Atmosfera: saggio sull'atmosfera (1560 parole)
Leggi questo saggio per conoscere Atmosphere, Composition of Atmosphere e Energy Balance in Atmosphere!
Atmosfera:
L'atmosfera è un involucro multistrato di gas diversi (proprio come una coperta protettiva) che circonda la terra che trattiene la vita sulla terra e la salva dall'ambiente dannoso dello spazio esterno.
Si estende ad un'altezza di circa 1600 km dalla superficie terrestre.
(A) Struttura di atmosfera:
A seconda delle caratteristiche fisiche come temperatura, densità, ecc., L'atmosfera è divisa in cinque strati concentrici.
Questi sono:
(a) Troposfera;
(b) Stratosfera;
(c) Mesosfera;
(d) Termosfera o Ionosfera;
(e) Esosfera.
(a) Troposfera:
Lo strato più basso dell'atmosfera che è più vicino alla superficie della terra è noto come troposfera. Tutti gli organismi viventi dipendono da questo strato per la loro sopravvivenza. Si estende da 8 km. (vicino al polo) a 18 km. (vicino all'equatore). Questa zona contiene principalmente azoto (N 2 ), ossigeno (O 2 ) e anidride carbonica (CO 2 ) insieme a tracce di altri gas inerti.
La troposfera è caratterizzata da una costante diminuzione della temperatura con aumento dell'altezza al ritmo di circa 6, 5 ° C per km. Nello strato più alto della troposfera, la temperatura può scendere fino a -60 ° C. Uno strato sottile nella parte superiore della troposfera, la cui temperatura è di circa -60 ° C e che separa la troposfera dalla stratosfera, è noto come tropopausa.
Alcune importanti operazioni che si svolgono in questo ambito sono le seguenti:
(i) Movimento della materia tra ambiente e organismo.
(ii) Variazioni delle condizioni climatiche e climatiche.
(b) Stratosfera:
Lo strato atmosferico che si trova sopra la tropopausa è conosciuto come stratosfera. Lo spessore della stratosfera è di circa 62 km all'equatore, 72 km ai poli e si estende fino a 80 km dalla superficie della terra. La temperatura di questo strato varia tra -55 ° C e 5 ° C e aumenta con l'aumento di altitudine.
Questo strato è privo di qualsiasi vapore acqueo, nuvole di polvere; tuttavia, a volte si possono vedere nuvole sottili composte da minuscoli cristalli di ghiaccio. Il componente principale di questo strato è chiamato ozonosfera all'interno della stratosfera. L'ozono viene preparato dalla reazione foto-chimica dell'ossigeno secondo le equazioni riportate di seguito:
O z + Energia solare → 2O
O 2 + O → O 3
Lo strato di ozono funge da ombrello e assorbe i raggi ultravioletti del sole. Quindi protegge il mondo vivente dall'effetto dannoso delle radiazioni UV. In effetti, la ragione per cui la stratosfera diventa più calda con l'aumentare della distanza dalla terra è che la radiazione UV assorbita dall'ozono viene trasformata in calore.
Oltre all'ozono, le altre specie chimiche presenti nella stratosfera sono: azoto (N 2 ), ossigeno (O 2 ), ossigeno nascente (O), ecc.
(c) Mesosfera:
La mesosfera è al di sopra della stratosfera e si estende fino a 80-90 km al di sopra della superficie terrestre. La temperatura di questo strato diminuisce con l'aumentare dell'altitudine e raggiunge il minimo di -95 ° C al bordo più alto. Lo strato a cui la temperatura diventa -95 ° C è noto come mesopause. La temperatura più bassa alla mesopause è attribuita alla minore ampiezza della radiazione UV.
Le specie chimiche presenti all'interno della mesosfera possono essere azoto (M 2 ), ossigeno (O 2 ), ossido nitrico (NO) ecc. Questo strato è anche caratterizzato da una pressione molto bassa.
(d) Ionosfera o termosfera:
Questo strato è al di sopra della mesosfera e si estende fino a 500 km al di sopra della superficie terrestre. Con l'aumento dell'altitudine, la temperatura di questo strato aumenta. La radiazione UV e cosmica del sole provoca la ionizzazione delle molecole o degli atomi presenti all'interno di questo strato, dando un gran numero di ioni come il catione della molecola di ossigeno (O 2 + ), il catione di ossigeno dell'ossigeno (O + ), lo ione nitrosonico (NO + ), eccetera.
O 2 + hv → O 2 + + e
O + hv → O + + e
No + hv → No + + e
Poiché questo strato contiene un numero di ioni, è noto come ionosfera. Gli ioni riflettono l'onda radio sulla superficie terrestre e quindi ci consentono di avere comunicazioni wireless. Poiché questo strato contiene principalmente ioni che sono ampiamente distanziati, le onde sonore audio ad alta frequenza non possono essere trasportate.
(e) Esosfera:
Lo strato più in alto dell'atmosfera al di sopra della termosfera è noto come esosfera o spazio esterno. Questo strato si estende fino a 1600 km dalla superficie terrestre. Poiché è più vicino al sole, la sua temperatura è molto alta. Contiene solo atomi, come idrogeno, elio, ecc.
(B) Composizione di atmosfera:
L'atmosfera è lo spesso mantello gassoso protettivo che circonda la terra e che sostiene la vita sulla terra e la salva dall'ambiente ostile dello spazio. È uno spesso strato di gas inodori, incolori e insipidi, trattenuti sulla terra dalla forza di gravità. L'intera atmosfera può essere suddivisa in tre categorie di componenti, in particolare componenti principali, componenti minori e componenti di traccia.
Secondo Barry e Chorley (1976), i componenti principali contengono principalmente azoto, ossigeno e vapori d'acqua, i componenti minori contengono argon e anidride carbonica, mentre i componenti traccia contengono gas come neon, elio, metano, krypton, protossido di azoto, idrogeno, xeno, biossido di zolfo, ozono, ammoniaca, monossido di carbonio, iodio ecc.
La quantità di gas diversi varia considerevolmente con l'atteggiamento. La densità dell'atmosfera mostra una forte diminuzione con l'aumentare dell'altitudine. La pressione diminuisce da un'atmosfera a livello del mare a 3 x 10 -7 atmosfere a 100 km sopra il livello del mare.
Allo stesso modo la temperatura varia da -100 ° C a 1200 ° C. La massa totale dell'atmosfera è di circa 5x 10 15 tonnellate che è quasi un milionesimo della massa totale della terra. Il profilo di temperatura dell'atmosfera è mostrato in Fig. 7.1.
Bilancio energetico:
Il sole è il grande motore (fonte di energia) che guida i venti sull'atmosfera terrestre, le correnti oceaniche, i processi exogenetici o denudazionali e sostiene la vita nella biosfera. L'incidente del flusso solare sulla parte superiore dell'atmosfera terrestre è di 1340 watt nr 2 min -1 . Se tutta questa energia fosse assorbita dalla terra, allora sarebbe evaporata molto tempo fa. Ma ci sono vari meccanismi complessi attraverso i quali la terra riesce a mantenere il suo bilancio energetico entro limiti ristretti e quindi mantiene le condizioni climatiche ottimali per sostenere la vita.
La terra assorbe circa il 65% dell'energia solare incidente su di esso (cioè 19, 5 k cal m -2 min -1 ) mentre sparge di nuovo nello spazio esterno il 35% (albedo) dell'energia solare.
Il trasporto di energia svolge un ruolo cruciale nell'equilibrio della radiazione terrestre che procede principalmente attraverso tre meccanismi:
(a) Radiazione di energia nella regione infrarossa da terra.
(b) conduzione di energia attraverso le interazioni di atomi e molecole.
(c) Convezione di energia attraverso una massiccia circolazione d'aria.
Questi ultimi due meccanismi sono responsabili della perdita di calore dalla superficie terrestre attraverso il trasporto verso la nuvola e le conseguenti radiazioni dalla nube. Al di fuori del raggio d'azione raggi solari radiazioni solari (100%) il 35% viene rispedito nello spazio esterno (il 27% riflesso dalle nuvole + 2% riflesso dal suolo + 6% sparsi dalle particelle di polvere nell'atmosfera e rimandato nello spazio = 35%), il 51% viene assorbito dalla superficie terrestre (il 17% da luce diffusa + il 34% ricevuto da radiazioni dirette) e il 14% viene assorbito dall'atmosfera.
La terra, dopo aver ricevuto energia, irradia energia dalla sua superficie nell'atmosfera attraverso onde lunghe. Pertanto, il 23% di energia (rispetto al 51%) viene persa attraverso la radiazione terrestre diretta in uscita lungo l'onda, il 9% viene speso in convezione e turbolenza e il 19% viene speso per evaporazione.
L'atmosfera riceve il 14% della radiazione solare in arrivo e il 34% dalla superficie terrestre attraverso vari processi. Pertanto, l'energia totale ricevuta dall'atmosfera dal sole e dalla terra diventa il 48% che viene rimandata nello spazio esterno:
La terra riceve energia direttamente dal sole, ma l'atmosfera riceve la maggior parte della sua energia termica dalle radiazioni della terra. Si può notare che l'atmosfera è più o meno trasparente alle radiazioni solari a onde corte e quindi si comporta come i vetri delle finestre che permettono alla luce solare di entrare nella stanza, ma impedisce alle lunghe radiazioni di lunghezza d'onda (radiazione infrarossa) di uscire dalla stanza.
Allo stesso modo, l'atmosfera consente alla radiazione solare di raggiungere la superficie terrestre, ma impedisce il deflusso della radiazione infrarossa terrestre a lunghe lunghezze d'onda dalla bassa atmosfera. Questo effetto dell'atmosfera è chiamato effetto serra che aiuta a mantenere il clima e la temperatura sulla superficie terrestre. La temperatura superficiale media della terra viene mantenuta intorno ai 15 ° C a causa dell'assorbimento della maggior parte della radiazione infrarossa (2-40 μ) per mezzo del vapore acqueo (4-8 μ) e del biossido di carbonio (12-16.3μ).
L'aumento delle produzioni agricole e industriali può determinare un drastico cambiamento nel bilancio delle radiazioni terrestri modificando l'ampiezza della luce solare riflessa e diffusa nell'atmosfera (albedo). La deforestazione, l'erosione del suolo, ecc. Contribuiscono in modo significativo all'equilibrio energetico della terra.
Il carico di particelle nell'atmosfera dovuto a processi naturali oa causa di attività antropogeniche abbassa la temperatura atmosferica aumentando la dispersione della radiazione solare. Le particelle scure possono assorbire la luce mentre le particelle luminose riflettono la luce.
Il primo aiuta nel riscaldamento dell'atmosfera terrestre mentre il secondo rimuove il calore. Gli autotrofi della biosfera usano solo lo 0, 02% del bilancio energetico totale della biosfera per la preparazione del loro cibo attraverso la fotosintesi. Il bilancio radiativo della Terra e della sua atmosfera è mostrato in Fig. 7.2 e un bilancio globale radiante / calore della terra e l'atmosfera è data nella Tabella 7.1.
Tabella 7.1: Bilancio energetico nell'atmosfera:
