اتمسفر در واقع یک نوع سیال است که اطراف کره زمین را احاطه نموده و از نظر اجزا تشکیل دهنده آن ( ابر ها)، پروفیل دما، فشار و حرکات افقی و عمودی (باد) مرتبا در حال تغییر است.
انرژی دریافتی زمین از خورشید همواره تحت تاثیر دو فاکتور خصوصیات اتمسفر و هندسه زمین-خورشید قرار دارد. در این جلسه تنها به خصوصیات اتمسفر می پردازیم که شامل موارد زیر است:
1- ترکیبات اتمسفر
2- مقیاس دما
3- ساختار حرارتی جو
4- چگالی اتمسفر
5- فشار اتمسفر
6- واحد های فشار و فشار در بالای سطح دریا
7- تغییرات عمودی در چگالی و فشار
ترکیبات، ویژگی ها و آلاینده های جو زمین
- ترکیبات اولیه جو زمین (هیدروژن و هلیم)
- تکوین جو زمین: سرد شدن پوسته زمین ← آغاز فعالیت زمین از دیدگاه زمین شناسی← وارد شدن گازهایی مانند N2، CO2 و H2O به جو زمین در اثر فعالیت های آتشفشانی ← خروج تدریجی گازهای H2 و He از حوزه گرانش زمین به علت سبکی ← کاهش فعالیت های آتشفشانی و سرد شدن تدریجی آتمسفر← تراکم بخار آب و ریزش باران ← آغاز چرخه هیدرولوژی و پیدایش رودخانه ها، دریا و اقیانوس ← پیدایش گیاهان آبزی و انجام عمل فتوسنتز← ورود O2 به جو زمین.
اجزای تشکیل دهنده اتمسفر
- گازهای ثابت: نیتروژن، اکسیژن، آرگن و ...( 99 درصد ترکیبات اتمسفر تغییرات بسیار اندکی در مقیاس های زمانی مرتبط با آب و هوا دارند)
- گازهای متغیر: دی اکسید کربن، بخار آب، ازن، متان اکسید نیتروژن و ...(در تغییرات آب و هوایی و اقلیمی نقش بسیار مهمی دارند)
گاز های متغیر
دی اکسید کربن
بخار آب
- بخشی از سیکل هیرولوژی است: غلظت بسیار متغیر است
- توانایی جذب گرمای تشعشع یافته توسط زمین را دارد: گاز های گلخانه ای
- انرژی خورشیدی ورودی به زمین را تحت تاثیر قرار می دهد.
- تاثیر زیادی بر گرمای نهان دارد ( تامین کننده انرژی لازم برای آشفتگی های اتمسفر)
متان
- احشام
- تجزیه زباله های ارگانیک
- تولید و انتقال گاز های طبیعی، نفت و ذغال سنگ
ازن
در دوسطح از جو وجود دارد:
1) در
سطح نزدیک زمین: بعنوان آلودگی (دود)
2) در
سطوح بالایی جو: ازن استراتوسفریک: تشعشع خورشیدی (uv) را جذب می کند.
ضخامت لایه ازن:
ضخامت استاندارد لایه ازن تقریبا 3 میلی متر است. لایه ازن در منطقه مداری 23.5 شمالی تا 23.5 درجه جنوبی نازک بوده اما در زمستان و بهار یک کاهش زیاد در مقدار مولکول های ازن در منطقه قطبی 60 تا 75 درجه جنوبی مشاهده می شود.
- ازن موجود در جو عموما در لایه استراتوسفر تمرکز یافته است (15 تا 35 کیلومتری سطح زمین). غلظت ازن در فاصله حدود 25 کیلومتری سطح زمین به بیشترین مقدار خود (12ppm) می رسد.
- اشعۀ ماورای بنفش خورشید در لایه های 80 تا 100 کیلومتری سبب تجزیه اکسیژن می شود. این اتمهای جدا شده با مولکولهای اکسیژن ترکیب شده و گاز اُزن را تشکیل می دهند. گازن اُزن در ارتفاع 30 تا 60 کیلومتری که احتمال برخورد بین O و O2 زیاد است تشکیل می شود.
- عوامل تخریب لایه ازن: گاز اکسید نیتریک حاصل از پرواز هواپیماهای مافوق صوت تجاری و حاصل از کاربرد کودهای شیمیایی ازته، گاز کلروفلوئورکربن حاصل از تولید قوطی های اسپری و گاز یخچال.
منبع تولید و محل مصرف برخی از گازهای اتمسفر
تولید: فرآیند تجزیه و از بین رفتن مواد گیاهی و جانوری
مصرف: عموما توسط باکتری های خاک
تولید: فرآیند فتوسنتز
مصرف: تجزیه مواد آلی، فرآیند اکسیداسیون، سوخت مواد فسیلی و تنفس جانداران
تولید: فعالیت های آتشفشانی، سوخت کامل مواد فسیلی و یا اندام گیاهی، بازدم موجودات زنده و تنفس گیاهان
مصرف: فرآیند هوازدگی سنگها، فتوسنتز گیاهان، جذب توسط آب اقیانوس ها