Dünyanın atmosferi, dünyanın yerçekimi tarafından tutulan, dünya gezegenini çevreleyen bir gaz tabakasıdır. Yaklaşık 5 katrilyon metrik tonluk bir kütleye sahiptir. Kuru hava kabaca (hacimce) %78.08 nitrojen, %20.95 oksijen, %0.93 argon, %0.038 karbondioksit ve eser miktarda diğer gazları içerir. Hava ayrıca ortalama olarak yaklaşık %1 oranında değişken miktarda su buharı içerir. Atmosfer, ultraviyole güneş ışınımını emerek, ısı tutma (sera etkisi) yoluyla yüzeyi ısıtarak ve gündüz ve gece arasındaki aşırı sıcaklıkları azaltarak dünyadaki yaşamı korur.
Atmosferin kütlesinin dörtte 3’ü yaklaşık 11 km’dir. (6,8 mil;36.000 ft) yüzeyden. Atmosfer, artan irtifa ile daha ince ve daha ince hale gelir, atmosferde kesin bir sınır yoktur ve uzaya girer. 120km(75mi) irtifa, uzay aracının atmosfere yeniden girişi sırasında atmosfer etkilerinin fark edilir hale geldiği sınırı işaretler. 100km(62mi)’deki Karman çizgisi de genellikle atmosfer ve uzayın sınırı olarak kabul edilir.
ATMOSFERİN YAPISI: –
Ana katmanlar:
Dünya’nın atmosferi beş ana katmana ayrılabilir. Bu katmanlar esas olarak sıcaklığın irtifa ile artması veya azalması ile belirlenir. En düşükten en yükseğe, bu katmanlar şunlardır:
Troposfer:
Troposfer yüzeyden başlar ve kutuplarda 7 km (23.000 ft) ve ekvatorda 17 km (56.000 ft) arasında, hava durumuna bağlı olarak biraz değişiklik gösterir. Yerdeki güneş ısıtması, troposferde yükseklikle birlikte sıcaklıkların düşmesine neden olur. Bu, dikey karıştırmayı teşvik eder (dolayısıyla adının kökeni, çevirme veya devirme anlamına gelen Yunanca “trope” kelimesinden gelir). Troposfer, atmosfer kütlesinin kabaca %80’ini içerir. Tropopoz, troposfer ve stratosfer arasındaki sınırdır.
Stratosfer:
Stratosfer, tropopozdan yaklaşık 51 km’ye (32 mil; 170.000 ft) kadar uzanır. Sıcaklık yükseklikle artar, bu da türbülansı ve karışmayı kısıtlar. Stratosfer ve mezosfer arasındaki sınır olan stratopoz, tipik olarak 50 ila 55 km’dir (31 ila 34 mi; 160.000 ila 180.000 ft). Buradaki basınç, deniz seviyesinin 1/1000’i kadardır.
Mezosfer:
Mezosfer yaklaşık 50 km’den (31 mi; 160.000 ft) 8085 km’ye (5053 mi; 260.000280.000 ft) kadar uzanır. Sıcaklık yükseklikle azalır ve üst mezosferde 100 C’ye (148,0 F; 173.1 K) ulaşır. Burası aynı zamanda çoğu meteorun atmosfere girerken yandığı yerdir. Mezopoz, termosfer ile mezosfer arasındaki sınırı belirleyen minimum sıcaklıktır. 100 C (148,0 F; 173,1 K) sıcaklığıyla dünyanın en soğuk yeridir.
termosfer:
Bu katman mezopozda başlar ve 640 km’den (400 mi; 2.100.000 ft) daha fazla devam eder. Sıcaklık, termopoza kadar yükseklikle artar ve daha sonra yükseklikle sabittir. Bu katmanın sıcaklığı 1,500 C’ye (2,730 F) yükselebilir, ancak gaz molekülleri o kadar uzaktadır ki, sıcaklık olağan anlamda iyi tanımlanmamıştır. Uluslararası Uzay İstasyonu bu katmanda 320 ila 380 km (200 ve 240 mi) arasında yörüngede döner. Termosferin üst kısmı, ekzobaz adı verilen ekzosferin alt kısmıdır. Yüksekliği güneş aktivitesine göre değişir ve yaklaşık 350800 km (220500 mi; 1,100,0002,600,000 ft) arasında değişir.
