- Historia
- Muinainen Kreikka
- Ilmakehän ilman koostumuksen löytäminen
- ominaisuudet
- alkuperä
- Rakenne
- Homosphere
- Heterosphere
- Primitiivisen ilmakehän koostumus
- Hiilidioksidin muodostuminen
- Elämän alkuperä, metaanin kertyminen (CH
- Suuri hapettuminen (O: n kertyminen)
- Ilmakehän typpi ja sen rooli elämän alkuperässä
- Ilmakehän nykyinen koostumus
- Homosphere
- Heterosphere
- Viitteet
Koostumus ilmakehän ilman tai atmosfäärissä on määritelty osuus eri kaasujen sisältämät se, joka on jatkuvasti vaihtelua koko historian maapallon. Muodostavan planeetan ilmapiiri sisälsi pääasiassa H 2: ta ja muita kaasuja, kuten CO 2 ja H 2 O. Noin 4,4 miljardia vuotta sitten ilmailman koostumus oli rikastettu pääasiassa CO 2: lla.
Ulkonäkö elämän maapallolla, kertyminen metaanin (CH 4) esiintyi ilmakehässä, koska ensimmäinen organismit olivat metanogeenien. Myöhemmin ilmaantui fotosynteettisiä organismeja, jotka rikastuttivat ilmanilmaa O 2: lla.
Yleiskuva maan ilmakehästä. Lähde: Reto Stöckli (maanpinta, matala vesi, pilvet) Robert Simmon
Ilman ilman koostumus voidaan nykyään jakaa kahteen suureen kerrokseen, jotka on erotettu niiden kemiallisesta koostumuksesta; homosfääri ja heterosfääri.
Homosfääri sijaitsee 80 - 100 km merenpinnan yläpuolella ja koostuu pääasiassa typestä (78%), hapesta (21%), argonista (alle 1%), hiilidioksidista, otsonista, heliumista, vedystä ja metaanista, muiden pieninä suhteina esiintyvien elementtien joukossa.
Heterosfääri koostuu pienimolekyylipainoisista kaasuista ja se sijaitsee yli 100 km korkeudessa. Ensimmäinen kerros on molekyyli- N 2, toinen atomi O, kolmas heliumia ja viimeinen koostuu atomi vety (H).
Historia
Ilmakehän tutkimukset alkoivat tuhansia vuosia sitten. Heti kun alkeelliset sivilisaatiot löysivät tulen, heillä alkoi olla käsitys ilman olemassaolosta.
Muinainen Kreikka
Tänä aikana he alkoivat analysoida mitä ilma on ja mitä se tekee. Esimerkiksi Miletusin Anaxímades (588 eKr. - 524 eKr.) Katsoi, että ilma oli välttämätöntä elämälle, koska elävät olennot ruokkivat tätä alkuainetta.
Acragasin Empedocles (495 eKr. - 435 eKr.) Puolestaan katsoi, että elämässä oli neljä perustavanlaatuista elementtiä: vesi, maa, tuli ja ilma.
Aristoteles (384 eKr. - 322 eKr.) Piti myös ilmaa yhtenä olennaisten osatekijänä eläville olennoille.
Ilmakehän ilman koostumuksen löytäminen
Vuonna 1773 ruotsalainen kemisti Carl Scheele havaitsi, että ilma koostui typestä ja hapesta (muuton ilma). Myöhemmin, vuonna 1774, britti Joseph Priestley totesi, että ilma koostui sekoituksesta elementtejä ja että yksi niistä oli välttämätöntä elämälle.
Vuonna 1776 ranskalainen Antoine Lavoisier kutsui happea alkuaineeseen, jonka hän eristi elohopeaoksidin lämpöhajoamisesta.
Vuonna 1804 luonnontieteilijä Alexander von Humboldt ja ranskalainen kemisti Gay-Lussac analysoivat planeetan eri osista tulevaa ilmaa. Tutkijat määrittelivät, että ilmakehän ilmalla on vakio koostumus.
Vasta 19. vuosisadan lopulla ja 20. vuosisadan alkupuolella löydettiin muut ilmakehän kaasut. Näiden joukossa meillä on argonia vuonna 1894, sitten heliumia vuonna 1895 ja muita kaasuja (neon, argon ja ksenoni) vuonna 1898.
ominaisuudet
Maan ilmapiiri, taustalla Kuu. Lähde: NASA, Wikimedia Commonsin kautta
Ilmakehän ilma tunnetaan myös ilmakehänä ja se on kaasuseos, joka peittää Maapallon.
alkuperä
Maan ilmakehän alkuperästä on vähän tietoa. Katsotaan, että sen jälkeen kun se oli eronnut auringosta, planeettaa ympäröi erittäin kuumien kaasujen vaippa.
Nämä kaasut olivat mahdollisesti pelkistäviä ja tulevat auringosta, koostuen pääasiassa H 2: sta. Muut kaasut olivat luultavasti CO 2 ja H 2 O synnyttämä voimakas vulkaanista toimintaa.
On ehdotettu, että osa läsnä olevista kaasuista jäähtyisi, kondensoituisi ja tuottaisi valtameriä. Muut kaasut muodostivat ilmakehän ja muut varastoitiin kiviin.
Rakenne
Ilmapiiri koostuu erilaisista samankeskisistä kerroksista, jotka on erotettu siirtymävyöhykkeillä. Tämän kerroksen ylärajaa ei ole määritelty selvästi, ja jotkut kirjoittajat sijoittavat sen yli 10 000 km merenpinnan yläpuolelle.
Painovoiman vetovoima ja tapa, jolla kaasut puristuvat, vaikuttavat niiden jakautumiseen maan pinnalla. Siten suurin osa sen kokonaismassasta (noin 99%) sijaitsee ensimmäisillä 40 km merenpinnan yläpuolella.
Ilmakehän kerrokset. Lähde: Tämän SVG-kuvan on luonut Medium69.Cette-kuva SVG on été créée par Medium69.Kiitos: William Crochot
Ilmakehän ilman eri tasoilla tai kerroksilla on erilainen kemiallinen koostumus ja lämpötilan vaihtelut. Pystysuoran järjestelynsä mukaan, lähimmästä kauimpana maapallon pinnasta, tunnetaan seuraavat kerrokset: troposfääri, stratosfääri, mesosfääri, lämpö- ja eksosfääri.
Ilmakehän ilman kemiallisen koostumuksen suhteen määritetään kaksi kerrosta: homosfääri ja heterosfääri.
Homosphere
Se sijaitsee ensimmäisellä 80–100 km merenpinnan yläpuolella, ja sen kaasujen koostumus ilmassa on homogeeninen. Tässä troposfääri, stratosfääri ja mesosfääri sijaitsevat.
Heterosphere
Sitä on läsnä yli 100 km: n etäisyydellä ja siitä on tunnusomaista, että ilmassa olevien kaasujen koostumus on muuttuva. Vastaa termosfääriä. Kaasujen koostumus vaihtelee eri korkeuksilla.
Primitiivisen ilmakehän koostumus
Tasokokoinen levy. Lähde: Public Domain, commons.wikimedia.org
Maapallon muodostumisen jälkeen, noin 4500 miljoonaa vuotta sitten, alkoi kertyä kaasuja, jotka muodostivat ilmailman. Kaasut tulivat pääasiassa maapallon vaipasta, samoin kuin törmäyksestä tasonsimallien kanssa (planeettojen alkuperäaineistot).
Hiilidioksidin muodostuminen
Suuri tulivuoren aktiivisuus planeetan alkoi vapauttaa eri kaasujen ilmakehään, kuten N 2, CO 2 ja H 2: lla Hiilidioksidi alkoi kerääntyä, koska karbonointi (prosessi vahvistaa ilmakehän CO 2 muodossa karbonaatti) oli vähäistä.
Tekijät, jotka vaikuttivat kiinnittäminen CO 2 olleet tähän aikaan hyvin matalan intensiteetin sateiden ja hyvin pieni manner.
Elämän alkuperä, metaanin kertyminen (CH
Ensimmäiset elävät olennot, jotka ilmestyivät planeetalle, käyttivät CO 2: ta ja H 2: ta hengityksen suorittamiseen. Nämä varhaiset organismit olivat anaerobisia ja metanogeenisiä (ne tuottivat suuria määriä metaania).
Metaania kertyi ilmakehän ilmaan, koska sen hajoaminen oli erittäin hidasta. Se hajoaa fotolyysillä ja melkein hapottomassa ilmakehässä, tämä prosessi voi viedä jopa 10 000 vuotta.
Joidenkin geologisen kirjaa, noin 3,5 miljardia vuotta sitten oli laskua CO 2 ilmakehän, joka on liittynyt siihen, että ilma runsaasti CH 4 tehostettu sateet, suosimalla karbonatisoitumiseen.
Suuri hapettuminen (O: n kertyminen)
Arvioidaan, että noin 2,4 miljardia vuotta sitten planeetan O 2: n määrä saavutti ilmakehän merkittävät tasot. Tämän alkuaineen kertyminen liittyy fotosynteettisten organismien esiintymiseen.
Fotosynteesi on prosessi, joka mahdollistaa orgaanisten molekyylien synteesin muista epäorgaanisista molekyyleistä valon läsnä ollessa. Aikana sen esiintyminen, O 2 vapautetaan kuin sivutuotteena.
Sinileväbakteerien (ensimmäisten fotosynteettisten organismien) tuottama korkea fotosynteettinen nopeus muutti ilmailman koostumusta. Suuria määriä O 2 julkaistut palautuu ilmakehään yhä hapettava.
Nämä korkeat O 2 vaikutti kertyminen CH 4, koska se kiihtyi Fotolyysin menetelmä tämän yhdisteen. Kun ilmakehän metaani laski dramaattisesti, planeetan lämpötila laski ja tapahtui jäätymistä.
Toinen tärkeä vaikutus O 2: n kertymiselle planeetalle oli otsonikerroksen muodostuminen. Ilmakehän O 2 dissosioituu vaikutuksesta valon ja muodostaa kaksi atomisen hapen hiukkasia.
