هوا و گازهای موجود در آن
جو کره ی زمین لایه ای از گاز است که به عنوان هوا شناخته می شود. گازهای موجود در هوا از زندگی و حیات روی زمین محافظت می کنند. این لایه ی گازهای موجود در هوا به تأمین فشار لازم برای وجود آب در حالت مایع روی کره ی زمین کمک می کند. این لایه ی گازی می تواند تشعشات فرابنفش خورشید را جذب کند و مایه ی گرمایش زمین از طریق اثر گلخانه ای باشد و شدت اختلاف دمای بین شب و روز را کاهش دهد. علاوه بر گازهای موجود در هوا مقداری بخار آب نیز همیشه در جو زمین وجود دارد.
ویژگی های اتمسفر زمین
جو زمین از گازهای مختلفی تشکیل شده است. ترکیبات گازهای موجود در هوا در ارتفاعات مختلف و در دما های مختلف، متفاوت خواهند بود. هوایی که برای نورسنتز گیاهان و تنفس جانوران روی زمین قابل استفاده است در لایه ی تروپوسفر و اتمسفر های مصنوعی وجود دارد.
جرم توده ی جو زمین چیزی در حدود 5.15*1018 کیلوگرم است و عمقی به طول چندین کیلومتر اطراف زمین را فرا گرفته است. با افزایش ارتفاع اتمسفر رقیق تر و رقیق تر می شود و بدون مرز با فضا ارتباط می گیرد. لایه های گازی مختلفی در این جو شناخته شده اند که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند.
ترکیبات هوا
عمده ترین گازهای موجود در هوا شامل گاز نیتروژن (78%)، گاز اکسیژن (20%) و گاز آرگون (0.93%) هستند. کربن دی اکسید و بخار آب دو گاز بعدی هستند که بیشتر از گازهای دیگر در جو زمین وجود دارند. گازهای دیگری که در هوای اطراف زمین یافت شده است شامل متان، نیتروس اکساید، اوزون، نئون، هلیوم، کریپتون و زنون هستند که در مقادیر بسیار کمی در جو زمین وجود دارند. گازهای آلاینده نیز هر ساله توسط صنایع تولید شده و وارد جو زمین می شوند و درصد آن ها هر چند ناچیز رو به افزایش است. برخی از این ترکیبات اثر گلخانه ای دارند و باعث گرمایش زمین می شوند.
لایه بندی جو زمین
همانطور که گفته شد گازهای موجود در هوا لایه های مختلفی را تشکیل داده اند و با توجه به تفاوت در چگالی در ارتفاعات مختلف لایه هایی را روی هم تشکیل می دهند. این لایه ها الگویی را مطابق با دما و ارتفاع دارند. لایه های جو زمین عبارتند از:
اگزوسفر (700 تا 10 هزار کیلومتر)
ترموسفر (80 تا 700 کیلومتر)
مزوسفر (50تا 80 کیلومتر)
استراتوسفر (12 تا 50 کیلومتر)
تروپوسفر (0 تا 12 کیلومتر)
لایه های دیگری نیز مانند لایه اوزون، لایه ی یونوسفر و لایه ی هوموسفر نیز وجود دارند. اما 5 لایه ای که پیشتر ذکر شد جزء لایه های اصلی به حساب می آیند و سه لایه ی دیگر جزء لایه های ثانویه به شمار می روند.
دما و سرعت صوت در هوا
گازهای موجود در هوا به علت اختلافی که در چگالی دارند و تغییرات چگالی که با دما دارند می توانند صوت را با سرعت متفاوتی از خود عبور دهند. دما با افزایش ارتفاع بیشتر می شود و این روند از 11 کیلومتری از سطح زمین شروع می شود. سرعت صوت در گاز ایده آل تنها به تغییرات چگالی به علت تغییرات دما بستگی دارد. اما در لایه های زمین به علت نوع گاز نیز چگالی دستخوش تفاوت هایی خواهد بود که بر سرعت صوت اثرگذار است.
ویژگی های نوری
تابش خورشیدی انرژی دریافتی زمین از خورشید است. زمین نیز به تبع دریافت این انرژی انتشار انرژی به سمت فضا خواهد داشت. اما طول موج این انتشار دوم بیشتر خواهد بود. بخشی از این تابش و بازتابش انرژی توسط جو زمین جذب شده و به گرما تبدیل می شود.
انقلابی در اتمسفر زمین
جو زمین دوران های مختلفی را پشت سر گذاشته است. جو اولیه عمدتاً از گاز هیدروژن تشکیل شده بوده است و بخار آب، متان و آمونیاک نیز در آن وجود داشته است. چیزی شبیه این ترکیب را در سیاراتی مانند کیوان و مریخ نیز می توانیم ببینم.
پس از انقلاب صنعتی جو کره ی زمین با حجم زیادی از مواد آلاینده مواجه شد. مواد شیمیایی، ذرات غبار و مواد آلاینده ی زیستی که همگی برای حیات جانداران خطر آفرین هستند وارد جو زمین شدند. لایه ی اوزون نیز در بخش هایی به علت آلودگی دچار به اصطلاح پارگی شد و این مسأله در ورود پرتوهای خطرناک به داخل جو و رسیدن به سطح زمین نقش زیادی داشت.
استفاده از گازهای موجود در هوا
با استفاده از روش تقطیر جزء به جزء، اجزاء گازی مختلف هوا را از هم جدا کرده و در کاربردهای مختلفی استفاده می کنند. بسیاری از گاز های نجیب به جز گاز هلیوم را از جو زمین به دست می آورند. همچنین گاز هوای خشک که همان هوای رطوبت زدایی شده است در کپسول هایی تهیه شده و برای مصارفی عرضه می شود. ما در هوای زمین نفس می کشیم، زندگی می کنیم و از اجزاء گازی آن نیز در جهت بهبود کیفیت زندگی و پیشرفت صنعت استفاده می کنیم.
منبع : en.wikipedia
