Atmosféra Země
Zemská atmosféra je vrstva plynů obklopující planetu Zemi, udržovaná na místě zemskou gravitací. Obsahuje přibližně 78 % dusíku a 21 % kyslíku, se stopovým množstvím (zbylé 1%) dalších plynů. Atmosféra chrání pozemský život před nebezpečnou sluneční a kosmickou radiací a svou tepelnou setrvačností snižuje teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.
Atmosféra nemá jednoznačnou vrchní hranici – místo toho plynule řídne a přechází do vesmíru. Tři čtvrtiny atmosférické hmoty leží v prvních 11 km nad povrchem země. Všeobecně uznávanou vnější hranicí atmosféry je Karmanova hranice, která se nachází ve výšce 100 km nad hladinou světového oceánu.[p 1] Od této hranice se místo termínu nadmořská výška již používá termín vzdálenost od Země.
Vznik
Atmosféra s dnešním složením vznikla jako výsledek dlouhého procesu, kdy byla soustavně přetvářena i živými organismy. Původní složení atmosféry vzniklé po zformování planety bylo chemicky zcela rozdílné. Obsahovalo směs sopečných plynů, které se uvolnily z odplynění magmatu, které se rozprostíralo v ohromném magmatickém oceánu po většině povrchu planety. Společně s částicemi, které do atmosféry zanesly kolize s jinými tělesy bombardujícími povrch, byla tato atmosféra pro život v dnešní podobě toxická.
Teplota povrchu Země a tak i atmosféry je odhadována na přibližně 80°C v době před 3 miliardami let.[3] Tou dobou byla atmosféra zhruba poloviční.[4]
S rozvojem života, rozšíření zelených řas v oceánech nastal proces změny složení atmosféry. Během fotosyntézy se začal jako odpadní plyn dostávat toxický a pro většinu tehdejších životních forem jedovatý kyslík. Ovšem vyšší vrstvy atmosféry již obsahovaly značné množství kyslíku.[5] Ke zvýšení úrovně kyslíku pravděpodobně došlo již několikrát před velkou oxidační událostí.[6] Ovšem k nárůstu kyslíku došlo spíše postupně než díky velkým událostem.[7] Po zoxidování hornin jeho procentuální zastoupení postupně narůstalo (vedlo ke kambrické explozi života) a nyní dosahuje hodnoty okolo 21 %.
Vrstvy atmosféry
Teplota a složení zemské atmosféry se liší podle nadmořské výšky; konkrétní úměra mezi výškou a teplotou se však rovněž mění s výškou. Podle tohoto vztahu tedy dělíme zemskou atmosféru na tyto vrstvy (uváděné výšky jsou přibližné – závisí na dalších fyzikálních parametrech):
- Troposféra
- Název pochází z řeckého slova „tropos“ – mísit. Troposféra sahá od povrchu země až do 7 km v polárních oblastech a 18 km okolo rovníku a je tedy nejnižší vrstvou atmosféry vůbec. Teplota troposféry klesá s nadmořskou výškou.
- Stratosféra
- Sahá od konce troposféry do výšky 60 km. Teplota zde vzrůstá s nadmořskou výškou.
- Mezosféra
- Sahá od konce stratosféry do 80 až 85 km; teplota s nadmořskou výškou klesá.
- Termosféra
- Sahá od konce mezosféry do vzdálenosti cca 640 km od povrchu. Teplota v ní stoupá s nadmořskou výškou.
- Exosféra
- Sahá od konce termosféry (v závislosti na sluneční aktivitě od 500 do 1000 km) do takové vzdálenosti, kde ještě převažuje gravitační působení Země. Teplota je téměř konstantní. Horní hranice může být definována jako vzdálenost, ve které vliv slunečního záření na atomární vodík převáží nad gravitačním působením Země, což je v polovině vzdálenosti k Měsíci (190 000 km). Exosféra pozorovaná z kosmu jako geokoróna je viditelná do vzdálenosti minimálně 10 000 km.
Hranice mezi těmito vrstvami jsou nazývány tropopauza, stratopauza, mezopauza a termopauza.
Průměrná teplota atmosféry u povrchu země je 14 °C a v troposféře klesá průměrně o 0,65 °C na každých 100 m výšky.[8]
Jiné možnosti členění atmosféry
Atmosféru lze rozdělit na vrstvy i podle jiných kritérií, některé vrstvy se potom mohou překrývat:
Podle koncentrace iontů a volných elektronů dělíme atmosféru Země na:
- Neutrosféra
- Sahá od zemského povrchu po spodní vrstvu ionosféry, tj. asi do výšky 60 km. Svůj název získala od toho, že obsahuje převážně neutrální částice (atomy a molekuly).
- Ionosféra
- Obsahuje elektricky nabité částice (ionty). Tato vrstva leží výše než 60 km nad zemí. Obsahuje mimo jiné vrstvy F2 (350 km), F1 (180 km), E (120 km) a D (90 km). Umožňuje odraz rádiových vln.
Podle složení:
- Homosféra
- Vrstva atmosféry ve výšce 0 až 90–100 km nad povrchem země. Má s výškou převážně stabilní složení: 99 % dusíku a kyslíku dohromady; kolísá jen obsah O3, CO2 a vodních par.
- Heterosféra
- Vrstva atmosféry ve výšce 90 až 500–750 km nad povrchem Země. Roste zde podíl vodíku, helia a lehkých plynů vůči homosféře; nad 200 km je dusíku méně než kyslíku. Kyslík se zde vyskytuje pouze v atomární formě – tedy O a ne jako molekula O2.
Samostatné:
- Magnetosféra
- Část atmosféry, ve které zemské magnetické pole reaguje se slunečním větrem. V této oblasti se tvoří polární záře. Může dosahovat až několik tisíc kilometrů nad zemský povrch. Je silně asymetrická, na straně odvrácené od Slunce dosahuje do mnohonásobně větší vzdálenosti, než na straně ke Slunci přivrácené.
- Ozonová vrstva (též ozonosféra)
- Nachází se ve výšce od 25 do 30 km, koncentrace ozónu vůči běžnému dvouatomárnímu kyslíku O2 je zde výrazně vyšší než v ostatních částech atmosféry.
Tlak
Atmosférický tlak přímo vyplývá z tíže vzduchu. Protože se množství (hmotnost a hustota) vzduchu a tíhové zrychlení nad povrchem země mění podle zeměpisné pozice, není ani atmosférický tlak v různých místech stejný. Obecně platí, že tlak klesne přibližně o 50 % při výstupu do výšky 5 km. Průměrný atmosférický tlak na úrovni mořské hladiny je přibližně 101,3 kPa = 1013 hPa.
Složení při povrchu Země
plyn | objemový podíl |
---|---|
dusík | 78,084 % |
kyslík | 20,946 % |
argon | 0,934 % |
CO2 | 0,04 % |
neon | 0,00182 % |
helium | 0,000524 % |
metan | 0,00017 % |
krypton | 0,00014 % |
vodík | 0,000055 % |
Mimo jiné atmosféra obsahuje i množství vodních par, a to zejména v troposféře.
Vliv člověka na atmosféru Země
Člověk svou činností významně ovlivňuje zemskou atmosféru. Lze uvést několik příkladů:
- globální oteplování[9]
- pokles množství ozonu ve stratosféře - ozonová díra
Odkazy
Poznámky
- ↑ V minulosti však např. Letectvo Spojených států amerických považovalo za tuto hranici výšku 50 mil (asi 80 km).[1]
Reference
- ↑ [https://www.nasa.gov/centers/dryden/news/X-Press/stories/2005/102105_Wings.html NASA – A long-overdue tribute
- ↑ VRTIŠKA, Ondřej.Miliarda let nudy před velkým nadechnutím Vesmír. Publikováno: 15. 11. 2014.
- ↑ https://www.researchgate.net/publication/29631440_Causes_and_timing_of_future_biosphere_extinctions - Causes and timing of future biosphere extinctions
- ↑ http://www.sciencemag.org/news/2016/05/earth-s-ancient-atmosphere-was-half-thick-it-today - Earth’s ancient atmosphere was half as thick as it is today
- ↑ http://phys.org/news/2016-05-cosmic-reveals-earth-ancient-atmosphere.html – Cosmic dust reveals Earth's ancient atmosphere
- ↑ https://phys.org/news/2018-07-oxygen-early-earth-rose-fell.html - Oxygen levels on early Earth rose, fell several times before great oxidation even
- ↑ https://phys.org/news/2018-08-earth-oxygen-gradual-big.html - Earth's oxygen increased in gradual steps rather than big bursts
- ↑ FARSKÝ, Ivan; MATĚJČEK, Tomáš. Vybrané kapitoly z fyzické geografie. Ústí nad Labem: Univerzita J. E. Purkyně, 2008. 119 s. ISBN 978-80-7044-996-7. S. 29.
- ↑ IPCC Third Assessment Report - Climate Change 2001:Working Group I: The Scientific Basis, Summary for Policymakers
Literatura
- BEDNÁŘ, Jan. Pozoruhodné jevy v atmosféře: atmosférická optika, akustika a elektřina. Praha : Academia, 1989. 240 s. 24 cm. ISBN 80-200-0054-2.
- BEDNÁŘ, Jan; ZIKMUNDA, Otakar. Fyzika mezní vrstvy atmosféry. Praha : Academia, 1985. 248 s.
- MOLDAN, Bedřich. Geochemie atmosféry. Praha : Academia, 1977. 160 s.
- MOLDAN, Bedřich. Podmaněná planeta. Praha : Karolinum, 2009. ISBN 978-80-246-1580-6.
Související články
Externí odkazy
- Obrázky, zvuky či videa k tématu atmosféra Země na Wikimedia Commons
- (česky) Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i.
- (anglicky) Atmosferické modely NASA
- (anglicky) NASA's Fact Sheet Země
- (anglicky) Americká geofyzikální unie: Vědy o atmosféře
- (anglicky) Vrstvy atmosféry
- (anglicky) Answers to several questions of curious kids related to Air and Atmosphere