Atmosfeer van de Aarde

De atmosfeer van de aarde is de laag van gassen rondom de planeet Aarde die wordt vastgehouden door de Aarde zwaartekracht. De atmosfeer beschermt het leven op aarde door het absorberen van ultraviolette zonnestraling, opwarming van de oppervlakte door middel van warmte-isolatie (broeikaseffect), en het verminderen van de temperatuur extremen tussen dag en nacht (de dagelijkse temperatuurschommelingen).

De gemeenschappelijke naam lucht (Engels uitspraak: / ɛər /) wordt gegeven aan de atmosferische gassen worden gebruikt in de ademhaling en fotosynthese. Volumeprocent, droge lucht bevat 78,09% stikstof, 20,95% zuurstof, 0,93% argon, 0,039% kooldioxide en kleine hoeveelheden andere gassen. Air bevat ook een variabele hoeveelheid waterdamp, gemiddeld ongeveer 1% op zeeniveau en 0,4% over de gehele sfeer. Air inhoud en atmosferische druk variëren op verschillende lagen en de lucht die geschikt zijn voor het voortbestaan van de landplanten en landdieren is alleen te vinden in de aarde troposfeer en kunstmatige atmosfeer.

De atmosfeer heeft een massa van ongeveer 5,15 x 10 18 kg, 3 kwart die binnen ongeveer 11 km (6,8 mi, 36.000 ft) van het oppervlak. De sfeer wordt dunner en dunner met toenemende hoogte, zonder duidelijke grens tussen de atmosfeer en de ruimte. De Karman lijn, op 100 km (62 mijl), of 1,57% van de straal van de aarde, wordt vaak gebruikt als de grens tussen de atmosfeer en de ruimte. Atmosferische effecten merkbaar tijdens atmosferische terugkeer van ruimtevaartuigen op een hoogte van ongeveer 120 km (75 mijl). Meerdere lagen kunnen worden onderscheiden in de atmosfeer, op basis van kenmerken zoals temperatuur en samenstelling.

De studie van de atmosfeer en de processen van de Aarde heet atmosferische wetenschap (aërologie). Pioniers op het gebied van onder andere Léon Teisserenc de Bort en Richard Assmann.

Inhoud

  • 1 Samenstelling
  • 2 Structuur van de atmosfeer
    • 2.1 Belangrijkste lagen
      • 2.1.1 Exosphere
      • 2.1.2 Thermosfeer
      • 2.1.3 Mesosfeer
      • 2.1.4 Stratosphere
      • 2.1.5 Troposphere
    • 2.2 Andere lagen
  • 3 Fysische eigenschappen
    • 3.1 Druk en dikte
    • 3,2 Temperatuur en geluidssnelheid
    • 3.3 Dichtheid en massa-
  • 4 Optische eigenschappen
    • 4.1 Scattering
    • 4.2 Absorptie
    • 4.3 Emissie
    • 4,4 Brekingsindex
  • 5 Circulatie
  • 6 Evolutie van de atmosfeer van de Aarde
    • 6.1 Vroegste sfeer
    • 6.2 Tweede sfeer
    • 6.3 Derde sfeer
    • 6.4 Luchtverontreiniging
  • 7 Beelden uit de ruimte
  • 8 Zie ook
  • 9 Referenties
  • 10 Externe links

Samenstelling

Hoofd artikel: De atmosferische chemie

Bedoel atmosferische waterdamp

Lucht bestaat voornamelijk uit stikstof, zuurstof en argon, die samen de belangrijkste gassen van de atmosfeer vormt. Waterdamp is goed voor ongeveer 0,25% van de atmosfeer door de massa. De concentratie aan waterdamp (een broeikasgas) sterk afwijkt van ongeveer 10 ppmv in de koudste gedeelten van de atmosfeer tot wel 5% vol in warme, vochtige luchtmassa’s en concentraties van andere atmosferische gassen worden gewoonlijk bedoeld droge lucht zonder waterdamp. De resterende gassen worden dikwijls aangeduid als sporengassen, waaronder de broeikasgassen, zoals kooldioxide, methaan, lachgas en ozon. Gefilterde lucht bevat sporen van vele andere chemische verbindingen. Veel stoffen van natuurlijke oorsprong kunnen aanwezig zijn in de lokale en seizoensgebonden variabele kleine hoeveelheden als aerosolen in een ongefilterde luchtmonster, waaronder stof van minerale en organische samenstelling, pollen en sporen, zee nevel, en vulkanische as. Diverse industriële stoffen kunnen eveneens aanwezig zijn als gassen of aerosolen zijn, zoals chloor (elementair of verbindingen), fluor verbindingen en elementair kwik damp. Zwavelverbindingen zoals waterstofsulfide en zwaveldioxide (SO 2) kunnen worden verkregen uit natuurlijke bronnen of door industriële luchtverontreiniging.

Belangrijke bestanddelen van droge lucht, in volume

Gas
Volume (A)

Naam
Formule
in ppmv (B)
in%

Stikstof
N 2
780840
78,084

Zuurstof
O 2
209460
20,946

Argon
Ar
9340
0,9340

Kooldioxide
CO 2
397
0,0397

Neon
Ne
18.18
0.001818

Helium
Hij
5.24
0.000524

Methaan
CH 4
1.79
0.000179

Niet inbegrepen in bovenstaande droge atmosfeer:

Waterdamp (C)
H 2 O
10-50,000 (D)
0,001% -5% (D)

notities:

(A) volumefractie gelijk aan molfractie alleen ideaal gas,
zie ook volume (thermodynamica)
(B) ppmv: delen per miljoen in volume
(C) Waterdamp is ongeveer 0,25% van de massa over de volledige sfeer
(D) Waterdamp varieert sterk lokaal

Structuur van de atmosfeer

Principal lagen

In het algemeen, luchtdruk en dichtheid af met hoogte in de atmosfeer. Echter, de temperatuur heeft een meer gecompliceerde profiel met hoogte, en kan relatief constant blijven of zelfs toenemen met de hoogte in sommige regio’s (zie de temperatuur sectie hieronder). Omdat het algemene patroon van de temperatuur / hoogteprofiel constant en herkenbaar aan middelen zoals ballon peilingen het temperatuurgedrag een nuttig gegeven om onderscheid te maken tussen atmosferische lagen. Op deze manier kan de sfeer van de aarde worden verdeeld (de zogenaamde atmosferische stratificatie) in vijf lagen. Exclusief de exosfeer, Aarde heeft vier primaire lagen, die de troposfeer, stratosfeer, mesosfeer en thermosfeer zijn. Van hoog naar laag, de vijf belangrijkste lagen zijn:

  • Exosfeer: 700 tot 10.000 km (440 tot 6.200 mijl)
  • Thermosfeer: 80-700 km (50-440 mijl)
  • Mesosphere: 50-80 km (31-50 mijl)
  • Stratosphere: 12 tot 50 km (7-31 mijl)
  • Troposfeer: 0 tot 12 km (0-7 mijl)

Atmosfeer van de Aarde Lower 4 lagen van de atmosfeer in 3 dimensies als schuin van bovenaf gezien de exobase. Lagen op schaal, voorwerpen in de lagen zijn niet op schaal. Aurorae hier onderaan thermosphere daadwerkelijk vormen op elke hoogte in de atmosferische laag

Atmosfeer van de Aarde Lower 4 lagen van de atmosfeer in 3 Dimensies als schuin van bovenaf gezien de exobase.  Lagen op schaal, voorwerpen in de lagen Zijn Niet op schaal.  Poollicht hier onderaan thermosfeer daadwerkelijk Vormen op Elke hoogte in de atmosferische Laag

Exosfeer

Hoofdartikel: Exosphere

De exosfeer is de buitenste laag van de atmosfeer van de Aarde (dwz de bovengrens van de atmosfeer). Het strekt zich vanaf de exobase, dat zich bovenaan thermosphere op een hoogte van ongeveer 700 km boven zeeniveau tot ongeveer 10.000 km (6200 mi; 33.000.000 ft). De exosfeer fuseert met de leegte van de ruimte, waar er geen sfeer.

Deze laag bestaat voornamelijk uit extreem lage dichtheden waterstof, helium en enkele zwaardere moleculen zoals stikstof, zuurstof en kooldioxide dichter bij de exobase. De atomen en moleculen zo ver uit elkaar dat zij honderden kilometers kan reizen zonder te botsen met elkaar. Zo is de exosfeer niet langer gedraagt als een gas, en de deeltjes voortdurend ontsnappen in de ruimte. Deze vrij bewegende deeltjes volgen ballistische trajecten en kunnen in en uit het migreren magnetosfeer en de zonnewind.

De exosfeer ligt ver boven de Aarde voor een meteorologische verschijnselen mogelijk te zijn. De aurora borealis en aurora australis soms voorkomen in het onderste gedeelte van de exosphere, waar ze elkaar overlappen in th
ermosphere. De exosfeer bevat de meeste van de satellieten een baan om de Aarde.

Thermosfeer

Hoofdartikel: Thermosfeer

De thermosfeer is de tweede hoogste laag van de atmosfeer van de Aarde. Het strekt zich uit van de mesopauze (die zij van de mesosfeer scheidt) op een hoogte van ongeveer 80 km (50 mi; 260.000 ft) tot de thermopause op een hoogte bereik van 500-1000 km (310-620 mi; 1,600,000-3,300,000 ft ). De hoogte van de thermopause varieert aanzienlijk als gevolg van veranderingen in zonne-activiteit. Door het thermopause ligt aan de ondergrens van de exosphere, wordt ook wel de exobase. Het onderste deel van thermosphere, 80-550 km (50 tot 342 mi) boven het aardoppervlak, bevat de ionosfeer.

