Atmosfēra ir gāzu slānis ap Zemi. To notur Zemes gravitācija. Tā sastāv galvenokārt no slāpekļa (78,1 %). Tajā ir arī daudz skābekļa (20,9 %) un neliels daudzums argona (0,9 %), oglekļa dioksīda (~ 0,035 %), ūdens tvaiku un citu gāzu. Atmosfēra aizsargā dzīvību uz Zemes, absorbējot (uzņemot) saules ultravioletos starus. Tā padara mūsu dienas vēsākas un naktis siltākas.

Cietās daļiņas, tostarp pelni, putekļi, vulkāniskie pelni u.c., ir nelielas atmosfēras daļas. Tās ir svarīgas mākoņu un miglas veidošanā.

Atmosfēra nebeidzas konkrētā vietā. Jo augstāk virs Zemes, jo plānāka atmosfēra. Starp atmosfēru un kosmosu nav skaidras robežas, lai gan Karmana līniju dažkārt uzskata par robežu. 75 % atmosfēras atrodas 11 kilometru (6,8 jūdžu) attālumā no Zemes virsmas.

Sastāva papildinājums un mainība

Bez minētajām galvenajām gāzēm atmosfērā atrodas arī citi elementi un savienojumi, piemēram, neonā, hēlijs, ūdeņradis, metāni, slāpekļa oksīdi un ozons. Ūdens tvaiku daudzums ļoti mainās atkarībā no reģiona un laika — tropu gaisā tas var būt vairāk nekā 4 %, bet sausos reģionos gandrīz nav. Dažādu gāzu koncentrācijas, piemēram, oglekļa dioksīda, klimata pārmaiņu dēļ mainās un kopš rūpnieciskās revolūcijas ir palielinājušās.

Atmosfēras funkcijas

  • Aizsardzība pret starojumu: ozona slānis un citas vielas absorbē daļu bīstamā ultravioleto starojuma, kas var bojāt dzīvus organismus.
  • Temperatūras regulēšana: atmosfēra uztur siltumu, radot efektu, kas padara dienas vēsākas un naktis siltākas, kā minēts iepriekš.
  • Laika un klimata veidošanās: atmosfēras kustības (vēji), mākoņi un nokrišņi nosaka laika apstākļus; ilgtermiņā tās ietekmē arī globālo klimatu.
  • Elpošanai nepieciešamais gāzu avots: skābeklis un oglekļa dioksīds ir dzīvībai svarīgas gāzes.
  • Fiziska aizsardzība: atmosfēra sadedzina vai iznīcina daudzus kosmiskos iekrītējus (meteoroīdus), pirms tie sasniedz virsmu.
  • Savienojumi un komunikācija: radio signāli ceļo un atstarojas, īpaši pateicoties jonosfērai (daļa no termasfēras), kas ir svarīga radiosakariem.

Slāņi īsumā

Atmosfēru parasti iedala vairākos slāņos pēc temperatūras un fizikālajām īpašībām:

  • Troposfēra (no zemes līdz ~8–11 km): šeit notiek lielākā daļa laikapstākļu, tajā koncentrējas aptuveni 75 % atmosfēras masas. Temperatūra samazinās ar augstumu.
  • Stratosfēra (~11–50 km): tajā atrodas ozona slānis, kas absorbē UV starus; temperatūra šajā slānī palielinās ar augstumu.
  • Mezosfēra (~50–85 km): temperatūra atkal krīt, un šeit sadedzina lielākās meteoroīdu daļas.
  • Termosfēra (~85–600 km): ļoti reti, temperatūra var būt ļoti augsta, šajā slānī atrodas jonosfēra, kas ietekmē radioviļņu izplatīšanos, un auroras parādības.
  • Egzosfēra (virs ~600 km): pāreja uz starpplanētu telpu; gāzu molekulas ir ļoti retas un pakāpeniski pāriet kosmosā.

Cietās daļiņas un mākoņu veidošanās

Jau minētās cietās daļiņas (aerosoli) — putekļi, pelni, sāls kristāli u.c. — darbojas kā kondensācijas un sasalšanas centri, ap kuriem veidojas mākoņi. Bez šiem centriem mākoņu pilieni neveidotos tik viegli, un nokrišņu režīmi varētu būt citādi. Piemēram, vulkāniskas izvirdumu dēļ atmosfērā nonākošie pelni var īslaicīgi atdzesēt planētu, atstarojot saules starojumu.

Cik tālu stiepjas atmosfēra un kur beidzas Zeme?

Atmosfēra pakāpeniski kļūst arvien retāka, un nav skaidras "robežas" starp atmosfēru un kosmosu. Daudzi zinātniskie un tehniskie standartizējumi izmanto Karmana līniju (~100 km virs zemes) kā aptuvenu robežu starp atmosfēru un kosmosu, taču gāzu molekulas un nākamās ietekmes tur tiek novērotas arī daudz lielākā augstumā. Kā minēts, aptuveni 75 % atmosfēras masas atrodas 11 km tuvumā zemes virsmai.

Cilvēka ietekme un aktuālie izaicinājumi

Rūpniecība, transportlīdzekļi, lauksaimniecība un citi cilvēka procesi maina atmosfēras sastāvu. Palielināts oglekļa dioksīda un citu siltumnīcefekta gāzu daudzums pastiprina siltumnīcefekta efektu, kas savukārt rada globālas klimata pārmaiņas — sasilšanu, mainīgas nokrišņu shēmas un biežākas ekstrēmas laikapstākļu parādības. Arī gaisa piesārņojums (smalkās daļiņas, sērvielu savienojumi) ietekmē veselību un ekosistēmas. No otras puses, starptautiskas sadarbības rezultātā (piem., ozona slāņa aizsardzības līgumi) ir panākti uzlabojumi noteiktu kaitīgu vielu samazināšanā.

Kopsavilkums

Atmosfēra ir dzīvībai svarīgs, dinamisku procesu vadīts gāzu un daļiņu slānis ap Zemi. Tā nodrošina skābekli, regulē temperatūru, veido laikapstākļus, aizsargā no bīstama starojuma un meteoroīdiem, kā arī ļauj notikt sarežģītām biogeokīmiskām ciklām. Sapratne par tās struktūru, funkcijām un cilvēka ietekmi palīdz labāk sagatavoties un mazināt negatīvās sekas nākotnē.