Az atmoszféra (légkör) a Földet körülvevő gázburok. Az atmoszféra a Földhöz rendelhető anyag tömegének kevesebb, mint 0,0001 %-át (5, kg)

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az atmoszféra (légkör) a Földet körülvevő gázburok. Az atmoszféra a Földhöz rendelhető anyag tömegének kevesebb, mint 0,0001 %-át (5, kg)"

Erik Kerekes
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Atmoszféra

2 Az atmoszféra (légkör) a Földet körülvevő gázburok. Az atmoszféra a Földhöz rendelhető anyag tömegének kevesebb, mint 0,0001 %-át (5, kg) teszi ki, ennek ellenére meghatározó szerepe van a földi élet szempontjából. Legfontosabb funkciói: - a Föld hőmérsékletének szabályozója, - széndioxid-forrás a fotoszintézishez, - oxigénforrrás az élő szervezetek energiatermeléséhez (a légzéshez), - nitrogénforrás (a N 2 természetes és mesterséges átalakítása révén), - a vízkörforgás közvetítő közege, - a földi élet védelmezője : - elnyeli a kozmikus sugárzást, - elnyeli a Nap nem kívánatos sugárzását, - átengedi a Nap hasznos sugárzását. Papp, 2008

között mezoszféra (50-80 km, a hőmérséklet -140 o C-ig csökken) sztratoszféra (10-50 km, a levegő száraz, a hőmérséklet nő, felső

3 Az atmoszféra felépítése Légnyomás a tengerszinten 1000 hpa (bar), 30 km magasságban 1 hpa (mbar) A légkör felosztása: ionoszféra ( km) elektromosan töltött, a rádióhullámokat visszaveri termoszféra ( km, itt jönnek létre az aurórák km között mezoszféra (50-80 km, a hőmérséklet -140 o C-ig csökken) sztratoszféra (10-50 km, a levegő száraz, a hőmérséklet nő, felső határán van az ózonréteg) troposzféra (0-10 km, itt van a felhőképződés, a hőmérséklet és a nyomás gyorsan csökken, pl km magasságban 60 o C)

4 Composition of Nebula Faure 1998

5 A Föld atmoszférájának kialakulása és összetétele: Föld csillagászati adottságai (Naptól való távolság, méret), geológiai folyamatok (elsődleges, másodlagos differenciáció - szilárd és likvid), és bioszféra aktivitása alapvető szerepet játszottak. Nyomás a Földhöz képest a Vénuszon ~100x-os, a Marson pedig ~1/200-a. oka: a bolygók hőmérséklete és tömege. Összetételi különbség: Föld légkörében ~21% O 2, alig 0.04% CO 2, Vénuszon és Marson oxigén csak nyomokban, Vénusz: 96% CO 2, 3% N 2, 1% (SO 2, Ar, H 2 O, O 2, CO, H 2 S, H 2 SO 4, HCl, HF, ózon) Mars: 95% CO 2, 3% N 2, 1.5% Ar, 0,5% (O 2, CO, H 2 O, NO x, ózon), A földi légkör sajátossága: CO 2 nyomás 1000x kisebb, míg az O 2 nyomás ~1000x nagyobb, mint a Föld Naprendszeren belül elfoglalt helyzete és tömege alapján a szomszédos bolygók értékeiből interpolálva az várható lenne. További földi jellegzetesség: nagy N tartalom. A Föld fizikai és geokémiai adottságai alapján (T, oxigénnyomás, tengervíz ph) stabil állapotú N csak az óceánvízben oldott nitrát-ionok formájában fordulhatna elő. A földi légkör vegyi összetétele így ellentmond a kémiai egyensúlyi szabályoknak.

6 Első atmoszféra (hádeikum) A Föld anyagát adó ősbolygó kezdetben háromfázisú diszperz rendszer volt. A protoplanétában a legnagyobb sűrűségű és méretű aeroszol-részecskék középen helyezkedtek el. Az aeroszol az ősbolygó középpontjából távolodva fokozatosan higult, és bizonyos távolságban gáz halmazállapotúvá vált. Ez az elsődleges őslégkör H 2 -ből, He-ból állt. Composition - H 2, He relatively rare on Earth compared to other places in the universe probably lost to space early in Earth's history due to Earth's gravity is not strong enough to hold lighter gases Earth still did not have a differentiated core (solid inner/liquid outer core) which creates Earth's magnetic field (magnetosphere=van Allen Belt) which deflects solar winds. Once the core differentiated the heavier gases could be retained.

Második atmoszféra (archaikum, proterozoikum) The Earth melted and formed magma ocean, and it degassed volatiles from its interior through the hot and molten surface.

7 Második atmoszféra (archaikum, proterozoikum) The Earth melted and formed magma ocean, and it degassed volatiles from its interior through the hot and molten surface. CO 2, N 2, NH 3, CH 4 CO, H 2 S and H 2 O vapor were the principal gases that accumulated above the hot surface. H 2 O vapor could have condensed to liquid but did not build up into an extensive early ocean, being more likely to revaporize as impacts continued. A dominant outlet was by volcanic vents, some being released into any H 2 O bodies, similar to the modern "black smokers" in today's oceans. This atmosphere was very different from what we breathe today; reducing atmosphere of methane, ammonia, and other gases which would be toxic to H 2, He most life on our planet today. Produced by outgassing of the initial atmosphere T? and formation of the oceans - partial melting and differentiation of the Earth would have also allowed the release of gaseous compounds formed and trapped in the interior. (A mai atmoszféra <1% kéreg (köpeny) kigázosodást tartalmaz.) The Earth's atmosphere for at least the first two billion years was very oxygen-poor and hence reducing. In time, N 2 became the dominant constituent of the atmospheric envelope that extended as a thick shell around the solid Earth. Methane, ammonia and carbon dioxide persisted for some time. The carbon dioxide was utilized in part by organisms that developed photosynthesis capability.

