Atmosfär: Essay on Atmosphere (1560 Words)
Läs denna uppsats för att lära känna atmosfären, atmosfärens och energibalansen i atmosfären!
Atmosfär:
Atmosfären är ett flerskiktigt kuvert av olika gaser (precis som en skyddande filt) som omger jorden som håller livet på jorden och sparar det från skadlig miljö i yttre rymden.
Den sträcker sig till en höjd av ca 1600 km från jordens yta.
(A) Atmosfärens struktur:
Beroende på de fysikaliska egenskaperna, såsom temperatur, densitet etc. är atmosfären uppdelad i fem koncentriska skikt.
Dessa är:
(a) Troposfären;
(b) Stratosfären;
c) Mesosfären;
d) Termosfären eller Ionosfären;
(e) Exosfären.
(a) Troposfären:
Det lägsta lagret av atmosfären som ligger närmast jordens yta är känt som troposfären. Alla levande organismer beror på detta lag för deras överlevnad. Det sträcker sig från 8 km. (nära polen) till 18 km. (nära ekvatorn). Denna zon innehåller mestadels kväve (N2), syre (O2) och koldioxid (CO2) tillsammans med spår av andra inerta gaser.
Troposfären kännetecknas av en stadig minskning av temperaturen med höjdhöjning med en hastighet av omkring 6, 5 ° C per km. Vid det översta lagret av troposfären kan temperaturen gå ner till -60 ° C. Ett tunt lager på toppen av troposfären, vars temperatur är cirka -60 ° C och som skiljer troposfären från stratosfären är känd som tropopaus.
Några viktiga operationer som sker i denna sfär är följande:
(i) Människans rörelse mellan miljön och organismen.
(ii) Förändringar i väder och klimatförhållanden.
(b) Stratosfären:
Det atmosfäriska skiktet som ligger ovanför tropopausen är känd som stratosfären. Stratosfärens tjocklek är ca 62 km vid ekvatorn, 72 km vid polerna och sträcker sig upp till 80 km från jordens yta. Temperaturen på detta skikt varierar mellan -55 ° C och 5 ° C och det ökar med höjden i höjd.
Det här skiktet saknar vattenånga, dammskyer; Men ibland kan tunna moln bestående av små iskristaller ses. Huvuddelen av detta skikt kallas som ozonosfär inom stratosfären. Ozon bereds genom fotokemisk reaktion av syre enligt följande ekvationer:
O z + Solenergi → 2O
O2 + 0 → O3
Ozonskiktet fungerar som ett paraply och absorberar ultravioletta solstrålar. Därför skyddar den levande världen från skadlig effekt av UV-strålning. Faktum är att orsaken till att stratosfären blir varmare med ökande avstånd från jorden är att UV-strålningen absorberad av ozon omvandlas till värme.
Förutom ozon är andra kemiska ämnen som finns inom stratosfären: kväve (N2), syre (O2), framkallande syre (O), etc.
(c) Mesosfären:
Mesosfären ligger ovanför stratosfären och sträcker sig upp till 80-90 km över jordens yta. Temperaturen i detta skikt minskar med höjdhöjningen och når minimum -95 ° C vid högsta gräns. Skiktet vid vilket temperaturen blir -95 ° C är känd som mesopause. Lägre temperatur vid mesopaus är hänförlig till den lägre storleken av UV-strålning.
Den kemiska arten som finns inom mesosfären kan vara kväve (M 2 ), syre (O 2 ), kväveoxid (NO) etc. Detta skikt kännetecknas också av mycket lågt tryck.
(d) Jonosfär eller Thermosphere:
Detta lager ligger över mesosfären och sträcker sig upp till 500 km över jordens yta. Med höjdhöjd ökar temperaturen på detta lager. UV- och kosmisk strålning av solen orsakar jonisering av molekylerna eller atomerna närvarande i detta skikt, vilket ger ett stort antal joner, såsom syremolekylkatjon (02), syreatomkatjon (O + ), nitrosoniumjon (NO + ), etc.
O2 + hv → O2 + + e
O + hv → O + + e
Nej + hv → Nej + + e
Eftersom detta lager innehåller ett antal joner är det känt som jonosfär. Joner reflekterar radiovågor tillbaka till jordytan och gör det möjligt för oss att ha trådlös kommunikation. Eftersom det här skiktet innehåller mestadels joner som är mycket åtskilda, kan ljudfrekvenser med hög frekvens inte bäras.
(e) Exosfären:
Det översta lagret av atmosfären ovanför termosfären är känd som exosfär eller yttre utrymme. Detta lager sträcker sig upp till 1600 km från jordens yta. Eftersom det är närmare solen, är temperaturen mycket hög. Den innehåller bara atomer, som väte, helium etc.
(B) Atmosfärens sammansättning:
Atmosfären är den tjocka skyddande gasformiga manteln som omger jorden, som upprätthåller livet på jorden och sparar det från fientlig miljö i yttre rymden. Det är ett tjockt lager luktfria, färglösa och smaklösa gaser som hålls på jorden genom tyngdkraften. Hela atmosfären kan delas in i tre kategorier av beståndsdelar, nämligen huvudkomponenter, mindre komponenter och spårkomponenter.
