علم و دانش
|
|
پنجشنبه 25 شهريور 1389
جو زمين
منبع: دانشنامه رشد (www.daneshnameh.roshd.ir)
مقدمه
تاريخچه زمين تنها مطالب بسيار اندكي قبل از يك بيليون سال پيش مي‌داند، ولي پيرو يك رشته حوادث محتمل ارائه مي‌شود. اين نظريه از يك منطقه فعال پژوهشي به جا مانده است. اتمسفر امروزي گاهي به عنوان سومين اتمسفر شناخته مي‌شود. چنانكه تركيب شيميايي از دو تركيب قابل ملاحظه شيميايي تشخيص داده شده است. اتمسفر اصلي مقدمتا از هليوم و هيدروژن تشكيل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.
حدود 3.5 بيليون سال پيش سطح زمين به اندازه‌اي سرد شد كه پوسته آن شكل گرفت، به شدت بوسيله آتشفشانهايي كه بخار ، دي اكسيد كربن و بخار آمونياك آزاد مي‌كردند محصور شد. اين باعث بوجود آمدن اتمسفر دومي شد كه مقدمتا شامل دي اكسيد كربن و بخار آب و همراه مقداري نيتروژن و بدون اكسيژن مي‌شد. دومين اتمسفر به عنوان اتمسفر رايج 100 برابر اولين اتمسفر گاز داشت. بطور كلي اين باور وجود دارد كه پديده گلخانه‌اي با بالا رفتن مقدار دي اكسيد كربن باعث نگهداري زمين از يخ زدگي مي‌شود.
در طول چند بيليون سال بعد بخار آب از طريق متراكم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقيانوسها شد كه شروع به حل كردن دي اكسيد كربن كرد. حدود 50% از دي اكسيد كربن جذب اقيانوسها مي‌شدند. فوتوسنتز گياهان باعث باز شدن و تبديل شدن دي اكسيد كربن به اكسيژن مي‌شد. بيشتر اوقات كربن زيادي در سوختهاي فسيلي ، سنگهاي رسوبي و پوست حيوانات محبوس است. چنانكه اكسيژن آزاد شده براي تشكيل نيتروژن با آمونياك واكنش مي‌دهد؛ افزون بر اين باكتري مي‌تواند آمونياك را به نيتروژن تبديل كند.
به نظر مي‌رسد بيشتر گياهان مهمترين عامل افزايش ميزان اكسيژن هستند. در ابتدا با عنصرهاي مهمي از جمله آهن تركيب شده ، ولي سرانجام باعث انباشته شدن اكسيژن در جو و همچنين پيشرفت اين نظريه شد. همراه با ظهور لايه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت مي‌شدند. اين اتمسفر نيتروژن _اكسيژن سومين اتمسفر به حساب مي‌آيد.
ديد كلي
جو زمين لايه‌اي از گازها است كه كه زمين را احاطه كرده‌اند كه اين گازها بوسيله جاذبه زمين نگهداشته شده‌اند. جو زمين شامل نيتروژن (78.1%) و اكسيژن (20.9%) همراه مقدار كمي از آرگون (0.9%) ، دي اكسيد كربن (متغير، ولي حدود 0.035%) ، بخار آب و ديگر گازها مي‌شود. جو زمين موجودات روي زمين را از طريق جذب اشعه فرابنفش خورشيد و كم كردن دماي بالاي بين روز و شب محافظت مي‌كند.
مرز دقيقي بين لايه‌هاي مختلف جو وجود ندارد، ولي جو به سرعت با افزايش ارتفاع رقيق مي‌شود و هيچ مرز مشخصي بين جو و فضاي خارج از جو وجود ندارد. 75% از جو زمين تا ارتفاع 11 كيلومتر از سطح سياره وجود دارد. در ايالات متحده كساني كه به بالاي 50 مايل (80 كيلومتر) سفر كنند فضانورد شناخته مي‌شوند. ارتفاع 400000 پا (75 مايل يا 120 كيلومتر) جايي است كه تأثير قابل توجهي هنگام ورود به آن مي‌گذارد. همچنين ارتفاع 100 كيلومتري يا 62 مايلي به عنوان مرز بين اتمسفر و فضا بطور مكرر استفاده مي‌شود.
دما و لايه‌هاي جوي
دماي جو زمين همراه با ارتفاع تغيير مي‌كند؛ رابطه رياضي بين دما و ارتفاع مابين لايه‌هاي مختلف جو متغير است:
• تراپوسفر ، 0- 7.17 كيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع كم مي‌شود.
• استراتوسفر ، 7.17 - 50 كيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
• مزوسفر ، 50 – 80.85 كيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع كم مي‌شود.
• ترموسفر ، 80.85 - + 640 كيلومتر دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
• اگزوسفر
مرزهاي بين اين مناطق تروپوپوز ، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاري شده‌اند. ميانگين دماي جو در سطح زمين 14 درجه سانتيگراد است.
فشار
فشار جو نتيجه مستقيمي از وزن هواست. اين به اين معني است كه به همراه مكان و زمان تغيير مي‌كند چون مقدار (و وزن) هواي بالاي زمين به همراه مكان و زمان تغيير مي‌كند. فشار جوي در اتفاع حدود 5 كيلومتري تقريبا به اندازه 50% سقوط مي‌كند. ميانگين فشار جو در سطح دريا حدود 101.3 كيلو پاسكال است. (حدود 14.7 پوند بر اينچ مربع)
جرم و جرم حجمي
جرم حجمي هوا در سطح دريا حدود 1.2 كيلو گرم بر متر مكعب است. اين جرم حجمي با افزايش ارتفاع كم و به همين صورت فشار آن كاهش مي‌يابد. مجموع جرم جو زمين در حدود 5.1 × 1018 كيلوگرم است كه بخش بسيار ناچيزي از كل جرم زمين را تشكيل مي‌دهد. جرم حجمي فشار جو زمين با افزايش ارتفاع تغيير مي‌كنند. اين تغيير تقريبا مي‌تواند نمونه كاربردي Barometric formula باشد.
مناطق مختلف جوي
مناطق جوي به چند طريق نامگذاري مي‌شوند:
• يونوسفر: منطقه‌اي كه شامل يونها مي‌شود: تقريبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 كيلومتر.
• اگزوسفر: بالاي يونوسفر ، جايي كه جو به طرف فضا رقيق مي‌شود.
• لايه اوزون: يا اوزونوسفر ، حدود 10 - 50 كيلومتري جايي كه اوزون استراتوسفري يافت مي‌شود. بايد توجه داشت در داخل اين منطقه اوزون از نظر حجم يك عنصر فرعي است.
• مگنتوسفر: اين منطقه جايي است كه ميدان مغناطيسي زمين با بادهاي خورشيدي مقابله مي‌كند. اين لايه براي دهها هزار كيلومتر در فاصله زيادي از خورشيد ادامه دارد.
• كمربندهاي تشعشعي وان آلن: مناطقي هستند كه ذرات از طرف خورشيد متراكم مي‌شوند.
|
| |
|