8 Üstökösök szerepe Perhaps the Earth acquired some of its H 2 O from comets colliding with the Earth and melting in the upper atmosphere some astronomers have argued that as many as 15 million small comets (house-sized and smaller) might be adding water to the atmosphere every year controversial and concrete evidence for the existence of these comets has not yet been found. The Earth s ancient atmosphere was probably highly enriched in CO 2 - perhaps as much as 100 times the present amount. This may have been an important way the early Earth surface was warmed since astronomers theorize that the young Sun was only 80 % as bright as it is today, which would cause glacial conditions across the globe under our present atmosphere. Very little oxygen in the early atmosphere. Atmospheric oxygen appears to be primarily a product of photodissociation of H 2 O vapor and photosynthesis produced by later evolving cyanobacteria and eventually plants.

Az oxigén kialakulása Oxigén két forrása: - UV sugárzás hatására a víz fotodisszociációjából a H a világűrbe szökik, az O egy részéből ózon lesz - a növényzet kialakulása után a fotoszintézis során

9 Az oxigén kialakulása Oxigén két forrása: - UV sugárzás hatására a víz fotodisszociációjából a H a világűrbe szökik, az O egy részéből ózon lesz - a növényzet kialakulása után a fotoszintézis során Urey-szint = 0,1% PAL; az ózonréteg miatt a fotodisszociáció leáll; 2,7 3 Md éve, m magas vízoszlop alatt kialakul az élet (cianobaktérium); fotoszintézis O keletkezés; szárazföldi üledékek oxidációja (1,8 2 Md éves vörös üledékek); óceánban Fe 2+ oxidációja (sávos Fe-érc) Pasteur-szint = 1% PAL; a primitív szervezetek áttérnek a fermentációról a légzésre (távlat a biológiai evolúcióban: energia, keringés, emésztés, idegrendszer); 0,6 0,7 Md év (proterozoikum vége); már 30 cm vízréteg elegendő a pusztító UV sugárzás ellen; a tengerekben kialakul a gazdag lágytestű fauna (Ediacara) O-tartalom nő ózonoszféra a szárazföldek fölé is védő ernyőként terül Szárazulati szint = 10% PAL; a szilur végén (420 M év) a halálos UV sugarak elnyelése olyan mértékű, hogy az élővilág kiléphet a szárazföldre; első ismert szárazföldi növénymaradványok Mai szint = 100% PAL; a karbon végére (300 M év); kialakul a Földön a CO 2 O 2 önszabályzó rendszer

10 Föld kora CO 2 beépülés kezdete üledékbe legősibb sztromatolit sávos Fe formáció (Fe 2+ ) legidősebb vörös sáv sok vörös sáv sok karbonát első jégkorszak globális jégkorszak sok sztromatolit első baktérium, prokarióták első eukarióta?első biogén karbonát? fotoszintézis első fotoszintetizáló baktérium Hadaikum Archaikum Proterozoikum Kémiai evolúció Biológiai evolúció Lemez tektonika első csontvázas első metazoa SZÉN-DIOXID NITROGÉN Geológiai időben a légkör fokozatosan telítődött O-val a CO 2 rovására HIDROGÉN OXIGÉN Millió év Although some information is redundant in this chart which concentrates on Precambrian history, there are other new entries which may add to your understanding of this time span which covers nearly 90% of Earth history.

12 fermentáció légzés H 2 He N 2 NH 3 CH 4 CO 2 H 2 O N 2 NH 3 CH 4 CO 2 N 2 O 2 CO 2 H 2 O Ar (eltelt idő!!!) 2.8. ábra. Az atmoszféra és a hidroszféra evolúciójának főbb fázisai Papp Kümmel 1992 Papp Kümmel, 1992

13 Modern atmoszféra: részecske koncentráció kicsi, gerjesztett állapot (Nap), oxidatív Troposzféra: agyagcsere közvetítő (lito-, hidroszféra) +CO, S- és N- vegyületek, CO2 növekedés (természetes és antropogén) lebegő szilárd és folyékony részecskék + nyomelemek: Ne, He, Kr (0,002 tf%) ábra. A modern atmoszféra szerkezete és kémiai összetétele Papp Kümmel, 1992

14 Modern atmoszféra: N és O számára rezervoár, oxigén konstans az elmúlt 1 milliárd évben, CO 2, CH 4 növekedés metán-klatrát N 2 O Brownlow, 1996

Degassing A mai atmoszféra <1% kéreg (köpeny) kigázosodást tartalmaz (He) During accretion, large bodies are efficiently degassed on impact (left), yet noble gas measurements suggest that reservoirs

15 Degassing A mai atmoszféra <1% kéreg (köpeny) kigázosodást tartalmaz (He) During accretion, large bodies are efficiently degassed on impact (left), yet noble gas measurements suggest that reservoirs within Earth s mantle remain volatile-rich today (left). Possible causes include equilibration between a magma ocean and an early massive atmosphere, or incorporation of undegassed material into the mantle, perhaps from an early stage of accretion. Any model describing the evolution of the mantle must account for why different regions in the mantle preserve distinct geochemical signatures in a dynamic convecting regime. (Ballentine, Science 296, 2002)

Hasonló dokumentumok

Atmoszféra és hidroszféra

Atmoszféra és hidroszféra Atmoszféra Composition of Nebula Faure 1998 A Föld atmoszférájának kialakulása és összetétele: Föld csillagászati adottságai (Naptól való távolság, méret), geológiai folyamatok