Atomisen hapen rekombinoituu molekyyli- O 2 ja muodot O 3 (otsoni). Otsonikerros muodostaa suojaesteen ultraviolettisäteilyltä, mahdollistaen maapallon elämän kehittymisen.
Ilmakehän typpi ja sen rooli elämän alkuperässä
Typpi on olennainen osa eläviä organismeja, koska se on välttämätöntä proteiinien ja nukleiinihappojen muodostukseen. Useimmat organismit eivät kuitenkaan voi käyttää ilmakehän N 2: ta suoraan.
Typen kiinnitys voi olla bioottinen tai abioottinen. Se koostuu yhdistelmästä N 2 O 2 tai H 2, jolloin muodostuu ammoniakkia, nitraatteja tai nitriitit.
Ilmakehän N 2 -pitoisuudet ovat pysyneet suunnilleen vakiona maan ilmakehässä. Aikana CO 2 kertymistä ajan, N 2 kiinnittäminen oli periaatteessa abioottisten, koska typpioksidin muodostumista, muodostuu fotokemiallinen dissosiaation H 2 O: n ja CO 2 -molekyylejä, jotka olivat lähde O 2.
Kun ilmakehän CO 2 -tasot laskivat, typen oksidien muodostuminen laskivat dramaattisesti. Katsotaan, että tänä aikana syntyivät ensimmäiset N 2: n kiinnittymisen bioottiset reitit.
Ilmakehän nykyinen koostumus
Ilmakehän ilma koostuu kaasujen ja muiden melko monimutkaisten elementtien seoksesta. Sen koostumukseen vaikuttaa pääasiassa korkeus.
Homosphere
Kuiva ilmakehän kemiallisen koostumuksen merenpinnan tasolla on todettu olevan melko vakio. Typpi ja happi muodostavat noin 99% homosfäärin massasta ja tilavuudesta.
Ilmakehän typen (N 2) osuus on 78%, kun taas hapen osuus on 21% ilmasta. Seuraava yleisin ilmakehän elementti on argon (Ar), joka vie vähemmän kuin 1% kokonaistilavuudesta.
Ilmakehän komponentit. Lähde: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang=es#filelinks Modified.
On muitakin elementtejä, joilla on suuri merkitys, jopa pienissä mittasuhteissa. Hiilidioksidia (CO 2) on läsnä suhteessa 0,035% ja vesihöyry voi vaihdella alueella 1 - 4%.
Otsonia (O 3) löytyy osuudesta 0,003%, mutta se muodostaa olennaisen esteen elävien olentojen suojelemiselle. Myös samasta osuudesta löydämme erilaisia jalokaasuja, kuten neoni (Ne), kryptoni (Kr) ja ksenoni (Xe).
Lisäksi, on läsnä vety (H 2), typpioksidit ja metaanin (CH 4) hyvin pieniä määriä.
Toinen elementti, joka on osa ilmakehän koostumusta, on pilvien sisältämä nestemäinen vesi. Samoin löydämme kiinteitä elementtejä, kuten itiöitä, siitepölyä, tuhkaa, suoloja, mikro-organismeja ja pieniä jääkiteitä.
Heterosphere
Tällä tasolla korkeus määrää vallitsevan kaasutyypin ilmakehässä. Kaikki kaasut ovat kevyitä (pienimolekyylipainoisia) ja ne on järjestetty neljään eri kerrokseen.
Nähdään, että kun korkeus kasvaa, runsaammilla kaasuilla on alempi atomimassa.
100 - 200 km korkeudessa on enemmän molekyylityppeä (N 2). Tämän molekyylin paino on 28,013 g / mol.
Heterosfäärin toinen kerros koostuu atomia O: sta ja se sijaitsee 200 - 1000 km merenpinnan yläpuolella. Atomic O massa on 15999, on vähemmän raskas kuin N 2.
Myöhemmin löydämme heliumikerroksen, jonka korkeus on 1000-3500 km. Heliumin atomimassa on 4,00226.
Heterosfäärin viimeinen kerros koostuu atomisesta vedystä (H). Tämä kaasu on kevyin jaksotaulukossa, atomimassa on 1,007.
Viitteet
- Katz M (2011) Materiaalit ja raaka-aineet, ilma. Didaktinen opas, luku 2. Kansallinen teknisen koulutuksen instituutti, opetusministeriö. Buenos Aires. Argentiina. 75 s
- Monks PS, C Granier, S Fuzzi et ai. (2009) Ilmakehän koostumus muuttaa globaalia ja alueellista ilmanlaatua. Atmospheric Enviroment 43: 5268-5350.
- Pla-García J ja C Menor-Salván (2017) Maapallon primitiivisen ilmakehän kemiallinen koostumus. Chem 113: 16 - 26.
- Rohli R ja Vega A (2015) Climatology. Kolmas painos. Jones ja Bartlett Learning. New York, Yhdysvallat. 451 s.
- Saha K (2011) Maan ilmapiiri, sen fysiikka ja dynamiikka. Springer-Verlag. Berliini, Saksa 367 pp.