Ilmakehä tekee elämän mahdolliseksi maan päällä. Saamme ensimmäiset tiedot ja faktat peruskoulun ilmapiiristä. Lukiossa tämä käsite tunnetaan jo paremmin maantiedon tunneilla.
Maan ilmakehän käsite
Ilmakehä ei ole käytettävissä vain maapallolle, vaan myös muille taivaankappaleille. Tämä on planeettoja ympäröivän kaasumaisen kuoren nimi. Tämän eri planeettojen kaasukerroksen koostumus on merkittävästi erilainen. Katsotaanpa perustietoja ja faktoja maapallon ilmakehästä, joka tunnetaan myös nimellä ilma.
Happi on sen tärkein komponentti. Jotkut ihmiset ajattelevat virheellisesti, että maapallon ilmakehä koostuu kokonaan hapesta, mutta ilma on itse asiassa kaasuseos. Se sisältää 78 % typpeä ja 21 % happea. Loput yksi prosentti sisältää otsonia, argonia, hiilidioksidia ja vesihöyryä. Olkoon näiden kaasujen prosenttiosuus pieni, mutta niillä on tärkeä tehtävä - ne imevät huomattavan osan auringon säteilyenergiasta, estäen siten valaisinta muuttamasta kaikkea planeettamme elämää tuhkaksi. Ilmakehän ominaisuudet muuttuvat riippuenkorkeudelta. Esimerkiksi 65 km:n korkeudessa typpeä on 86 % ja happea 19 %.
Maan ilmakehän koostumus
- Hiilidioksidi on välttämätön kasvien ravinnon kann alta. Ilmakehässä se ilmenee elävien organismien hengitysprosessin, mätänemisen, palamisen seurauksena. Sen puuttuminen ilmakehän koostumuksesta tekisi mahdottomaksi minkään kasvillisuuden olemassaolon.
- Happi on ihmisille tärkeä osa ilmakehää. Sen läsnäolo on edellytys kaikkien elävien organismien olemassaololle. Se muodostaa noin 20 % ilmakehän kaasujen kokonaistilavuudesta.
- Otsoni on auringon ultraviolettisäteilyn luonnollinen absorboija, joka vaikuttaa haitallisesti eläviin organismeihin. Suurin osa siitä muodostaa erillisen ilmakehän kerroksen - otsoniverkon. Viime aikoina ihmisen toiminta on johtanut otsonikerroksen asteittaiseen tuhoutumiseen, mutta koska se on erittäin tärkeää, sen säilyttämiseksi ja ennallistamiseksi tehdään aktiivista työtä.
- Vesihöyry määrittää ilman kosteuden. Sen sisältö voi vaihdella useiden tekijöiden mukaan: ilman lämpötila, maantieteellinen sijainti, vuodenaika. Matalissa lämpötiloissa vesihöyryä on ilmassa hyvin vähän, ehkä alle yksi prosentti, ja korkeissa lämpötiloissa sen määrä on 4%.
- Kaiken edellä mainitun lisäksi maapallon ilmakehän koostumuksessa on aina tietty prosenttiosuus kiinteitä ja nestemäisiä epäpuhtauksia. Näitä ovat noki, tuhka, merisuola, pöly, vesipisarat, mikro-organismit. Ne voivat päästä ilmaan sekä luonnostaan että ihmisen toiminnasta.
Tunnelman kerrokset
Ilman lämpötila, tiheys ja laadullinen koostumus eivät ole samat eri korkeuksilla. Tästä syystä on tapana erottaa ilmakehän eri kerrokset. Jokaisella niistä on oma ominaisuutensa. Selvitetään, mitkä ilmakehän kerrokset eroavat toisistaan:
- Troposfääri - tämä ilmakehän kerros on lähinnä maan pintaa. Sen korkeus on 8–10 km napojen yläpuolella ja 16–18 km tropiikissa. Täällä on 90 % kaikesta ilmakehän vesihöyrystä, joten siellä on aktiivista pilvien muodostumista. Myös tässä kerroksessa on sellaisia prosesseja kuin ilman liike (tuuli), turbulenssi, konvektio. Lämpötilat vaihtelevat +45 astetta keskipäivällä lämpimän vuodenajan tropiikissa -65 asteeseen navoilla.
- Stratosfääri on ilmakehän toinen kerros, joka on kauimpana maan pinnasta. Se sijaitsee 11-50 km:n korkeudessa. Stratosfäärin alemmassa kerroksessa lämpötila on noin -55, etäisyyttä kohti maapalloa se nousee +1˚С. Tätä aluetta kutsutaan inversioksi ja se on stratosfäärin ja mesosfäärin välinen raja.
- Mesosfääri sijaitsee 50–90 km:n korkeudessa. Lämpötila sen alarajalla on noin 0, ylemmällä se saavuttaa -80 … -90 ˚С. Maan ilmakehään tulevat meteoriitit palavat kokonaan mesosfäärissä, mikä aiheuttaa täällä ilmahohtoa.
- Termosfääri on noin 700 km paksu. Revontulet näkyvät tässä ilmakehän kerroksessa. Ne johtuvat ilman ionisoitumisesta kosmisen säteilyn ja Auringosta tulevan säteilyn vaikutuksesta.
- Eksosfääri on ilman leviämisen vyöhyke. Tässäkaasujen pitoisuus on pieni ja niiden asteittainen pakeneminen planeettojen väliseen avaruuteen tapahtuu.
Maan ilmakehän ja ulkoavaruuden välisenä rajana pidetään 100 kilometrin linjaa. Tätä linjaa kutsutaan Karman-linjaksi.
Ilmakehän paine
Kuuntelemme sääennustetta, kuulemme usein ilmanpainelukemia. Mutta mitä ilmanpaine tarkoittaa ja miten se voi vaikuttaa meihin?
Otimme, että ilma koostuu kaasuista ja epäpuhtauksista. Jokaisella näistä komponenteista on oma painonsa, mikä tarkoittaa, että ilmapiiri ei ole painoton, kuten uskottiin 1600-luvulle asti. Ilmakehän paine on voima, jolla kaikki ilmakehän kerrokset painavat maan pintaa ja kaikkia esineitä.
Tutkijat suorittivat monimutkaisia laskelmia ja osoittivat, että ilmakehä painaa yhtä neliömetriä 10 333 kg:n voimalla. Tämä tarkoittaa, että ihmiskeho on alttiina ilmanpaineelle, jonka paino on 12–15 tonnia. Miksi emme tunne sitä? Se säästää sisäiseltä paineelta, joka tasapainottaa ulkoisen paineen. Voit tuntea ilmakehän paineen ollessasi lentokoneessa tai korkealla vuoristossa, koska ilmanpaine korkeudessa on paljon pienempi. Tämä voi aiheuttaa fyysistä epämukavuutta, tukkoisia korvia ja huimausta.
Mielenkiintoista tietoa ja faktoja
Maapalloa ympäröivästä ilmapiiristä voidaan sanoa paljon. Tiedämme hänestä paljon mielenkiintoisia faktoja, ja jotkut niistä saattavat tuntua yllättäviltä:
- Maan ilmakehä painaa 5 300 000 000 000 000 tonnia.
- Se edistää äänen siirtoa. 100 km:n yläpuolella tämä ominaisuus katoaa ilmakehän koostumuksen muutosten vuoksi.
- Ilmakehän liikkeen aiheuttaa maan pinnan epätasainen lämpeneminen.
- Lämpömittaria käytetään ilman lämpötilan määrittämiseen ja barometria ilmakehän paineen määrittämiseen.
- Ilmakehän läsnäolo säästää planeettamme 100 tonnin meteoriitteilta päivittäin.
- Ilman koostumus oli vakiintunut useiden satojen miljoonien vuosien ajan, mutta alkoi muuttua nopean teollisen toiminnan alkaessa.
- Ilmakehän uskotaan ulottuvan ylöspäin 3000 km:n korkeuteen.
Ilmakehän merkitys ihmisille
Ilmakehän fysiologinen vyöhyke on 5 km. 5000 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella ihminen alkaa kokea hapen nälänhätää, mikä ilmenee hänen työkyvyn laskuna ja hyvinvoinnin heikkenemisenä. Tämä osoittaa, että ihminen ei voi selviytyä tilassa, jossa tätä hämmästyttävää kaasuseosta ei ole olemassa.
Kaikki tieto ja faktat ilmakehästä vain vahvistavat sen tärkeyden ihmisille. Sen läsnäolon ansiosta ilmaantui mahdollisuus elämän kehittymiseen maan päällä. Jo tänään, kun on arvioitu sen haitan laajuutta, jota ihmiskunta voi toiminnallaan aiheuttaa elämää antavalle ilmalle, meidän pitäisi miettiä lisätoimenpiteitä ilmakehän säilyttämiseksi ja palauttamiseksi.
