Il composizione dell'aria atmosferica o atmosfera è definita dalla proporzione dei diversi gas in essa contenuti, che è stata in costante variazione nel corso della storia della Terra. L'atmosfera del pianeta in formazione conteneva principalmente H.Due e altri gas come il CODue e H.DueO. Circa 4,4 miliardi di anni fa, la composizione dell'aria atmosferica si arricchiva principalmente di CODue.
Con l'emergere della vita sulla Terra, un accumulo di metano (CH4) nell'atmosfera, poiché i primi organismi erano metanogeni. Successivamente sono comparsi organismi fotosintetici, che hanno arricchito l'aria atmosferica con ODue.
La composizione dell'aria atmosferica oggi può essere suddivisa in due grandi strati, differenziati nella loro composizione chimica; l'omosfera e l'eterosfera.
L'omosfera si trova da 80 a 100 km sul livello del mare ed è composta principalmente da azoto (78%), ossigeno (21%), argon (meno dell'1%), anidride carbonica, ozono, elio, idrogeno e metano, tra altri elementi presenti in proporzioni molto ridotte.
L'eterosfera è costituita da gas a basso peso molecolare e si trova sopra i 100 km di altitudine. Il primo strato presenta NDue molecolare, il secondo O atomico, il terzo elio e l'ultimo è costituito da idrogeno atomico (H).
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Gli studi sull'aria atmosferica sono iniziati migliaia di anni fa. Nel momento in cui le civiltà primitive scoprirono il fuoco, iniziarono ad avere un'idea dell'esistenza dell'aria..
Durante questo periodo, hanno iniziato ad analizzare cos'è l'aria e la sua funzione. Ad esempio, Anaxímades di Mileto (588 a.C.-524 a.C.) riteneva che l'aria fosse essenziale per la vita, poiché gli esseri viventi si nutrivano di questo elemento.
Da parte sua, Empedocle di Acragas (495 a.C.-435 a.C.) riteneva che esistessero quattro elementi fondamentali per la vita: acqua, terra, fuoco e aria..
Anche Aristotele (384 a.C.-322 a.C.) riteneva che l'aria fosse uno degli elementi essenziali per gli esseri viventi.
Nel 1773 il chimico svedese Carl Scheele scoprì che l'aria era composta da azoto e ossigeno (aria ignea). Successivamente, nel 1774 il britannico Joseph Priestley stabilì che l'aria era composta da una miscela di elementi e che uno di questi era essenziale per la vita.
Nel 1776 il francese Antoine Lavoisier chiamò ossigeno all'elemento che isolò dalla decomposizione termica dell'ossido di mercurio.
Nel 1804, il naturalista Alexander von Humboldt e il chimico francese Gay-Lussac analizzarono l'aria proveniente da diverse parti del pianeta. I ricercatori hanno stabilito che l'aria atmosferica ha una composizione costante.
Fu solo tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo che furono scoperti gli altri gas che fanno parte dell'aria atmosferica. Tra questi abbiamo l'argon nel 1894, poi l'elio nel 1895 e altri gas (neon, argon e xeno) nel 1898.
L'aria atmosferica è anche conosciuta come atmosfera ed è una miscela di gas che copre il pianeta Terra..
Poco si sa sull'origine dell'atmosfera terrestre. Si ritiene che dopo la sua separazione dal sole, il pianeta fosse circondato da un involucro di gas molto caldi.
Questi gas si stavano forse riducendo e provenivano dal Sole, composto principalmente da H.Due. Altri gas erano probabilmente CODue e H.DueO emesso da un'intensa attività vulcanica.
Si suggerisce che una parte dei gas presenti si sia raffreddata, condensata e abbia dato origine agli oceani. Gli altri gas sono rimasti a formare l'atmosfera e altri sono stati immagazzinati nelle rocce.
L'atmosfera è composta da diversi strati concentrici separati da zone di transizione. Il limite superiore di questo strato non è chiaramente definito e alcuni autori lo collocano sopra i 10.000 km sul livello del mare..
L'attrazione della forza di gravità e il modo in cui i gas vengono compressi influenzano la loro distribuzione sulla superficie terrestre. Pertanto, la maggior parte della sua massa totale (circa il 99%) si trova nei primi 40 km sul livello del mare..
Diversi livelli o strati di aria atmosferica hanno diverse composizioni chimiche e variazioni di temperatura. In base alla sua disposizione verticale, dal più vicino al più lontano dalla superficie terrestre, sono noti i seguenti strati: la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l'esosfera.
In relazione alla composizione chimica dell'aria atmosferica, vengono definiti due strati: l'omosfera e l'eterosfera..
Si trova nei primi 80-100 km sul livello del mare e la sua composizione dei gas nell'aria è omogenea. In questo si trovano la troposfera, la stratosfera e la mesosfera.
È presente oltre i 100 km e si caratterizza perché la composizione dei gas presenti nell'aria è variabile. Corrisponde alla termosfera. La composizione dei gas varia a diverse altezze.
Dopo la formazione della Terra, circa 4.500 milioni di anni fa, iniziarono ad accumularsi i gas che formarono l'aria atmosferica. I gas provenivano principalmente dal mantello terrestre, nonché dall'impatto con i planetesimi (aggregati di materia che hanno originato i pianeti).
La grande attività vulcanica sul pianeta ha iniziato a rilasciare vari gas nell'atmosfera, come NDue, CODue e H.DueO. L'anidride carbonica iniziò ad accumularsi, poiché la carbonatazione (il processo di fissaggio della CODue atmosferica sotto forma di carbonati) era scarsa.
Fattori che influenzano la fissazione della CODue in questo periodo si sono registrate piogge di intensità molto bassa e un'area continentale molto ridotta.
I primi esseri viventi apparsi sul pianeta usavano CODue e H.Due eseguire la respirazione. Questi primi organismi erano anaerobici e metanogeni (producevano una grande quantità di metano).
Il metano si accumulava nell'aria atmosferica, perché la sua decomposizione era molto lenta. Si decompone per fotolisi e in un'atmosfera quasi priva di ossigeno, questo processo può richiedere fino a 10.000 anni.
Secondo alcuni registri geologici, circa 3,5 miliardi di anni fa ci fu una diminuzione della CODue nell'atmosfera, che è stata associata all'aria ricca di CH4 ha intensificato le piogge, favorendo la carbonatazione.
Si ritiene che circa 2,4 miliardi di anni fa la quantità di ODue sul pianeta ha raggiunto livelli importanti nell'aria atmosferica. L'accumulo di questo elemento è associato alla comparsa di organismi fotosintetici.
La fotosintesi è un processo che permette di sintetizzare molecole organiche da altre inorganiche in presenza di luce. Durante il suo verificarsi, O viene rilasciatoDue come prodotto secondario.
L'alto tasso fotosintetico prodotto dai cianobatteri (primi organismi fotosintetici) stava modificando la composizione dell'aria atmosferica. Grandi quantità di ODue che venivano rilasciati, restituiti all'atmosfera sempre più ossidanti.
Questi alti livelli di ODue influenzato l'accumulo di CH4, poiché ha accelerato il processo di fotolisi di questo composto. Quando il metano nell'atmosfera è diminuito drasticamente, la temperatura del pianeta è diminuita e si è verificata la glaciazione..
Un altro effetto importante dell'accumulo di ODue sul pianeta, era la formazione dello strato di ozono. L'ODue L'atmosfera si dissocia sotto l'effetto della luce e forma due particelle atomiche di ossigeno.
L'ossigeno atomico si ricombina con ODue molecolare e forma O3 (ozono). Lo strato di ozono forma una barriera protettiva contro le radiazioni ultraviolette, consentendo lo sviluppo della vita sulla superficie terrestre.
L'azoto è un componente essenziale degli organismi viventi, poiché è necessario per la formazione di proteine e acidi nucleici. Tuttavia, il NDue atmosferico non può essere utilizzato direttamente dalla maggior parte degli organismi.
La fissazione dell'azoto può essere biotica o abiotica. Consiste nella combinazione di NDue con ODue o HDue per formare ammoniaca, nitrati o nitriti.
Il contenuto di NDue nell'aria atmosferica sono rimasti più o meno costanti nell'atmosfera terrestre. Durante l'accumulo di CODue, fissazione di NDue era fondamentalmente abiotico, per la formazione di ossido di azoto, formato dalla dissociazione fotochimica delle molecole HDueO e CODue che erano la fonte dell'ODue.
Quando si è verificata la diminuzione dei livelli di CODue nell'atmosfera, i tassi di formazione di ossido di azoto sono diminuiti drasticamente. Si ritiene che durante questo periodo abbiano avuto origine le prime vie biotiche di fissazione di N.Due.
L'aria atmosferica è costituita da una miscela di gas e altri elementi piuttosto complessi. La sua composizione è influenzata principalmente dall'altitudine.
La composizione chimica dell'aria atmosferica secca a livello del mare è risultata abbastanza costante. L'azoto e l'ossigeno costituiscono circa il 99% della massa e del volume dell'omosfera..
Azoto atmosferico (NDue) è in una proporzione del 78%, mentre l'ossigeno costituisce il 21% dell'aria. Il successivo elemento più abbondante nell'aria atmosferica è l'argon (Ar), che occupa meno dell'1% del volume totale.
Ci sono altri elementi che sono di grande importanza, anche quando sono in piccole proporzioni. Anidride carbonica (CODue) è presente in una proporzione dello 0,035% e il vapore acqueo può variare tra l'1 e il 4%, a seconda della regione.
Ozono (O3) si trova in una proporzione dello 0,003%, ma costituisce una barriera essenziale per la protezione degli esseri viventi. Anche in questa stessa proporzione troviamo vari gas nobili come neon (Ne), krypton (Kr) e xenon (Xe).
Inoltre, è presente la presenza di idrogeno (H.Due), protossido di azoto e metano (CH4) in quantità molto piccole.
Un altro elemento che fa parte della composizione dell'aria atmosferica è l'acqua liquida contenuta nelle nuvole. Allo stesso modo, troviamo elementi solidi come spore, polline, ceneri, sali, microrganismi e piccoli cristalli di ghiaccio..
A questo livello, l'altitudine determina il tipo di gas predominante nell'aria atmosferica. Tutti i gas sono leggeri (a basso peso molecolare) e sono organizzati in quattro diversi strati.
Si può vedere che all'aumentare dell'altezza, i gas più abbondanti hanno una massa atomica inferiore.
Tra 100 e 200 km di altitudine, c'è una maggiore abbondanza di azoto molecolare (NDue). Il peso di questa molecola è 28,013 g / mol.
Il secondo strato dell'eterosfera è costituito da O atomico e si trova tra 200 e 1000 km sul livello del mare. Atomic O ha una massa di 15.999, essendo meno pesante di NDue.
Successivamente, troviamo uno strato di elio tra i 1000 ei 3500 km di altezza. L'elio ha una massa atomica di 4.00226.
L'ultimo strato dell'eterosfera è costituito da idrogeno atomico (H). Questo gas è il più leggero nella tavola periodica, con una massa atomica di 1,007.
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