ATMOSFERA TERESTRA

Atmosfera este invelisul gazos al Terrei, ea participand o data cu pamantul la miscarea de rotatie si la cea de revolutie. Aerul ,,pur” este incolor, inodor, insipid si, drept consecinta, elastic, compresibil si expansibil.

• ea se mentine in jurul planetei datorita fortei de atractie gravitationala, care scade in raport de patratul distantei;

• asupra sa actioneaza forta centrifuga, generata de miscarea de rotatie a globului, care creste proportional cu departarea de axa de rotatie, tinzand sa slabeasca forta de atractie;

• grosimea si forma atmosferei este modificata temporar de mareele solare si lunare, precum si de propriile oscilatii termice periodice (diurne si anuale);

ORIGINEA ATMOSFEREI

• informatiile astronomice indica faptul ca, atmosfera primara a Pamantului s-a format odata cu nasterea Sistemului Solar, acum cca. 4,6 miliarde de ani. Se stie ca, stelele sunt alcatuite din hidrogen, care are o intensitate a energiei sale foarte mare;

• Prin procesele de fuziune nucleara, atomii de hidrogen se transforma intr-un element mai greu, in heliu; fuziunea nucleara continuand miliarde de ani, hidrogenul se imputineaza, iar heliul devine dominant;

• In conditiile de temperatura ridicata si presiune enorma existente in stele, heliul poate si el fuziona intr-un element mai greu, in carbon.

• In interiorul stelelor foarte mari, procesul de fuziune continua pana cand o explozie puternica, o supernova, adica un prim ,,bum”, spulbera elementele nou formate in spatiul cosmic, unde se amesteca cu gazele si praful interstelar formand o nebuloasa;

• Sub influenta propriei forte gravitationale, o mare masa a nebuloasei se concentraza in centrul sau si norul incepe sa se roteasca si sa primeasca o forma elipsoidala;

• Concentrarea treptata a gazelor in centrul sau si comprimarea lor duc la cresterea temperaturii si la declansarea a noi reactii de fuziune, formandu-se astfel, o noua stea. La periferia norului, resturile gazoase ale nebuloasei, se ciocnesc unele de altele ce duc la aparitia planetelor.

In campul gravitational si electro-magnetic al planetelor se produce o concentratie a materiei gazoase ramase, luand astfel nastere atmosfera planetelor, ca rezultat al resturilor gazoase a nebuloasei initiale.

Dupa alte ipoteze, atmosfera terestra a aparut ca urmare a racirii treptate a Pamantului, cand gazele captive din interiorul fierbinte al planetei, au fost eliminate prin eruptii vulcanice, izvoare termale si descompuneri chimice, rezultnd vapori de apa (85 %), dioxid de carbon (10 %) si azot;

Atmosfera racindu-se treptat, vaporii de apa s-au condensat, s-au format norii, din care au cazut precipitatii, in urma carora a luat nastere invelisul lichid al Terrei - hidrosfera;

Aparand apa, cantitati importante de CO2 se dizolva in apa oceanelor, care astazi este principalul furnizor de CO2 al atmosferei, iar o parte a dioxidului de carbon a fost fixat in rocile carbonatice, in calcare (CO3Ca = CaO + CO2). Se poate spune ca, atmosfera terestra a parcurs o evolutie indelungata, legata de evolutia planetei, modificandu-si compozitia datorita schimbarilor petrecute la suprafata terestra.

Limitele atmosferei

L a p a rt e a i n fe r i o a ra , atmosfera se intrepatrunde cu celelalte invelisuri ale globului, cu litosfera, hidrosfera, biosfera, intrucat aerul patrunde in crapaturile si porii rocilor, a solului, in apa, precum si printre organismele vii;

Limita superioara a atmosferei este dificil de trasat, deoarece intre atmosfera si spatiul cosmic, nu este o limita bine definita, trecerea facandu-se treptat, prin rarefierea din ce in ce mai mare a particulelor gazoase;

Se considera ca, limita superioara a atmosferei - limita pana la care se manifesta procesele si fenomenele specifice amestecului de gaze (ex. aurorele polare, care se formeaza in urma ionizarii aerului rarefiat al termosferei, prin bombardarea moleculelor si atomilor acestuia de catre corpusculii electrizati, de mare energie, emisi de Soare. Limita superioara a acestor fenomene este situata la circa 1200 - 1800 km.

Trebuie stiut faptul ca, moleculele, atomii si ionii gazelor din stratele periferice ale atmosferei, in special ai hidrogenului si heliului, se deplaseaza foarte rapid atingand viteza critica de 11,2 km/s, viteza la care particulele scapa din campul de atractie al Pamantului, parasesc atmosfera si patrund in spatiul interplanetar;

Aceasta disipare se produce la altitudinea de 2500-3000 km, numita nivel de disipatie; astfel inaltimea de 2500-3000 km este considerata limita superioara a atmosferei, deoarece la acest nivel densitatea aerului se apropie de cea din spatiul interplanetar, care este asemeni vidului perfect;

Teoretic, limita superioara a atmosferei ar fi acolo unde forta gravitationala si cea centrifuga se echilibreaza;

Aceasta se situeaza la 28.000 km deasupra polilor si la 42.000 km deasupra ecuatorului, insa la aceste inaltimi nu putem vorbi de atmosfera, intrucat aerul este atat de rarefiat, particulele aflandu-se la distante atat de mari unele de altele, incat pare un vid perfect.

FORMA ATMOSFEREI

• Grosimea atmosferei este diferita in jurul Pamantului, ea prezentand grosimi mai mari la Ecuator, fiind mai turtita la poli din cauza miscarii de rotatie;

• Atractia exercitata de Soare si Luna determina in masa atmosferei miscari de flux si reflux (maree atmosferica), schimband periodic dimensiunile acesteia;

Dimensiunile si forma atmosferei sufera modificari in functie de incalzirea si racirea diferentiata a acesteia, si de presiunea exercitata asupra ei de catre vantul solar, ea fiind comprimata pe fata luminata de astru si alungindu-se in partea intunecata, primind astfel o forma ovoida;

Forma atmosferei in straturile inferioare este similara cu cea a Pamantului (elipsoid de rotatie), insa turtirea ei la poli si bombarea la Ecuator este mai accentuata;

In jurul anului 1960 V.G.Fesenkov sustinea ca atmosfera ar avea o forma de para, deci nu elipsoidala, idee confirmata ulterior, de cercetarile facute cu satelitii meteorologici, care au indicat o forma turtita spre Soare a centurilor de radiatii in jurul Pamantului, turtire generata de ,,vantul solar”.

• Forma elipsoidala a atmosferei inferioare a fost atestata prin masuratorile directe intreprinse de T.de Bort asupra limitei superioare a troposferei, mai inalta la Ecuator (10-12 km) si mai joasa in regiunile polare (6-8 km) deoarece:

1. forta centrifuga, din ce in ce mai mica, de la Ecuator catre poli, actioneaza mai puternic asupra atmosferei (mediu cu densitate scazuta), decat deasupra litosferei (mediu cu densitate ridicata).

2. excesul de caldura si umezeala, din atmosfera regiunilor ecuatoriale, genereaza in permanenta intense miscari de convectie ascendenta,

Masa atmosferei

• Calculele stiintifice arata ca, masa atmosferei este de 5,147 x 1015 tone, adica de un milion de ori mai mica decat masa Pamantului, care este de 5,98 x 1027 tone;

• O data cu cresterea altitudinii, masa atmosferei scade ca urmare a scaderii presiunii si densitatii aerului;

• Astfel, la nivelul marii, masa unui metru cub de aer este de 1,293 kg, la 12 km inaltime este 319 g, la 25 km de 43 g, la 40 km de 4g;

• Ca urmare, 50 % din masa acestui invelis este concentrata sub inaltimea de 5 km, iar pana la inaltimea de 29 km, este concentrata aproape intreaga atmosfera, adica 97 %.

COMPOZITIA ATMOSFEREI

• Grecii antici considerau aerul ca fiind un element chimic simplu. Aceasta conceptie a fost infirmata abia in secolul al XIX-lea cand A.L. Lavoisier a separat, identificat si denumit principalele doua gaze care compun aerul atmosferic: azotul si oxigenul;

• Ulterior Gay-Lussac a stabilit proportiile volumetrice ale celor doua gaze (79,2 % azotul si 20,8 % oxigenul), demonstrand totodata prezenta in cantitati variabile a CO2, NH3 si vaporilor de apa;

• In anul 1882 savantul englez Rayleigh impreuna cu W. Ramsay, descopera argonul, heliul, kriptonul, neonul, xenonul si radonul;

Nr.crt. Denumirea gazelor Proportia de volum (%)1 Azot 78,08

2 Oxigen 20,953 Argon 0,934 Dioxid de carbon 0,035 Heliu 0,016 Neon7 Hidrogen8 Kripton9 Xenon10 Ozon

Tabel. nr.1. Principalele componente ale aerului uscat