosfer yang berasal dari sumber alami tidak banyak berubah dan tidak banyak berubah seiring berjalannya waktu. Polusi buatan adalah yang paling berbahaya bagi atmosfer. Zona paling stabil dengan konsentrasi polutan tinggi terjadi di tempat-tempat aktivitas manusia aktif. Pencemaran antropogenik dicirikan oleh berbagai jenis dan sumber yang banyak. Sumber pencemaran udara alami adalah fenomena alam yang dahsyat seperti letusan gunung berapi. Biasanya ini merupakan bencana besar. Ketika gunung berapi meletus, sejumlah besar gas, uap air, partikel padat, abu dan debu dilepaskan ke atmosfer; polusi termal di atmosfer terjadi, karena zat-zat yang sangat panas dilepaskan ke udara. Temperaturnya sedemikian rupa sehingga membakar segala sesuatu yang dilewatinya. Setelah aktivitas gunung berapi mereda, keseimbangan gas secara keseluruhan di atmosfer berangsur-angsur pulih. .
Permasalahan polusi udara bukanlah hal yang baru. Lebih dari dua abad yang lalu, polusi udara di pusat-pusat industri besar di banyak negara Eropa menjadi perhatian serius. Namun, untuk waktu yang lama, pencemaran ini bersifat lokal. Asap dan jelaga mencemari area atmosfer yang relatif kecil dan mudah diencerkan dengan sejumlah besar udara bersih pada saat jumlah pabrik masih sedikit dan penggunaan unsur kimia masih terbatas. Jika pada awal abad ke-20. 19 unsur kimia digunakan dalam industri; pada pertengahan abad ini, sekitar 50 unsur telah digunakan; saat ini, hampir semua unsur dalam tabel periodik digunakan. Hal ini secara signifikan mempengaruhi komposisi emisi industri dan menyebabkan pencemaran atmosfer yang secara kualitatif baru dengan aerosol logam berat dan langka, senyawa sintetis, zat radioaktif, karsinogenik, bakteriologis, dan zat lainnya yang tidak ada dan tidak terjadi secara alami.
Pesatnya pertumbuhan industri dan transportasi menyebabkan jumlah emisi tersebut tidak dapat lagi dihilangkan. Konsentrasi mereka meningkat, yang menimbulkan konsekuensi berbahaya dan bahkan fatal bagi biosfer. Masalah ini menjadi sangat akut pada paruh kedua abad ke-20, yaitu selama periode revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, yang ditandai dengan tingkat pertumbuhan produksi industri, pembangkitan dan konsumsi listrik yang sangat tinggi, produksi dan penggunaan sejumlah besar energi. kendaraan.
Polusi udara utama disebabkan oleh sejumlah industri, transportasi bermotor, serta pembangkit listrik dan panas. Selain itu, partisipasi mereka dalam polusi udara didistribusikan sebagai berikut: metalurgi besi dan non-besi, produksi minyak, petrokimia, produksi bahan bangunan, industri kimia - 30%; teknik tenaga panas - 30, transportasi motor - 40%.
Zat beracun yang paling umum mencemari atmosfer adalah: karbon monoksida CO, sulfur dioksida SO 2, karbon dioksida CO 2, nitrogen oksida NO x, hidrokarbon C p N m dan debu. Perkiraan komposisi relatif zat berbahaya di atmosfer kota industri besar adalah: CO - 45%, SO - 18%, CH - 15%, debu - 12%. .
Selain zat-zat tersebut, zat lain yang lebih beracun juga ditemukan di udara atmosfer yang tercemar, namun dalam jumlah yang lebih kecil. Misalnya, emisi ventilasi dari pabrik industri elektronik mengandung uap asam fluorida, sulfat, kromat dan asam mineral lainnya, pelarut organik, dll. Saat ini, terdapat lebih dari 500 zat berbahaya yang mencemari atmosfer, dan jumlahnya terus meningkat. Polusi buatan adalah yang paling berbahaya bagi atmosfer. Zona paling stabil dengan konsentrasi polutan tinggi terjadi di tempat-tempat aktivitas manusia aktif. Pencemaran antropogenik dicirikan oleh berbagai jenis dan sumber yang banyak. Sumber pencemaran udara alami adalah fenomena alam yang dahsyat seperti letusan gunung berapi. Biasanya ini merupakan bencana besar. Ketika gunung berapi meletus, sejumlah besar gas, uap air, partikel padat, abu dan debu dilepaskan ke atmosfer; polusi termal di atmosfer terjadi, karena zat-zat yang sangat panas dilepaskan ke udara. Temperaturnya sedemikian rupa sehingga membakar segala sesuatu yang dilewatinya. Setelah aktivitas gunung berapi mereda, keseimbangan gas secara keseluruhan di atmosfer berangsur-angsur pulih.
Peran atmosfer dalam kehidupan bumi
Atmosfer adalah cangkang gas yang mengelilingi planet bumi. Permukaan dalamnya menutupi hidrosfer dan sebagian kerak bumi, sedangkan permukaan luarnya berbatasan dengan ruang luar bagian dekat Bumi.
Himpunan cabang ilmu fisika dan kimia yang mempelajari atmosfer biasa disebut fisika atmosfer. Atmosfer menentukan cuaca di permukaan bumi, meteorologi mempelajari cuaca, dan klimatologi mempelajari variasi iklim jangka panjang.
Sudah berada di ketinggian 5 km di atas permukaan laut, orang yang tidak terlatih mulai mengalami kelaparan oksigen dan tanpa adaptasi, kinerja seseorang menurun secara signifikan. Zona fisiologis atmosfer berakhir di sini. Pernapasan manusia menjadi tidak mungkin dilakukan pada ketinggian 9 km, meskipun hingga kurang lebih 115 km atmosfer mengandung oksigen.
Atmosfer memasok kita dengan oksigen yang diperlukan untuk bernapas. Namun, karena penurunan tekanan total atmosfer, seiring bertambahnya ketinggian, tekanan parsial oksigen juga menurun.
Paru-paru manusia selalu mengandung sekitar 3 liter udara alveolar. Tekanan parsial oksigen di udara alveolar pada tekanan atmosfer normal adalah 110 mmHg. Seni., tekanan karbon dioksida - 40 mm Hg. Seni., dan uap air - 47 mm Hg. Seni. Dengan bertambahnya ketinggian, tekanan oksigen turun, dan tekanan uap total air dan karbon dioksida di paru-paru hampir konstan - sekitar 87 mm Hg. Seni. Pasokan oksigen ke paru-paru akan berhenti total ketika tekanan udara sekitar menjadi sama dengan nilai ini.
Pada ketinggian sekitar 19-20 km, tekanan atmosfer turun menjadi 47 mm Hg. Seni. Oleh karena itu, pada ketinggian ini, air dan cairan interstisial mulai mendidih di dalam tubuh manusia. Di luar kabin bertekanan pada ketinggian tersebut, kematian terjadi hampir seketika. Jadi, dari sudut pandang fisiologi manusia, “ruang” sudah dimulai pada ketinggian 15-19 km.
Lapisan udara yang padat - troposfer dan stratosfer - melindungi kita dari efek radiasi yang merusak. Dengan penghalusan udara yang cukup, pada ketinggian lebih dari 36 km, radiasi pengion - sinar kosmik primer - memiliki efek yang kuat pada tubuh; Pada ketinggian lebih dari 40 km, bagian ultraviolet dari spektrum matahari berbahaya bagi manusia. radiasi stratosfer oksigen atmosfer
Saat kita naik ke ketinggian yang semakin tinggi di atas permukaan bumi, fenomena umum yang diamati di lapisan bawah atmosfer seperti perambatan suara, terjadinya gaya angkat dan tarik aerodinamis, perpindahan panas secara konveksi, dll. secara bertahap melemah dan kemudian hilang sama sekali.
Di lapisan udara yang dijernihkan, perambatan suara tidak mungkin dilakukan. Hingga ketinggian 60-90 km, hambatan udara dan gaya angkat masih dapat digunakan untuk penerbangan aerodinamis yang terkendali.
Namun mulai dari ketinggian 100-130 km, konsep angka M dan penghalang suara, yang akrab bagi setiap pilot, kehilangan maknanya: di sanalah letak garis Karman konvensional, di luarnya dimulailah wilayah penerbangan balistik murni, yang hanya bisa dikendalikan dengan menggunakan gaya reaktif.
Pada ketinggian di atas 100 km, atmosfer tidak memiliki sifat luar biasa lainnya - kemampuan untuk menyerap, menghantarkan, dan mentransmisikan energi panas melalui konveksi (yaitu dengan mencampurkan udara). Artinya, berbagai elemen peralatan di stasiun luar angkasa yang mengorbit tidak akan dapat didinginkan dari luar dengan cara yang biasa dilakukan di pesawat terbang - dengan bantuan pancaran udara dan radiator udara. Pada ketinggian ini, seperti di luar angkasa pada umumnya, satu-satunya cara untuk memindahkan panas adalah radiasi termal.
Dunia di sekitar kita terbentuk dari tiga bagian yang sangat berbeda: bumi, air, dan udara. Masing-masing unik dan menarik dengan caranya sendiri. Sekarang kita hanya akan membicarakan yang terakhir saja. Apa itu atmosfer? Bagaimana itu terjadi? Terdiri dari apa dan dibagi menjadi bagian apa? Semua pertanyaan ini sangat menarik.
Nama “atmosphere” sendiri terbentuk dari dua kata yang berasal dari bahasa Yunani, diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia artinya “uap” dan “bola”. Dan jika Anda melihat definisi pastinya, Anda dapat membaca yang berikut ini: “Atmosfer adalah cangkang udara planet Bumi, yang mengalir bersamanya ke luar angkasa.” Ini berkembang secara paralel dengan proses geologi dan geokimia yang terjadi di planet ini. Dan saat ini semua proses yang terjadi pada organisme hidup bergantung padanya. Tanpa atmosfer, planet ini akan menjadi gurun tak bernyawa, seperti Bulan.
Terdiri dari apa?
Pertanyaan tentang apa itu atmosfer dan unsur apa saja yang termasuk di dalamnya telah lama menarik minat banyak orang. Komponen utama cangkang ini sudah diketahui pada tahun 1774. Mereka dipasang oleh Antoine Lavoisier. Ia menemukan bahwa komposisi atmosfer sebagian besar terdiri dari nitrogen dan oksigen. Seiring waktu, komponen-komponennya disempurnakan. Dan kini diketahui banyak mengandung gas lain, serta air dan debu.
Mari kita lihat lebih dekat apa saja yang menyusun atmosfer bumi di dekat permukaannya. Gas yang paling umum adalah nitrogen. Ini mengandung sedikit lebih dari 78 persen. Namun, meskipun jumlahnya sangat besar, nitrogen praktis tidak aktif di udara.
Unsur berikutnya dalam jumlah dan sangat penting adalah oksigen. Gas ini mengandung hampir 21% dan menunjukkan aktivitas yang sangat tinggi. Fungsi spesifiknya adalah untuk mengoksidasi bahan organik mati, yang terurai akibat reaksi ini.
Gas rendah tapi penting
Gas ketiga yang membentuk atmosfer adalah argon. Jumlahnya kurang dari satu persen. Setelah itu muncul karbon dioksida dengan neon, helium dengan metana, kripton dengan hidrogen, xenon, ozon, dan bahkan amonia. Namun jumlahnya sangat sedikit sehingga persentase komponen tersebut sama dengan seperseratus, seperseribu, dan sepersejuta. Dari jumlah tersebut, hanya karbon dioksida yang memainkan peran penting, karena merupakan bahan bangunan yang dibutuhkan tanaman untuk fotosintesis. Fungsi penting lainnya adalah memblokir radiasi dan menyerap sebagian panas matahari.
Gas kecil namun penting lainnya, ozon, ada untuk memerangkap radiasi ultraviolet yang berasal dari Matahari. Berkat properti ini, semua kehidupan di planet ini terlindungi dengan baik. Di sisi lain, ozon mempengaruhi suhu stratosfer. Karena menyerap radiasi ini, udara menjadi panas.
Keteguhan komposisi kuantitatif atmosfer dipertahankan melalui pencampuran yang tiada henti. Lapisannya bergerak secara horizontal dan vertikal. Oleh karena itu, di mana pun di dunia terdapat cukup oksigen dan tidak ada kelebihan karbon dioksida.
Apa lagi yang ada di udara?
Perlu diperhatikan bahwa uap dan debu dapat ditemukan di wilayah udara. Yang terakhir terdiri dari serbuk sari dan partikel tanah, di kota mereka bergabung dengan pengotor emisi padat dari gas buang.
Tapi ada banyak air di atmosfer. Dalam kondisi tertentu, ia mengembun dan muncul awan serta kabut. Intinya, ini adalah hal yang sama, hanya yang pertama muncul jauh di atas permukaan bumi, dan yang terakhir menyebar di sepanjang permukaan bumi. Awan mempunyai bentuk yang berbeda-beda. Proses ini tergantung pada ketinggian di atas bumi.
Jika terbentuk 2 km di atas permukaan tanah maka disebut berlapis. Dari merekalah hujan turun ke tanah atau salju turun. Di atasnya terbentuk awan kumulus hingga ketinggian 8 km. Mereka selalu yang paling cantik dan indah. Merekalah yang melihatnya dan bertanya-tanya seperti apa rupanya. Jika formasi seperti itu muncul dalam 10 km berikutnya, formasi tersebut akan sangat ringan dan lapang. Nama mereka berbulu.
Atmosfer terbagi menjadi lapisan apa?
Walaupun suhunya sangat berbeda satu sama lain, sangat sulit untuk mengetahui pada ketinggian tertentu suatu lapisan dimulai dan lapisan lainnya berakhir. Pembagian ini sangat bersyarat dan merupakan perkiraan. Namun lapisan atmosfer tetap ada dan menjalankan fungsinya.
Bagian terendah dari cangkang udara disebut troposfer. Ketebalannya bertambah seiring pergerakannya dari kutub ke khatulistiwa dari 8 menjadi 18 km. Ini merupakan bagian atmosfer yang paling hangat karena udara di dalamnya dipanaskan oleh permukaan bumi. Sebagian besar uap air terkonsentrasi di troposfer, itulah sebabnya awan terbentuk, curah hujan turun, badai petir bergemuruh, dan angin bertiup.
Lapisan berikutnya tebalnya sekitar 40 km dan disebut stratosfer. Jika seorang pengamat bergerak ke bagian udara tersebut, ia akan menemukan bahwa langit telah berubah warna menjadi ungu. Hal ini dijelaskan oleh rendahnya kepadatan zat tersebut, sehingga praktis tidak menghamburkan sinar matahari. Di lapisan inilah pesawat jet terbang. Semua ruang terbuka untuk mereka, karena praktis tidak ada awan. Di dalam stratosfer terdapat lapisan yang terdiri dari ozon dalam jumlah besar.
Setelah itu muncul stratopause dan mesosfer. Yang terakhir ini tebalnya sekitar 30 km. Hal ini ditandai dengan penurunan tajam kepadatan dan suhu udara. Langit tampak hitam bagi pengamat. Di sini Anda bahkan dapat menyaksikan bintang-bintang di siang hari.
Lapisan yang praktis tidak memiliki udara
Struktur atmosfer berlanjut dengan lapisan yang disebut termosfer - yang terpanjang dari lapisan lainnya, ketebalannya mencapai 400 km. Lapisan ini dibedakan dari suhunya yang sangat besar, yang bisa mencapai 1700 °C.
Dua bola terakhir sering digabungkan menjadi satu dan disebut ionosfer. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa reaksi terjadi di dalamnya dengan pelepasan ion. Lapisan inilah yang memungkinkan kita mengamati fenomena alam seperti cahaya utara.
50 km berikutnya dari Bumi dialokasikan ke eksosfer. Ini adalah lapisan terluar atmosfer. Ini menyebarkan partikel udara ke luar angkasa. Satelit cuaca biasanya bergerak di lapisan ini.
Atmosfer bumi berakhir di magnetosfer. Dialah yang melindungi sebagian besar satelit buatan di planet ini.
Setelah semua hal di atas, seharusnya tidak ada pertanyaan lagi tentang apa suasananya. Jika Anda ragu tentang perlunya hal itu, hal itu dapat dengan mudah dihilangkan.