Deze atmosferische laag ondergaat een geleidelijke stijging van de temperatuur met de hoogte. In tegenstelling tot de stratosfeer, waarbij een temperatuur inversie is vanwege de absorptie van straling door ozon, de inversie thermosphere optreedt als gevolg van de extreem lage dichtheid van de moleculen. De temperatuur van deze laag kan oplopen oplopen tot 1500 ° C (2700 ° F), hoewel de gasmoleculen zo ver uit elkaar dat de temperatuur in de gebruikelijke zin is niet erg zinvol. De lucht is zo ijl dat een individuele molecule (van zuurstof, bijvoorbeeld) reist gemiddeld 1 kilometer. (0,62 mi, 3300 ft) tussen botsingen met andere moleculen Hoewel thermosphere een zeer hoog percentage moleculen enorme hoeveelheden energie, zou thermosphere niet voelt warm aan een mens in direct contact, omdat de lage dichtheid in thermosphere niet in staat om een aanzienlijke hoeveelheid energie te voeren naar of van de huid. Met andere woorden, zou een persoon niet warm voelen omdat van extreem lage druk van de thermosfeer’s.

Deze laag is volledig wolkenloze en vrij van waterdamp. Maar niet-hydrometeorologische verschijnselen zoals de aurora borealis en aurora australis worden soms gezien in de thermosfeer. Het Internationale Ruimtestation cirkelt in deze laag, tussen de 320 en 380 km (200 en 240 mi).

Mesosphere

Hoofdartikel: Mesosfeer

De mesosfeer is de derde hoogste laag van de atmosfeer van de Aarde, bezetten het gebied boven de stratosfeer en onder de thermosfeer. Het strekt zich uit van de stratopause op een hoogte van ongeveer 50 km (31 mi; 160.000 ft) naar de mesopauze op 80-85 km (50-53 mi; 260,000-280,000 ft) boven de zeespiegel.

De temperatuur daalt met toenemende hoogte van de mesopauze dat de bovenkant van deze middelste laag van de atmosfeer markeert. Het is de koudste plek op aarde en heeft een gemiddelde temperatuur van ongeveer -85 ° C (-120 ° F, 190 K).

Net onder de mesopauze, de lucht is zo koud dat zelfs de zeer schaars waterdamp op deze hoogte kan worden gesublimeerd in polaire mesospheric lichtende nachtwolken. Dit zijn de hoogste wolken in de atmosfeer en kunnen met het blote oog zijn als zonlicht weerkaatst hen over een uur of twee na zonsondergang of een vergelijkbare tijd voor zonsopgang. Ze zijn het meest duidelijk zichtbaar wanneer de Zon is ongeveer 4 tot 16 graden onder de horizon. Een type van de bliksem aangeduid als ofwel sprites of ELF, soms vormen ver boven de troposfeer donderwolken. De mesosfeer is ook de laag waar de meeste meteoren verbranden op sfeervolle entree. Het is te hoog boven de aarde toegankelijk voor vliegtuigen en ballonnen en te laag om orbitaal ruimtevaartuig in staat te zijn. De mesosfeer is vooral benaderd door klinkende raketten.

Stratosfeer

Hoofdartikel: Stratosfeer

De stratosfeer is de tweede onderste laag van de atmosfeer van de Aarde. Het ligt boven de troposfeer en wordt gescheiden door de tropopause. Deze laag strekt zich uit vanaf de bovenkant van de troposfeer op ongeveer 12 km (7,5 mi, 39.000 voet) boven het aardoppervlak naar de stratopause op een hoogte van ongeveer 50 tot 55 km (31 tot 34 mi, 164.000 tot 180.000 ft).

De luchtdruk aan de bovenkant van de stratosfeer ongeveer 1/1000 de druk op zeeniveau. Het bevat de ozonlaag, dat is het deel van de aardatmosfeer relatief hoge concentraties van dat gas bevat. De stratosfeer definieert een laag waarin de temperatuur stijgt met toenemende hoogte. Deze temperatuurstijging wordt veroorzaakt door de absorptie van ultraviolette straling (UV) straling van de zon door de ozonlaag, die turbulentie en menging beperkt. Hoewel de temperatuur -60 ° C (-76 ° F; 210 K) kan de tropopause, boven de stratosfeer veel warmer, en kan nabij 0 ° C.

De stratosferische temperatuur profiel zorgt voor zeer stabiel atmosferische omstandigheden, zodat de stratosfeer ontbreekt het weer-producerende luchtturbulentie die zo wijd verspreid is in de troposfeer. Bijgevolg is de stratosfeer is vrijwel volledig vrij van wolken en andere vormen van het weer. Echter, polaire stratosferische of parelmoerwolken worden af gezien in het onderste gedeelte van deze laag van de atmosfeer waar de lucht koudste. Dit is de hoogste laag die kan worden benaderd door jet-aangedreven vliegtuigen.

Troposfeer

Hoofdartikel: troposfeer

De troposfeer is de onderste laag van de atmosfeer van de Aarde. Het strekt zich vanaf het aardoppervlak tot een gemiddelde lengte van ongeveer 12 km, hoewel hoogte feite varieert van ongeveer 9 km (30.000 ft) aan de polen aan 17 km (56.000 ft) aan de evenaar, met enige variatie door het weer. De troposfeer boven begrensd door de tropopause, een grens gekenmerkt meeste plaatsen met een temperatuur inversie (een laag van relatief warme lucht boven een koudere) en in andere door een zone die isotherm in hoogte. [15 ]

Hoewel variaties optreden, de temperatuur daalt gewoonlijk met toenemende hoogte in de troposfeer, omdat de troposfeer meestal verwarmd door middel van energieoverdracht van het oppervlak. Dus het laagste gedeelte van de troposfeer (oppervlak ie aarde) zijn het warmste gedeelte van de troposfeer. Dit bevordert de verticale menging (vandaar de oorsprong van de naam in het Griekse woord τρόπος, tropos, wat betekent “draai”). De troposfeer bevat ongeveer 80% van de massa van de atmosfeer van de aarde. de troposfeer is dichter dan alle bovenliggende atmosferische lagen, omdat een grotere atmosferische gewicht ligt op de top van de troposfeer en veroorzaakt het te zijn het zwaarst samengedrukt. Vijftig procent van de totale massa van de atmosfeer bevindt zich in de onderste 5,6 km (18.000 ft) van de troposfeer. Het hoofdzakelijk uit stikstof (78%) en zuurstof (21%) met slechts kleine concentraties van andere sporengassen.

Vrijwel alle atmosferische waterdamp of vocht in de troposfeer, dus is de laag waar de meeste weer aarde plaatsvindt. Het heeft in principe alle weersomstandigheden bijbehorende cloud geslacht types gegenereerd door actieve wind circulatie, hoewel zeer hoge cumulonimbus donderwolken de tropopauze kan doordringen van beneden en stijgen in het onderste deel van de stratosfeer. De meeste conventionele luchtvaart activiteit vindt plaats in de troposfeer, en het is de enige laag die kan worden benaderd door propellervliegtuigen.

Space Shuttle Endeavour baan in de thermosfeer. Door de hoek van de foto, lijkt de stratosfeer straddle en mesosphere die eigenlijk liggen meer dan 250 km hieronder. De oranje laag is de troposfeer, welke manier om de witachtige geeft stratosfeer en de blauwe mesosfeer.

Andere lagen

Binnen de vijf belangrijkste lagen die grotendeels worden bepaald door de temperatuur, kunnen meerdere secundaire lagen worden onderscheiden door andere eigenschappen:

  • De ozonlaag is opgenomen in de stratosfeer. In deze laag ozon concentraties ongeveer 2 tot 8 delen per miljoen, wat veel hoger is dan in de lagere atmosfeer maar nog steeds erg klein vergeleken met de hoofdcomponenten van de atmosfeer. Het is vooral gelegen in het onderste gedeelte van de stratosfeer van ongeveer 15-35 km (9,3-21,7 mi; 49,000-115,000 ft), hoewel de dikte varieert
    per seizoen en geografisch. Ongeveer 90% van de ozon in de atmosfeer van de Aarde is opgenomen in de stratosfeer.

  • De ionosfeer is een gebied van de atmosfeer die wordt geïoniseerd door zonnestraling. Het is verantwoordelijk voor het poollicht. Overdag uur, het strekt zich uit van 50 tot 1000 km (31-621 mi; 160.000 tot 3.280.000 ft) en omvat de mesosfeer, thermosfeer, en delen van de exosfeer. Echter, ionisatie in de mesosfeer grotendeels ophoudt tijdens de nacht, dus aurora normaal gezien alleen in de thermosfeer en lagere exosfeer. De ionosfeer vormt de binnenrand van de magnetosfeer. Het heeft praktisch belang, omdat het beïnvloedt bijvoorbeeld radio propagatie op aarde.
  • Homosphere en heterosfeer worden bepaald door de vraag of de atmosferische gassen zijn goed gemengd. De oppervlakte gebaseerde homosphere omvat de troposfeer, stratosfeer, mesosphere, en het laagste gedeelte van thermosphere, waarbij de chemische samenstelling van de atmosfeer is niet afhankelijk van het molecuulgewicht, omdat de gassen worden gemengd door turbulentie. Deze relatief homogene laag einden bij de turbopause gevonden op ongeveer 100 km (62 mi; 330.000 ft), waardoor het plaatsen ongeveer 20 km (12 mi; 66.000 voet) boven de mesopauze.
Boven deze hoogte ligt de heterosfeer, die exosphere omvat en de meeste thermosphere. Hier is de chemische samenstelling varieert met de hoogte. Dit komt omdat de afstand die deeltjes kunnen bewegen zonder te botsen met elkaar is groot vergeleken met de afmeting van bewegingen die leiden mengen. Hierdoor kan de gassen stratificeren molecuulgewicht, de zwaardere, zoals zuurstof en stikstof, alleen aanwezig nabij de bodem van de heterosfeer. Het bovenste gedeelte van de heterosfeer bestaat vrijwel geheel uit waterstof, het lichtste element.
  • De planetaire grenslaag is het deel van de troposfeer die het dichtst bij het aardoppervlak en wordt direct beïnvloed door het, voornamelijk door turbulente diffusie. Gedurende de dag de planetaire grenslaag is meestal goed gemengd, terwijl ‘s nachts wordt het stabiel gelaagde met zwakke of intermitterende mengen. De diepte van de planetaire grenslaag varieert van zo weinig als ongeveer 100 meter op heldere, rustige nachten tot 3000 m of meer in de loop van de middag in droge gebieden.

De gemiddelde temperatuur van de atmosfeer op aardoppervlak is 14 ° C (57 ° F, 287 K) of 15 ° C (59 ° F; 288 K) . Afhankelijk van de referentie [22 ]

Fysieke eigenschappen

Vergelijking van de 1962 US Standard Sfeer grafiek van geometrische hoogte tegen de luchtdichtheid, de druk, de snelheid van het geluid en de temperatuur met een geschatte hoogte van diverse objecten.

Druk en de dikte

Hoofdartikel: Luchtdruk

De gemiddelde luchtdruk op zeeniveau wordt gedefinieerd door de International Standard Atmosphere als 101.325 pascal (760,00 Torr; 14,6959 psi; 760,00 mmHg). Dit wordt soms aangeduid als een eenheid van standaard atmosfeer (atm). Totaal atmosferische massa 5,1480 × 10 18 kg (1,135 × 10 19 lb), ongeveer 2,5% minder dan zou worden afgeleid uit de gemiddelde luchtdruk op zeeniveau en een oppervlakte van 51.007,2 megahectares Aarde, dit gedeelte wordt verplaatst door bergachtig terrein Aarde. Luchtdruk is het totale gewicht van de lucht boven oppervlakte-eenheid op het punt waar de druk wordt gemeten. Zo varieert de luchtdruk met de locatie en het weer.

Als de gehele massa van de atmosfeer had een gelijkmatige dichtheid van zeeniveau, zou het plotseling wegvallen op een hoogte van 8,50 km (27.900 ft). Het vermindert zelfs exponentieel hoogte, daalt de helft per 5,6 km (18.000 ft) of met een factor 1 / e per 7,64 km (25.100 ft), de gemiddelde omvang hoogte van de atmosfeer beneden 70 km (43 mi; 230,000 ft). Echter, de atmosfeer nauwkeuriger gemodelleerd met aangepaste vergelijking voor elke laag die gradiënten van temperatuur, moleculaire samenstelling, zonnestraling en de zwaartekracht rekening gehouden.

Samengevat, wordt de massa van de atmosfeer van de Aarde ongeveer als volgt verdeeld:

  • 50% minder dan 5,6 km (18.000 ft).
  • 90% minder dan 16 km (52.000 ft).
  • 99,99997% lager is dan 100 km (62 mi; 330.000 ft), de Karman lijn. Door internationale conventie, dit markeert het begin van de ruimte waar de menselijke reizigers worden als astronauten.

Ter vergelijking, de top van Mt. Everest ligt op 8848 m (29.029 ft); commerciële lijnvliegtuigen typisch cruise tussen de 10 km (33.000 ft) en 13 km (43.000 ft), waar de dunnere lucht verbetert het brandstofverbruik; weerballonnen bereiken 30,4 km (100.000 voet) en hoger; en de hoogste X-15 vlucht in 1963 bereikt 108,0 km (354.300 voet).

Zelfs boven de Karman lijn, aanzienlijke atmosferische effecten zoals aurora nog voorkomen. Meteoren beginnen te gloeien in deze regio al de grotere mag niet branden tot ze door te dringen dieper. De verschillende lagen van de aarde ionosfeer, belangrijk om HF radio propagatie, te beginnen onder de 100 km en verder reiken dan 500 km. Ter vergelijking, het International Space Station en de Space Shuttle meestal een baan op 350-400 km, binnen de F-laag van de ionosfeer, waar ze tegenkomen genoeg atmosferische slepen om reboosts elke paar maanden vergen. Afhankelijk van de zonne-activiteit, kunnen satellieten ervaren merkbaar atmosferische weerstand op hoogten zo hoog als 700-800 km.

Temperatuur en geluidssnelheid

Hoofd artikelen: Atmosferische temperatuur en de snelheid van het geluid

Deze beelden tonen de temperatuur trends in twee dikke lagen van de atmosfeer, zoals gemeten door een reeks van satelliet-gebaseerde instrumenten die tussen januari 1979 en december 2005. De metingen werden genomen door Microwave Sounding Units en Advanced Microwave Sounding Units vliegen op een reeks van National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) weersatellieten. De instrumenten opnemen microgolven uitgezonden door zuurstofmoleculen in de atmosfeer. Bron:

De verdeling van de lucht in lagen hoofdzakelijk op basis van temperatuur wordt boven beschreven. Temperatuur daalt met de hoogte vanaf zeeniveau, maar variaties in deze trend begint boven 11 km, waarbij de temperatuur stabiliseert via een grote verticale afstand door de rest van de troposfeer. In de stratosfeer, beginnend boven ongeveer 20 km, de temperatuur toeneemt met de hoogte, als gevolg van verhitting binnen de ozonlaag veroorzaakt door inname van aanzienlijke ultraviolette straling van de zon door de dizuurstof en ozongas in dit gebied. Nog een andere regio van het verhogen van de temperatuur met de hoogte gebeurt op zeer grote hoogte, in het toepasselijk genaamde thermosfeer boven de 90 km.

Omdat een ideaal gas van constante samenstelling de geluidssnelheid hangt alleen af van de temperatuur en niet van de gasdruk of dichtheid, de geluidssnelheid in de atmosfeer hoogte neemt de vorm van de complexe temperatuurprofiel (zie afbeelding rechts) en niet weerspiegelen altitudinale veranderingen in dichtheid of druk.

Dichtheid en massa

Temperatuur en massadichtheid tegen hoogte van de NRLMSISE-00 standaard atmosfeer-model (de acht stippellijnen in elke “decennium” zijn op de acht blokjes 8, 27, 64,…, 729)

Hoofdartikel: Dichtheid van de lucht

De luchtdichtheid op zeeniveau ongeveer 1,2 kg / m3 (1,2 g / l). Dichtheid is niet direct gemeten, maar wordt berekend op basis van metingen van de temperatuur, druk en vochtigheid met behulp van de vergelijking van de staat voor de
lucht (een vorm van de ideale gaswet). Atmosferische densiteit afneemt naarmate de hoogte toeneemt. Deze variatie kan bij benadering worden gemodelleerd met de barometrische formule. Meer geavanceerde modellen worden gebruikt om orbitale verval van satellieten voorspellen.

De gemiddelde massa van de atmosfeer is ongeveer 5 biljard (5 x 10 15) ton of 1 / 1.200.000 van de massa van de aarde. Volgens het Amerikaanse National Center for Atmospheric Research, “De totale gemiddelde massa van de atmosfeer 5,1480 x 10 18 kg met een jaarlijkse afstand als gevolg van waterdamp van 1,2 of 1,5 x 10 15 kg naargelang oppervlaktedruk of waterdamp gegevens gebruikt;. iets kleiner dan de eerdere schatting De gemiddelde massa van waterdamp wordt geschat 1,27 x 10 16 kg en de droge lucht massa 5,1352 ± 0,0003 x 10 18 kg “.

Optische eigenschappen

Deze sectie is niet citeren enige bronnen. Gelieve te helpen verbeteren van deze sectie door het toevoegen van citaten aan betrouwbare bronnen. Unsourced materiaal kan worden aangevochten en verwijderd. (Oktober 2013)

Zie ook: Sunlight

Zonne-straling (of zonlicht) is de energie die de aarde ontvangt van de Sun. Aarde zendt ook straling terug in de ruimte, maar op langere golflengten die we niet kunnen zien. Een deel van de inkomende en uitgezonden straling wordt geabsorbeerd of gereflecteerd door de atmosfeer.

Verstrooiing

Hoofdartikel: Verstrooiing

Wanneer licht doorheen atmosfeer van de aarde, fotonen interactie met het door verstrooiing. Als het licht niet interactie met de atmosfeer, wordt het genoemd directe straling en is wat je ziet als je direct kijken naar de Zon Indirect straling is licht dat is verspreid in de atmosfeer. Bijvoorbeeld, op een bewolkte dag als je je schaduw niet kan zien is er geen directe straling om u te bereiken, heeft het allemaal verstrooid. Als een ander voorbeeld vanwege een fenomeen genaamd Rayleigh scattering, kortere (blauw) golflengte verstrooien gemakkelijker dan langere (rood) golflengten. Dit is de reden waarom de hemel ziet blauw; je ziet verstrooid blauw licht. Dit is ook de reden waarom zonsondergangen zijn rood. Omdat de zon dicht bij de horizon, de zonnestralen passeren meer sfeer dan normaal om je oog te bereiken. Een groot deel van het blauwe licht is verstrooid uit, waardoor het rode licht in een zonsondergang.

Absorptie

Hoofd artikel: Absorptie (elektromagnetische straling)

Verschillende moleculen absorberen verschillende golflengten van de straling. Bijvoorbeeld O 2 O 3 en absorbeert nagenoeg alle golflengten kleiner dan 300 nanometer. Water (H 2 O) absorbeert veel golflengten boven 700 nm. Wanneer een molecuul absorbeert een foton, het verhoogt de energie van het molecuul. Dit verwarmt de lucht, maar de atmosfeer koelt door straling uitzenden, zoals hieronder besproken.

Ruige terrein van de atmosfeer van de Aarde transmissie (of dekking) aan diverse golflengten van elektromagnetische straling, met inbegrip van zichtbaar licht.

De gecombineerde absorptie spectra van de gassen in de atmosfeer te verlaten “vensters” van lage ondoorzichtigheid, waardoor de overdracht van slechts bepaalde bands van licht. De optische raam loopt van ongeveer 300 nm (UV-C) tot in de range mens kan zien, het zichtbare spectrum (gewoonlijk licht), op ongeveer 400-700 nm en blijft de infrarood tot ongeveer 1100 nm. Er zijn ook infrarood en radio ramen dat sommige infrarood en zenden radiogolven bij langere golflengten. Bijvoorbeeld, de radio venster loopt van ongeveer een centimeter tot ongeveer elf meter golven.

Emissie

Hoofd artikel: Emissie (elektromagnetische straling)

Emissie is het tegenovergestelde van absorptie is als een object straling uitzendt. Objecten neigen bedragen en de golflengte van de straling afhankelijk van hun “uitstoten black body” emissiekrommen, dus hetere objecten de neiging om meer straling uitzenden, met kortere golflengten. Kouder voorwerpen stoten minder straling met langere golflengten. Bijvoorbeeld, de zon is ongeveer 6000 K (5730 ° C, 10340 ° F), de straling pieken nabij 500 nm en zichtbaar voor het menselijk oog. Aarde is ongeveer 290 K (17 ° C; 62 ° F), zodat de straling bereikt dichtbij 10.000 nm, en is veel te lang toegankelijk zijn voor mensen.

Door de temperatuur, de atmosfeer zendt infrarode straling. Bijvoorbeeld, op heldere nachten aardoppervlak koelt sneller dan op bewolkte nachten. Dit omdat clouds (H 2 O) sterk absorberende en emitters van infraroodstraling. Dit is ook de reden waarom het wordt kouder ‘s nachts op grotere hoogte.

Het broeikaseffect is direct gerelateerd aan deze absorptie en emissie-effect. Sommige gassen in de atmosfeer absorberen en emitteren infraroodstraling, maar geen interactie met zonlicht in het zichtbare spectrum. Bekende voorbeelden hiervan zijn CO2 en H2O

Brekingsindex

De brekingsindex van lucht is vlakbij, maar groter dan 1 Systematische variaties in de brekingsindex kan leiden tot het buigen van lichtstralen over lange optische paden. Een voorbeeld is dat, onder bepaalde omstandigheden, waarnemers aan boord van schepen kunnen andere schepen net over zien horizon omdat licht wordt gebroken in dezelfde richting als de kromming van het aardoppervlak.

De brekingsindex van lucht is afhankelijk van de temperatuur, die tot effecten breking wanneer de temperatuurgradiënt is groot. Een voorbeeld van dergelijke effecten is de luchtspiegeling.

Zie ook: Scintillation (astronomie)

Circulatie

Hoofdartikel: atmosferische circulatie

Een geïdealiseerde weergave van drie grote oplage cellen.

Atmosferische circulatie is de grootschalige verplaatsing van lucht door de troposfeer, en de middelen (met de circulatie in de oceanen), waarbij warmte wordt verspreid rond de aarde. De grootschalige structuur van de atmosferische circulatie verschilt van jaar tot jaar, maar de basisstructuur blijft vrij constant, omdat het wordt bepaald door de Aarde rotatiesnelheid en het verschil in de zonnestraling tussen de evenaar en de polen.

Evolutie van de atmosfeer van de Aarde

Zie ook: Geschiedenis van de Aarde en Paleoklimatologie

Vroegste atmosfeer

De eerste sfeer zou hebben bestaan uit gassen in de zonne-nevel, voornamelijk waterstof. Bovendien zou waarschijnlijk eenvoudige hydriden zijn zoals die thans in de gasreuzen (Jupiter en Saturnus), met name water waterdamp, methaan en ammoniak. Als de zonne-nevel verdwenen, zou deze gassen zijn ontsnapt, deels verdreven door de zonnewind.

Tweede sfeer

Ontgassing van vulkanisme, aangevuld door gassen die tijdens de late zware bombardement van de aarde door enorme asteroïden, produceerde de volgende sfeer, grotendeels bestaande uit stikstof plus kooldioxide en inerte gassen. Een belangrijk deel van de uitstoot van kooldioxide snel opgelost in water en bouwde carbonaat sedimenten.

Onderzoekers hebben ontdekt watergerelateerde sedimenten uit al 3,8 miljard jaar geleden. Ongeveer 3,4 miljard jaar geleden, stikstof vormden het grootste deel van de toenmalige stabiel “tweede sfeer”. Een invloed van het leven moet rekening worden gehouden met vrij snel in de geschiedenis van de atmosfeer, omdat hints van vroege levensvormen verschijnen al 3,5 miljard jaar geleden. Hoe de aarde in die tijd vastgehouden aan een klimaat warm genoeg voor vloeibare water en leven, als het begin van de Zon stak 30% lager zonne-straling dan nu, is een puzzel bekend als de “zwakke jonge Zon par
adox”.

De geologische verslag toont echter een steeds relatief warme oppervlak tijdens de volledige vroege temperatuur opnemen van de aarde – met uitzondering van een koude glaciale fase ongeveer 2,4 miljard jaar geleden. In de late Archean EON begon een zuurstofhoudende atmosfeer te ontwikkelen, blijkbaar geproduceerd door fotosynthese cyanobacteriën (zie Grote Oxygenatie Event), die zijn gevonden als stromatoliet fossielen van 2,7 miljard jaar geleden. De vroege elementaire koolstof isotopy (isotopenverhouding verhoudingen) zeer benadert de huidige omstandigheden, wat suggereert dat de fundamentele kenmerken van de koolstofcyclus al 4 miljard jaar geleden werd opgericht.

Oude sedimenten in de Republiek Gabon dateert van tussen ongeveer 2150 en 2080 miljoen jaar geleden zorgen voor een record van dynamische zuurstof evolutie van de Aarde.Deze schommelingen in de zuurstofvoorziening werd waarschijnlijk gedreven door de Lomagundi koolstofisotoop excursie.

Derde sfeer

Zuurstofgehalte van de atmosfeer de afgelopen miljard jaar. Dit diagram in meer detail

De voortdurende herschikking van de continenten door platentektoniek beïnvloedt de evolutie op lange termijn van de atmosfeer door de overdracht van kooldioxide van en naar de grote continentale carbonaat winkels. Vrije zuurstof niet aanwezig in de atmosfeer tot ongeveer 2,4 miljard jaar geleden tijdens de Grote Oxygenatie Event en het uiterlijk wordt aangegeven door het einde van de banded ijzer formaties. Voor die tijd, welke zuurstof door fotosynthese werd verteerd door oxidatie van gereduceerd materiaal, zoals ijzer. Moleculen van vrije zuurstof niet beginnen te accumuleren in de atmosfeer tot de productiesnelheid zuurstof begon de beschikbaarheid van reducerende stoffen overschrijden. Dit punt betekent een verschuiving van een reducerende atmosfeer aan een oxiderende atmosfeer. O 2 toonde grote verschillen tot het bereiken van een stabiele toestand van meer dan 15% aan het einde van het Precambrium. De volgende periode van 541 miljoen jaar geleden tot de dag van vandaag is de Phanerozoic eeuwigheid, in de vroegste periode die, het Cambrium, zuurstof nodig metazoan levensvormen begon te verschijnen.

De hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer fluctueerde de afgelopen 600 miljoen jaar, met een piek van ongeveer 30% ongeveer 280 miljoen jaar geleden, aanzienlijk hoger dan de huidige 21%. Twee belangrijke processen regelen veranderingen in de atmosfeer: Planten gebruiken koolstofdioxide uit de atmosfeer, het vrijgeven van zuurstof. Verdeling van pyriet en vulkaanuitbarstingen vrij van zwavel in de atmosfeer, die oxideert en daarmee vermindert de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer. Echter, vulkaanuitbarstingen ook kooldioxide, die planten kunnen omzetten zuurstofafgifte. De exacte oorzaak van de variatie van de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer is niet bekend. Perioden met veel zuurstof in de atmosfeer in verband met de snelle ontwikkeling van dieren. Atmosfeer huidige bevat 21% zuurstof, die hoog genoeg is voor deze snelle ontwikkeling dieren.

File: Kijken naar de aarde Breathe.ogv Play media

Deze animatie toont de opbouw van troposferische CO 2 in het noordelijk halfrond met een maximum rond mei. De maximale in de vegetatie cyclus volgt, zich in de late zomer. Na de piek in de vegetatie, de opname van atmosferische CO 2 als gevolg van fotosynthese blijkt, in het bijzonder over de boreale bossen.

De wetenschappelijke consensus is dat de antropogene broeikasgassen momenteel ophopen in de atmosfeer zijn de belangrijkste oorzaak van de opwarming van de aarde.

Luchtvervuiling

Hoofdartikel: Luchtvervuiling

Luchtvervuiling is de introductie in de atmosfeer van chemicaliën, fijnstof of biologische materialen die schade of ongemak aan organismen veroorzaken. Stratospheric ozonafbraak wordt veroorzaakt door luchtvervuiling, vooral van chloorfluorkoolwaterstoffen en andere ozonafbrekende stoffen.

Beelden vanuit de ruimte

Op 19 oktober 2015 NASA begonnen met een website met dagelijkse beelden van de volledige zonovergoten kant van de Aarde op http://epic.gsfc.nasa.gov/. De beelden zijn afkomstig uit de Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) en laten de Aarde als het draait gedurende een dag.

Blauw licht wordt meer verspreid dan andere golflengten door de gassen in de atmosfeer, waardoor de aarde een blauwe aureool wanneer gezien vanuit de ruimte.

De geomagnetische stormen veroorzaken mooie displays van aurora over de sfeer.

Limb uitzicht, van de atmosfeer van de Aarde. Kleuren ruwweg geven de lagen van de atmosfeer.

Deze afbeelding toont de maan in het midden, met de tak van de aarde in de buurt van de bodem overgang in de oranje gekleurde troposfeer. De troposfeer eindigt abrupt bij de tropopauze, die in de afbeelding als de scherpe grens tussen de oranje- en blauw gekleurde atmosfeer verschijnt. De zilveren-blauw lichtende nachtwolken tot ver boven de troposfeer Aarde.

Atmosfeer van de Aarde verlicht door de zon in een eclips waargenomen vanuit de diepe ruimte aan boord van Apollo 12 in 1969.

Bekijk ook