Ekzosfer:
Dünya atmosferinin en dış tabakası, ekzobazdan yukarı doğru uzanır ve manyetosfere veya güneş rüzgarına girip çıkabilen serbest hareket eden parçacıklar içerir. Esas olarak hidrojen ve helyumdan oluşur. Ekzosferin yoğunluğu o kadar düşüktür ki, parçacıklar birbiriyle çarpışmadan yüzlerce km yol kat edebilir.
DİĞER KATMANLAR:-
Sıcaklık tarafından belirlenen beş ana katman içinde, diğer özellikler tarafından belirlenen birkaç katman vardır.
Stratosfer ozon tabakasını içerir. Bu katmanda ozon konsantrasyonları milyonda 2 ila 8 kısımdır; bu, alt atmosferdekinden çok daha yüksek ama yine de atmosferin ana bileşenlerine kıyasla çok küçüktür. Kalınlığı mevsimsel ve coğrafi olarak değişse de, esas olarak stratosferin alt kısmında yaklaşık 1535 km (9.322 mi; 49.000110.000 ft) bulunur. Atmosferimizdeki ozonun yaklaşık %90’ı stratosferde bulunur.
Atmosferin güneş radyasyonu tarafından iyonize edilen kısmı olan iyonosfer, 50 ila 1.000 km (31 ila 620 mi; 160.000 ila 3.300.000 ft) arasında uzanır ve tipik olarak hem ekzosfer hem de termosfer ile örtüşür. Manyetosferin iç kenarını oluşturur. Pratik önemi vardır, çünkü örneğin Dünya üzerindeki radyo yayılımını etkiler. Auroralardan sorumludur.
Atmosfer, içindeki gazların iyi karışıp karışmadığına göre de tanımlanabilir. Homosferde atmosferin kimyasal bileşimi moleküler ağırlığa bağlı değildir çünkü gazlar türbülansla karışır. Türbopause’un üzerinde yaklaşık 100 km’de (62 mi; 330.000 ft) (esas olarak mezopoza karşılık gelir), bileşim değişen irtifa ile. Bunun nedeni, parçacıkların birbirleriyle çarpışmadan hareket edebilecekleri mesafenin, karışmaya neden olabilecek hareketlerin boyutundan çok daha büyük olmasıdır. Bu karıştırma eksikliği, gazların moleküler ağırlığa göre katmanlaşmasına izin verir, oksijen ve azot gibi daha ağır olanlar sadece heterosferin dibine yakın bulunur. Heterosferin üst kısmı neredeyse tamamen en hafif element olan hidrojenden oluşur.
Atmosferin Dünya yüzeyindeki ortalama sıcaklığı, referansa bağlı olarak 14 C (57 F; 287 K) veya 15 C (59 F; 288 K)’dir.
BASINÇ VE KALINLIK:-
Deniz seviyesinde ortalama atmosfer basıncı, yaklaşık 1 atmosfer (atm) = 101,3 kPa (kilopaskal) = 14,7 psi (inç kare başına pound) = 760 torr = 29,9 inç cıvadır (sembol Hg). Toplam atmosferik kütle 5.14801018 kg’dır (1.1351019 lb).
Atmosfer basıncı, basıncın ölçüldüğü noktanın üzerindeki havanın toplam ağırlığıdır. Hava basıncı yere ve zamana göre değişir, çünkü yeryüzünün üzerindeki hava miktarı (ve ağırlığı) yere ve zamana göre değişir. Bununla birlikte, Dünya yüzeyinin bir metrekaresinin üzerindeki havanın ortalama kütlesi, toplam hava miktarından ve Dünya’nın yüzey alanından hesaplanabilir. Toplam hava kütlesi 5148,0 teraton ve alan 51007.2 megaektardır. Böylece 5148.0/510.072 = 10.093 ton (9.934 LT; 11.126 ST/metrekare veya 14.356 pound/inç kare (98.98 kPa)). Bu, 101.325 kPa veya 14.696 psi olan resmi olarak standartlaştırılmış birim atmosferin (1 atm) yaklaşık %2.5 altındadır ve deniz seviyesinde değil, Dünya’nın arazisi tarafından şekillendirilen atmosferin ortalama tabanındaki ortalama basınca karşılık gelir.