Arti suasana
Fungsi utama atmosfer adalah melindungi permukaan planet dari panas berlebih di siang hari dan pendinginan berlebihan di malam hari. Tujuan penting berikutnya dari cangkang ini, yang tidak akan dibantah oleh siapa pun, adalah untuk memasok oksigen ke semua makhluk hidup. Tanpa ini mereka akan mati lemas.
Kebanyakan meteorit terbakar di lapisan atas, tidak pernah mencapai permukaan bumi. Dan orang-orang bisa mengagumi lampu terbang, salah mengiranya sebagai bintang jatuh. Tanpa atmosfer, seluruh bumi akan dipenuhi kawah. Dan perlindungan dari radiasi matahari sudah dibahas di atas.
Bagaimana seseorang mempengaruhi atmosfer?
Sangat negatif. Hal ini disebabkan oleh semakin meningkatnya aktivitas masyarakat. Bagian utama dari semua aspek negatif terjadi pada industri dan transportasi. Omong-omong, mobillah yang mengeluarkan hampir 60% dari seluruh polutan yang menembus atmosfer. Empat puluh sisanya dibagi antara energi dan industri, serta industri pembuangan limbah.
Daftar zat berbahaya yang mengisi udara setiap hari sangat panjang. Karena transportasi di atmosfer, ada: nitrogen dan belerang, karbon, biru dan jelaga, serta karsinogen kuat yang menyebabkan kanker kulit - benzopyrene.
Industri ini menyumbang unsur-unsur kimia berikut: sulfur dioksida, hidrokarbon dan hidrogen sulfida, amonia dan fenol, klor dan fluor. Jika proses ini terus berlanjut, maka jawaban atas pertanyaan: “Bagaimana suasananya? Terdiri dari apa? akan sangat berbeda.
6.2. Arti dan struktur atmosfer
Jika air, yang sudah lama langka, disebut sebagai “sumber daya kehidupan”, maka udara hanya diingat di era urbanisasi. Ingatlah bahwa seseorang dapat hidup tanpa makanan selama beberapa puluh hari, tetapi tanpa udara - hanya hingga 5-7 menit. Selain itu, masyarakat juga memerlukan udara bersih yang ketersediaannya terbatas, terutama di perkotaan dan pusat industri.
Arti suasana. Udara atmosfer adalah sumber daya alam yang paling penting tujuan ( untuk Bumi dan umat manusia ):
Menyediakan unsur-unsur gas penting (oksigen, karbon dioksida) bagi manusia, flora dan fauna;
Mengurangi perubahan suhu (udara merupakan konduktor panas dan dingin yang buruk), mis. memastikan termoregulasi di planet ini;
Melindungi permukaan bumi dari radiasi kosmik, radiasi matahari dan ultraviolet;
Melindungi Bumi dari meteorit dan benda kosmik lainnya, yang sebagian besarnya terbakar di atmosfer;
Menyediakan proses antropogenik industri dengan oksigen, nitrogen, hidrogen, dan gas netral.
Atmosfer “menghangatkan” planet kita dengan menyerap panas yang dipancarkan bumi ke luar angkasa dan mengembalikannya sebagian dalam bentuk radiasi balasan. Atmosfer menghamburkan sinar matahari, sehingga terjadi peralihan bertahap dari cahaya ke bayangan (senja). Pada malam hari memancarkan sinar cahaya dan berfungsi sebagai sumber penerangan permukaan bumi.
Cahaya malam atmosfer (luminescence) adalah pancaran gas udara yang dijernihkan pada ketinggian 80 hingga 300 km. Ini memberikan 40–45% dari total penerangan permukaan bumi pada malam tanpa bulan, sementara cahaya bintang menyumbang sekitar 30%, dan cahaya yang dihamburkan oleh debu antarbintang menyumbang 25–30% sisanya. Aurora borealis adalah sejenis cahaya atmosfer. Di Bumi, mereka diamati di garis lintang tinggi hanya pada malam hari tanpa adanya awan. Dari luar angkasa, aurora selalu terlihat, dan pada saat yang sama mencakup wilayah yang luas.
Struktur atmosfer. Atmosfer terdiri dari beberapa lapisan - bola, di antaranya tidak ada batas yang jelas.
1. Troposfer - lapisan utama atmosfer yang lebih rendah. Ini adalah yang paling banyak dipelajari. Ketinggian troposfer mencapai 10 km di atas kutub, 12 km di garis lintang sedang, dan hingga 18 km di atas garis khatulistiwa.
Troposfer mengandung lebih dari 4/5 massa total udara atmosfer. Berbagai fenomena cuaca paling jelas terlihat di dalamnya. Diketahui bahwa dengan peningkatan 1 km, suhu udara di lapisan ini menurun lebih dari 6 derajat. Hal ini terjadi karena udara memungkinkan sinar matahari mencapai permukaan bumi sehingga memanaskannya. Lapisan atmosfer yang berdekatan dengan bumi juga ikut memanas dari permukaan bumi.
Di musim dingin, permukaan bumi menjadi sangat dingin, hal ini disebabkan oleh lapisan salju yang memantulkan sebagian besar sinar matahari. Oleh karena itu, udara di permukaan bumi ternyata lebih dingin dibandingkan di bagian atas, itulah yang disebut dengan inversi suhu. Pembalikan suhu sering terlihat pada malam hari.
Di musim panas, permukaan bumi dipanaskan secara kuat dan tidak merata oleh sinar matahari. Pusaran udara naik dari area yang paling panas. Udara yang naik digantikan oleh udara dari wilayah bumi yang kurang panas, yang selanjutnya digantikan oleh udara dari lapisan atas atmosfer. Muncul konveksi, yang menyebabkan pencampuran atmosfer dalam arah vertikal. Konveksi membantu menghilangkan kabut dan mengurangi debu di lapisan bawah atmosfer.
Di lapisan atas troposfer pada ketinggian 12 - 17 km, pada saat pesawat terbang di atasnya, sering terbentuk jejak awan putih yang terlihat jelas dari jarak yang sangat jauh. Jejak-jejak ini disebut kondensasi, atau jejak inversi. Penyebab utama munculnya jejak kondensasi adalah kondensasi, atau sublimasi, uap air yang masuk ke atmosfer bersama gas buang mesin pesawat, karena ketika minyak tanah dibakar di mesin pesawat, akan terbentuk uap air.
Untuk membakar 1 kg bahan bakar dalam sebuah mesin, dibutuhkan sekitar 11 kg udara atmosfer, yang menghasilkan sekitar 12 kg gas buang yang mengandung hampir 1,4 kg uap air.
2. Stratosfer terletak di atas troposfer hingga ketinggian 50-55 km. Ini mengandung kurang dari 20% massa seluruh udara atmosfer. Pada lapisan ini terjadi sedikit pergerakan gas dan suhu meningkat seiring ketinggian (hingga 0 0 C pada batas atas).
Bagian bawah stratosfer merupakan lapisan penahan tebal tempat terakumulasinya uap air, kristal es, dan partikel padat lainnya. Kelembapan relatif di sini selalu mendekati 100%.
Di stratosfer terletak lapisan ozon, memantulkan radiasi kosmik yang merusak kehidupan dan sebagian sinar ultraviolet Matahari. Konsentrasi tertinggi ozon ada di ketinggian 15-35 km, di mana oksigen bebas diubah menjadi ozon di bawah pengaruh radiasi matahari .
3. Mesosfer memanjang di atas stratosfer pada ketinggian kurang lebih 50 hingga 80 km. Ini menyumbang kurang dari 1% udara. Hal ini ditandai dengan penurunan suhu seiring bertambahnya ketinggian, dari sekitar 0 °C di perbatasan dengan stratosfer hingga -90 °C di lapisan atas mesosfer.
4. Ionosfir terletak di atas mesosfer. Hal ini ditandai dengan kandungan ion atmosfer dan elektron bebas yang signifikan. Di ionosfer, di bawah pengaruh radiasi matahari ultraviolet dan sinar-X, terjadi ionisasi udara yang sangat langka, serta radiasi kosmik, yang menyebabkan penguraian molekul gas atmosfer menjadi ion dan elektron. Ionisasi sangat intens pada ketinggian 80 hingga 400 km. Ionosfer memfasilitasi perambatan gelombang radio. Batas atas ionosfer adalah bagian terluar magnetosfer bumi. Ionosfer sering disebut termosfer.
