Din spatiul uscat al planetei, o parte este prea calda, alta prea rece, prea uscata sau prea arida; prea abrupta sau prea inalta pentru a ne fi de vreun folos. Trebuie sa recunoastem ca, in mare parte, este vina noastra. In termeni de adaptabilitate, oamenii sunt putin neajutorati.
Nu agream locurile fierbinti si suntem mult mai sensibili decat alte specii. In cele mai vitrege conditii, pe jos, fara apa intr-un desert fierbinte, majoritatea oamenilor intra in delir si se prabusesc la pamant. Suntem la fel de nepregatiti si pentru a face fata frigului. Generam caldura, dar pentru ca avem atat de putin par, nu suntem capabili sa o conservam. Chiar si pe o vreme relativ temperata, jumatate dintre caloriile pe care le ardem se duc pe mentinerea temperaturii corpului. Si avem o toleranta foarte mica – corpul trebuie mentinut in permanenta la o temperatura de 36-37°C – iar pentru asta e nevoie de energie.
Norocul nostru este ca avem atmosfera si ne tine de cald si ne protejeaza. Fara ea, Pamantul ar fi o bila inghetata, lipsita de viata, cu o temperatura medie de -50°C. In plus, atmosfera absoarbe sau respinge razele cosmice, particulele cu sarcina electrica si razele ultraviolete.
Atmosfera planetei noastre este practic 100% gazoasa si contine azot (nitrogen) in proportie de 78,2%, oxigen molecular diatomic (20,5%), argon (0,92%), dioxid de carbon (0,03%), ozon, oxigen monoatomic, azot monoatomic si alte gaze, praf si alte particule in suspensie.
De-a lungul timpului compozitia atmosferei s-a schimbat foarte mult, trecand prin mai multe faze intermediare. Nu doar compozitia chimica s-a schimbat ci si alte caracteristici precum densitate, grosime sau transparenta.
Compozitia chimica a influentat procesele climatice. In urma cu 4,56 miliarde de ani, hidrogenul si heliul erau deja prezente. Datorita densitatii si greutatii specifice scazute a acestor gaze, ele nu au mai putut fi atrase si retinute de planeta, disipandu-se treptat in spatiul cosmic.
Datorita racirii planetei si datorita activitatii vulcanice au fost aduse la suprafata diverse gaze, rezultate din reactiile chimice ale straturilor interne.
Lipsa precipitatiilor din acea perioada de formare se explica prin faptul ca in ciuda prezentei apei, inclusiv in stare de vapori de apa, suprafata fierbinte a Pamantului nu permitea condensarea acestora.
Radiatia ultravioleta a determinat o descompunere fotochimica a moleculelor de apa, a metanului si amoniacului, astfel acumulandu-se dioxid de carbon si azot. Gazele mai usoare, precum heliul si hidrogenul au urcat in straturile superioare ale atmosferei, ulterior disipandu-se in spatiu.
Gazele mai grele, precum dioxidul de carbon s-au dizolvat in mare parte in apa oceanelor. Oxigenul a aparut in urma cu 3,5 miliarde de ani, eliberat datorita activitatii de fotosinteza a bacteriilor.
Atmosfera are o masa de aproximativ 5,15 x 1018 kg, dintre care trei sferturi se afla in primii 11 km de suprafata. O data cu altitudinea, atmosfera devine mai subtire fara o limita precisa intre atmosfera si spatiul cosmic. Linia Karman, la 100 km sau 1,57% din raza Pamantului, este adesea folosita drept granita dintre atmosfera si spatiul cosmic.
Efectele atmosferice devin vizibile in timpul reintrarii navelor spatiale la o altitudine de aproximativ 120 km. Se pot distinge mai multe straturi in atmosfera, pe baza unor caracteristici precum temperatura si compozitia.
Straturile atmosferei
Atmosfera este impartita in cinci straturi inegale: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera.
Troposfera contine suficienta caldura si oxigen pentru a ne permite sa traim, dar pe masura ce urcam in straturile ei superioare, ea devine tot mai ostila vietii. Troposfera are la ecuator o grosime de 16 km iar in zonele temperate, doar 10 – 11 km. La o altitudine de 10 km, temperatura poate scadea si pana la -57°C.
Urmatorul strat este stratosfera. Atunci cand vedeti varful unui nor de aplatizandu-se, observati de fapt granita dintre troposfera si stratosfera. Dupa ce am parasit troposfera, temperatura urca din nou pana la circa 4°C, datorita efectelor absorbante ale ozonului, apoi scade brusc pana la -90°C in mezosfera inainte sa urce la 1500°C. Temperatura poate varia cu peste 500°C intre zi si noapte, desi trebuie mentionat ca la o asemenea altitudine “temperatura” devine un concept oarecum teoretic. Temperatura este in realitate doar o masura a activitatii moleculelor. La nivelul marii, moleculele de aer sunt atat de grele, incat o molecula se poate misca pe o distanta infima – cam a opta milioana parte dintr-un centimetru inainte sa se ciocneasca de alta. Pentru ca acestea se ciocnesc in permanenta, acestea transfera cantitati mari de caldura. Dar la o altitudine de 80 km aerul este atat de rarefiat incat oricare doua molecule nu intra aproape niciodata in contact. Astfel ca, desi fiecare molecula este foarte calda, interactiunile lor sunt putine si transferul de caldura este mic.
Termosfera este urmatorul strat si este situat intre 80 si 400-800 km. Mai este numita si ionosfera. Denumirea de „termo-” este legata de cresterea relativ brusca a temperaturii cu altitudinea, iar cea de „iono-” de fenomenul de ionizare a atomilor de oxigen si azot existenti, care astfel devin buni conducatori de electricitate si au influenta asupra transmisiilor radio. In partea superioara, temperatura ajunge pana la 1000°C.
Exosfera este ultimul strat, aflat la inaltimi mai mari de 800 km, unde aerul este extrem de rarefiat. Prin acest strat se face treptat trecerea spre vidul interplanetar, in care mai exista doar atomi de heliu si hidrogen.
Ce face ca Pamantul sa-si pastreze atmosfera?
Raspunsul este gravitatia – aceeasi forta care ne pastreaza ancorati pe Pamant. Si totusi, Pamantul pierde in permanenta atmosfera in spatiu. Moleculele din atmosfera noastra se misca constant, stimulare de lumina energizanta a Soarelui. Viteza de scapare gravitationala pe Pamant este putin peste 11 kilometri pe secunda. Daca Pamantul ar fi mai putin masiv, precum Marte, gravitatia ar fi mai slaba. Acesta este si un motiv pentru care Marte a pierdut cea mai mare parte a atmosferei sale.
Cu toate acestea, atmosfera Pamantului este aici pentru a ramane. Si asta este un lucru bun pentru ca ne protejeaza de radiatiile ultraviolete si ajuta la mentinerea unei temperaturi potrivite vietii, reducand extremele de temperatura intre zi si noapte.
Bibliografie:
Despre toate, pe scurt – De la Big Bang la ADN, Bill Bryson, editura Polirom.
https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/science/atmosphere-layers2.html
https://www.space.com/17683-earth-atmosphere.html
http://earthsky.org/earth/what-keeps-earths-atmosphere-on-earth