Atmosferik yoğunluk yükseklikle sabit kalsaydı, atmosfer aniden 7.81 km’de (25.600 ft) sona ererdi. Bunun yerine, yoğunluk yükseklikle azalır ve yaklaşık 5.6 km (18.000 ft) yükseklikte %50 düşer. Karşılaştırma için, en yüksek dağ olan Everest Dağı, 8.8 km’de (29.000 ft) daha yüksektir, bu nedenle hava, zirvede deniz seviyesine göre yarısından daha az yoğundur. Bu nedenle ek oksijen olmadan tırmanmak çok zordur.
Bu basınç düşüşü yaklaşık olarak üsteldir, öyle ki basınç her 5.6 km’de (18.000 ft) yaklaşık olarak yarı yarıya azalır ve her 7.64 km’de (25.100 ft) %63.2 (1 1 / e = 1 0.368 = 0.632) azalır. 70 km’nin altındaki atmosfer (43 mil; 230.000 ft). Bununla birlikte, atmosferik sütun boyunca sıcaklık, ortalama moleküler ağırlık ve yerçekimindeki değişiklikler nedeniyle, atmosfer basıncının irtifaya bağımlılığı, yukarıda listelenen katmanların her biri için ayrı denklemlerle modellenir. Ekzosferde bile, atmosfer hala mevcuttur. Bu, atmosferik sürüklenmenin uydular üzerindeki etkileriyle görülebilir.
Özetle, yukarıdaki referanslardaki irtifaya göre basınç denklemleri, atmosferik kalınlığı tahmin etmek için doğrudan kullanılabilir. Ancak, aşağıdaki yayınlanmış veriler referans olarak verilmiştir:
Atmosferin kütlece %50’si 5,6 km (18.000 ft) irtifanın altındadır. Atmosferin kütlece %90’ı 16 km (52.000 ft) yüksekliğin altındadır. Ticari uçakların ortak irtifası yaklaşık 10 km (33.000 ft) ve Mt. Everest’in zirvesi deniz seviyesinden 8.848 m (29.030 ft) yüksekliktedir. Atmosferin kütlece %99,99997’si 100 km’nin (62 mi; 330.000 ft) altındadır, ancak bunun üzerindeki nadir bölgede auroralar ve diğer atmosferik etkiler vardır. 1963’teki en yüksek X-15 uçağı uçuşu, 354.300 ft (108.0 km) yüksekliğe ulaştı.
Kuru atmosfer bileşimi, hacimce ppmv: hacimce milyonda parça Gaz Hacim Azot (N2) 780.840 ppmv (%78.084) Oksijen (O2) 209.460 ppmv (%20.946) Argon (Ar) 9.340 ppmv (%0.9340) Karbon dioksit (CO2) 383 ppmv (%0,0383) Neon (Ne) 18,18 ppmv (%0,001818) Helyum (He) 5,24 ppmv (%0,000524) Metan (CH4) 1,745 ppmv (%0,0001745) Kripton (Kr) 1,14 ppmv (%0,00114) Hidrojen (H2) 0,55 ppmv (%0,00055) Azot oksit (N2O) 0,3 ppmv (%0,000003) Ksenon (Xe) 0,09 ppmv (9×106%) Ozon (O3) 0,0 ila 0,07 ppmv (%0 ila 7×106%) Azot dioksit (NO2) ) 0,02 ppmv (2×106%) İyot (I) 0,01 ppmv (1×106%) Karbon monoksit (CO) 0,1 ppmv Amonyak (NH3) izi Yukarıdaki kuru atmosfere dahil değildir: Su buharı (H2O) tam dolunun üzerinde ~%0,40 atmosfer, tipik olarak yüzeyde %1-4
