Il l'atmosfera terrestre È lo strato gassoso che circonda il pianeta dalla superficie terrestre a un limite diffuso a circa 10.000 km di altitudine. Questo strato è mantenuto intorno al pianeta a causa della gravità terrestre ed è costituito da una miscela di gas che chiamiamo aria..
Il componente più abbondante dell'atmosfera terrestre è l'azoto (78%), seguito da ossigeno (21%) e argon (0,9%), così come altri in quantità minime, come vapore acqueo e anidride carbonica.
Questa massa gassosa è disposta in 5 strati fondamentali attorno al pianeta e svolge importanti funzioni, come proteggere il pianeta dall'impatto di piccoli meteoriti, filtrare la radiazione ultravioletta, trattenere il calore e consentire l'esistenza di acqua liquida..
Allo stesso modo, l'atmosfera forma i climi della Terra e consente il volo di varie specie, compreso il volo degli aeroplani. Ma l'atmosfera non è sempre stata quella di oggi, poiché ha avuto origine con la formazione del pianeta e da allora si è evoluta..
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L'atmosfera terrestre è costituita da una combinazione di gas chiamati aria. La composizione dell'aria varia nel gradiente di concentrazione che va dalla superficie terrestre al limite con lo spazio esterno..
Quando parliamo della composizione dell'atmosfera, ci riferiamo alla composizione dell'aria nella troposfera, che è a contatto con la superficie del pianeta, in questo strato c'è la più alta concentrazione di aria, nella cui miscela di gas è l'azoto ( NDue) e ossigeno (ODue).
L'azoto rappresenta il 78% del totale, mentre l'ossigeno occupa il 21%, sottraendo circa l'1% da vari altri gas. Tra questi, in primo luogo l'argon, che quasi completa l'1% mancante, lasciando gli altri gas in quantità estremamente ridotte.
Tra questi altri gas, l'anidride carbonica (CO₂), che, sebbene raggiunga solo lo 0,041% circa, è in aumento a causa dell'attività umana. Il vapore acqueo ha una concentrazione variabile, che arriva fino allo 0,25%. Questi gas hanno proprietà ossidanti, motivo per cui l'atmosfera terrestre ha questa qualità.
L'atmosfera terrestre ha 5 strati:
La troposfera si estende dal livello del suolo a circa 12-20 km di altitudine e il suo nome deriva dal prefisso tropi = cambiamento, a causa del suo carattere mutevole. È più sottile ai poli e più largo all'equatore..
Tre quarti della massa dei gas nell'atmosfera è concentrata nella troposfera, a causa dell'attrazione esercitata dalla gravità terrestre. In questo strato, la vita sulla Terra è possibile e si verificano fenomeni meteorologici e voli di aerei commerciali..
I cicli biogeochimici atmosferici si verificano anche nella troposfera, come il ciclo dell'ossigeno, dell'acqua e del CO.₂ e azoto. In questo strato, la temperatura diminuisce con l'altitudine e il limite tra essa e lo strato successivo è chiamato tropopausa..
Si trova tra 12 e 20 km sopra la superficie terrestre fino a circa 50 km ed è separato in due strati dalla densità dell'aria. Quello inferiore è dove si raccoglie l'aria fredda più pesante e quello superiore dove si trova l'aria calda più leggera. Da qui il suo nome derivato dal prefisso strati= strati.
Il confine tra questo strato e il successivo è chiamato stratopausa. In esso è a sua volta uno strato fondamentale per la vita sulla Terra, come lo strato di ozono.
Poiché questo strato assorbe il calore, la stratosfera aumenta di temperatura con l'altitudine, a differenza di quanto accade nella troposfera..
È uno strato composto da ozono (O3), che si forma a causa della dissociazione biochimica dell'ossigeno (ODue) dalla radiazione solare ultravioletta. Pertanto, quando questa radiazione colpisce la molecola di ossigeno, si rompe in due atomi di ossigeno..
Quindi, tenendo conto che l'ossigeno atomico (O) è molto reattivo, si lega alle molecole di ossigeno (ODue) e formano ozono (O3).
Il suo nome deriva da meso = medio, perché si trova tra la stratosfera e la termosfera, approssimativamente tra i 50 e gli 80 km di altitudine. È lo strato in cui le meteore bruciano creando le stelle cadenti.
In questa zona c'è ancora abbastanza gas per produrre attrito e generare calore, cosa che non è più il caso degli strati superiori. Il confine tra questo strato e il successivo è chiamato mesopausa..
Il nome di questo livello deriva da thermos = calore, poiché la temperatura è di 4.500 gradi Fahrenheit (circa 2.482 ºC). Tuttavia, poiché non ci sono abbastanza molecole di gas, questo calore non viene trasmesso e nessuno dei due è sano..
Questo strato si estende tra 80 e 700 km di altitudine, e sono presenti la Stazione Spaziale Internazionale e molti satelliti di orbita bassa. Il confine tra la termosfera e lo strato successivo dell'atmosfera di fiamma della termopausa.
Porta il nome derivato dal prefisso exo = esterno, poiché è lo strato più esterno dell'atmosfera terrestre; dietro c'è lo spazio esterno. Si trova tra 700 e 10.000 km di altitudine, essendo lo strato più esteso dell'atmosfera.
I gas più leggeri come l'idrogeno e l'elio predominano lì, ma a densità molto bassa. Pertanto, le sue molecole sono ampiamente separate l'una dall'altra, essendo un'area molto fredda senza ossigeno. Nell'esosfera è dove sono i satelliti meteorologici e quelli in orbita alta.
L'atmosfera ha una serie di funzioni che rendono possibili le condizioni per l'esistenza della vita come la conosciamo.
L'atmosfera contiene i gas essenziali per la vita così come esiste oggi, che sono principalmente ossigeno e CO.₂.
Grazie all'esistenza di uno strato come la mesosfera, la superficie terrestre è protetta dall'impatto di un gran numero di piccole meteore. In questo strato l'aria, sebbene sia scarsa, è sufficiente perché ci sia attrito e le meteore bruciano e per lo più si sfaldano..
L'esistenza dello strato di ozono nella stratosfera filtra la maggior parte della radiazione ultravioletta, impedendole di raggiungere la superficie terrestre. Ciò è di grande importanza per vari processi terrestri, compresa la vita, poiché questo tipo di radiazione provoca mutazioni e provoca il cancro..
Molti dei gas atmosferici consentono l'ingresso di radiazioni che riscaldano la Terra e forniscono energia per la fotosintesi e altri processi. Mentre il calore generato (radiazione a onde lunghe), viene parzialmente trattenuto e riflesso sulla Terra.
Ciò consente di mantenere un intervallo di temperatura favorevole alla vita sul pianeta, con una temperatura media di 15ºC. In assenza dell'atmosfera, la temperatura media del pianeta sarebbe di -18 ºC.
La variazione della temperatura durante il giorno è determinata dal riscaldamento diurno dello strato d'aria direttamente al di sopra del suolo per irraggiamento solare e dal suo raffreddamento notturno. Sebbene questa variazione sia influenzata anche da altri parametri come l'altitudine, lo strato di nubi presente, l'umidità e l'instabilità atmosferica..
È la forza di attrazione che la gravità esercita sulla massa d'aria al di sopra della Terra (peso dell'aria), che varia a seconda della temperatura, poiché più calda è l'aria più leggera. La combinazione di questi fattori contribuisce alla formazione del clima, producendo i venti e questi a loro volta, le correnti marine..
Ma in aggiunta, la pressione atmosferica esercitata dall'aria sulla superficie terrestre è adeguata affinché ci sia acqua liquida sulla Terra..
L'atmosfera concentra la maggior parte dell'aria nel suo strato inferiore, la troposfera, che determina una certa densità. Questa densità dell'aria è ciò che consente il volo di uccelli, insetti, mammiferi volanti e il volo meccanizzato degli esseri umani..
I venti sono causati dalle differenze di temperatura che si generano nell'atmosfera a livello della troposfera, provocando differenze di pressione atmosferica. Ciò avviene grazie all'assorbimento di calore da parte di alcuni gas che lo compongono, come ossigeno, CO₂ e il vapore acqueo.
Quando vengono riscaldati, questi gas diminuiscono la loro densità, cioè le loro molecole si allontanano l'una dall'altra, diventando più leggere e iniziano a salire. Questo abbassa la pressione atmosferica in quella zona, creando un vuoto in cui fluiscono masse d'aria vicine, formando i venti..
Questi a loro volta causano correnti superficiali che aiutano a distribuire il calore sulla Terra. D'altra parte, i venti distribuiscono il vapore acqueo che si forma quando l'acqua evapora, che si raffredda e si condensa durante la risalita, provocando piogge..
La formazione e l'evoluzione dell'atmosfera terrestre fa parte della formazione e dell'evoluzione del sistema solare dal Big Bang.
Si sostiene che il nostro sistema si sia formato a causa di una concentrazione casuale di materia che si muove e ruota nello spazio. Si stava riunendo in quello che in seguito sarebbe diventato il centro del sistema solare dalla forza di gravità..
Successivamente, la materia più lontana dal centro si è raffreddata in modo differenziale e quindi i pianeti più freddi sono quelli più lontani dal sole, che occupa la posizione centrale. Successivamente, i pianeti si sono formati per aggregazione di particelle a differenti distanze dal centro e, a seconda della loro posizione, presentano caratteristiche differenti..
Il cosiddetto ProtoTierra si è formato dall'aggregazione di piccoli corpi celesti rocciosi (chiamati planetesimi), circa 4,5 miliardi di anni fa. In questo caso, questi planetesimi erano costituiti da ossidi, metalli e silicati..
Successivamente, a causa della minore massa della Terra, il nostro pianeta non è riuscito a trattenere la maggior parte dell'idrogeno e degli altri gas leggeri. La perdita di gas stava raffreddando il pianeta, consolidando un nucleo dove erano concentrati gli elementi più pesanti, ferro e nichel..
Mentre quelli più leggeri come i silicati formavano il mantello e la crosta, i gas erano concentrati come strato finale. In quest'area si trovavano quei gas così leggeri da sfuggire alla forza di gravità del pianeta in formazione.
Si ritiene che l'atmosfera abbia attraversato tre fasi fondamentali in questa evoluzione, che includono l'atmosfera primitiva, l'atmosfera secondaria e l'atmosfera biotica..
Si stima che il pianeta abbia formato la sua prima atmosfera 4,45 miliardi di anni fa, dopo l'impatto che il pezzo che ha formato la Luna si è staccato. Da lì è avvenuta la differenziazione planetaria in nucleo, mantello, crosta e atmosfera..
L'atmosfera era ancora molto instabile a causa della perdita di gas leggeri nello spazio durante il processo di raffreddamento della Terra. Questi gas leggeri come neon, argon e altri sono stati persi in grandi proporzioni perché erano molto leggeri..
In questa fase i gas dominanti erano quelli della nebulosa solare, di natura riducente come l'idrogeno (HDue). Come altri dall'attività vulcanica come l'anidride carbonica (CO₂), azoto (NDue) e vapore acqueo (H.₂O), quindi questa atmosfera si stava fortemente riducendo.
In un periodo compreso tra 100 e 500 milioni di anni l'atmosfera si è evoluta in una debole condizione riducente, circa 4.000 milioni di anni fa. Ciò era dovuto, tra l'altro, al cosiddetto grande bombardamento tardivo, in cui asteroidi ricchi di carbonio e acqua colpivano il pianeta..
È stato dimostrato che meteoriti e comete contengono un alto contenuto di acqua, CO₂, metano (CH4) e ammoniaca (NH3). D'altra parte, l'attività vulcanica ha espulso grandi quantità di CO nell'atmosfera.₂ e nDue.
In questo periodo appare l'incidenza della vita sull'atmosfera, con l'attività dei protobatteri metanogeni circa 4.000 anni fa. Questi organismi hanno consumato CODue e ha prodotto CH4, quindi il primo è stato ridotto e il secondo di questi gas è aumentato.
Si stima che non più di 3,1 miliardi di anni fa l'atmosfera biotica ossidante abbia iniziato a formarsi. Ciò è dovuto alla comparsa dei primi organismi fotosintetizzanti, cioè capaci di produrre energia chimica (cibo) dall'energia solare..
In origine erano cianobatteri, che durante il loro processo di fotosintesi producevano ossigeno come rifiuto. Questo stava incorporando grandi quantità di ossigeno nell'atmosfera, causando un cambiamento qualitativo circa 2,4 miliardi di anni fa noto come il grande evento ossidativo..
A sua volta, l'aumento dell'ossigeno ha causato la diminuzione del metano per ricombinazione fotochimica. Allo stesso modo, la radiazione ultravioletta ha causato la dissociazione di ODue, formando ossigeno atomico (O), che combinato con ossigeno molecolare (ODue) formando ozono (O3).
Pertanto, uno strato di ozono è stato generato nell'extratosfera, oltre all'NDue espulse i vulcani che divennero il gas dominante, perché poco reattivo e non forma facilmente minerali, quindi si accumula nell'atmosfera.
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