Enligt Barry och Chorley (1976) innehåller huvudkomponenterna huvudsakligen kväve-, syre- och vattenångor, de mindre komponenterna innehåller argon och koldioxid och spårkomponenter innehåller gaser som neon, helium, metan, krypton, kväveoxid, väte, xenon, svaveldioxid, ozon, ammoniak, kolmonoxid, jod etc.
Mängden olika gaser varierar kraftigt med attityd. Atmosfärens densitet uppvisar en kraftig minskning med ökande höjd. Trycket minskar från en atmosfär vid havsnivån till 3 x 10 -7 atmosfär vid 100 km över havet.
På samma sätt varierar temperaturen från -100 ° C till 1200 ° C. Atmosfärens totala massa är ungefär 5x10 15 ton, vilket är nästan en miljondel av jordens totala massa. Temperaturprofilen för atmosfären visas i figur 7.1.
Energi balans:
Solen är den stora motorn (energikälla) som driver vindar på jordens atmosfär, havsströmmar, exogenetiska eller denudationella processer och upprätthåller livet i biosfären. Solflödesincidensen på jordens övre atmosfär är 1340 watt nr 2 min -1 . Om all denna energi absorberades av jorden, skulle den ha förångat för länge sedan. Men det finns olika komplexa mekanismer genom vilka jorden lyckas upprätthålla sin energibalans inom smala gränser och därigenom bibehåller optimala klimatförhållanden för att stödja livet.
Jorden absorberar cirka 65% av solenergiolyckan på den (dvs. 19, 5 kcal m -2 min -1 ) medan den spridar tillbaka i yttre rymden 35% (albedo) av solenergin.
Energitransporter spelar en avgörande roll i jordens strålningsbalans, som går igenom huvudsakligen tre mekanismer:
(a) Strålning av energi i den infraröda regionen från jorden.
(b) Ledning av energi genom interaktioner mellan atomer och molekyler.
(c) Konvektion av energi genom massiv luftcirkulation.
De senare två mekanismerna är ansvariga för värmeförlust från jordens yta genom transport till moln och följaktligen strålning från molnet. Från de inkommande skottens våglängds solstrålning (100%) skickas 35% tillbaka till yttre rymden (27% återspeglas från molnen + 2% reflekteras från marken + 6% utspridda från stoftpartiklarna i atmosfären och skickas tillbaka till rymden = 35%) absorberas 51% av jordens yta (17% från diffunderat dagsljus + 34% mottaget från direkt strålning) och 14% absorberas av atmosfären.
Jorden utstrålar energi från ytan i atmosfären genom långa vågor. Således förloras 23% energi (av 51%) genom direkt långvåg utgående jordbundsstrålning, 9% används i konvektion och turbulens och 19% spenderas genom avdunstning.
Atmosfären tar emot 14% av inkommande solstrålning och 34% från jordens yta genom olika processer. Således blir den totala energi som mottas av atmosfären från solen och jorden 48% som skickas tillbaka till yttre rymden:
Jorden tar emot energi direkt från solen men atmosfären mottar mest av sin värmeenergi från jordens strålning. Det kan noteras att atmosfären är mer eller mindre transparent för kortvågig solstrålning och därmed beter sig som fönsterglasrör som tillåter solljuset att komma in i rummet men stoppar de långa våglängdsradiationerna (infraröd strålning) för att fly från rummet.
På samma sätt tillåter atmosfären solstrålningen att nå jordens yta, men förhindrar utflödet av långvåglängd infraröd strålning från den nedre atmosfären. Denna effekt av atmosfär kallas grönhusseffekt som hjälper till att upprätthålla klimatet och temperaturen på jordens yta. Jordens genomsnittliga yttemperatur hålls runt 15 ° C på grund av absorptionen av det mesta av den infraröda strålningen (2-40 μ) med vattenånga (4-8 μ) och koldioxid (12-16, 3 μ).
Ökande jordbruks- och industriproduktion kan medföra en drastisk förändring i jordens strålningsbalans genom att ändra solstrålens storlek reflekterad och spridad tillbaka till atmosfären (albedo). Avskogning, jorderosion etc. bidrar också avsevärt till jordens energibalans.
Lastningen av partiklar i atmosfären antingen på grund av naturliga processer eller på grund av antropogena aktiviteter sänker atmosfärstemperaturen genom ökad spridning av solstrålning. Mörka partiklar kan absorbera ljus medan ljuspartiklar reflekterar ljus.
Den förra hjälper till att värma jordens atmosfär medan den senare tar bort värmen. Biosfärens autotrofer använder endast 0, 02% av den totala energibudget för biosfären för beredning av deras mat genom fotosyntes. Jordens strålningsbalans och dess atmosfär visas i figur 7.2 och en förenklad global strålning / värmebudget för jorden och atmosfären ges i tabell 7.1.
Tabell 7.1: Energibalans i atmosfären:
