Care sunt straturile atmosferei

Atmosfera Pământului este mult mai mult decât aerul pe care îl respirăm. Ea joacă un rol crucial în susținerea vieții deoarece protejează organismele împotriva radiațiilor solare nocive și menține, totodată, condițiile necesare pentru climatul planetei și pentru procesele biologice esențiale.

O călătorie de la suprafața Pământului în spațiul cosmic ar avea ca rezultat trecerea prin cinci straturi diferite, fiecare cu caracteristici foarte diferite. Care sunt acestea, dar și alte informații referitoare la atmosferă îți vom spune în cele ce urmează.

Ce este atmosfera

Termenul de atmosferă își are originea în limba greacă și provine de la ἀτμός (atmos), care înseamnă ceață, abur, și σφαῖρα (sfaira), care se traduce prin sferă. Uneori, atmosfera mai este denumită simplu „aer”. Atmosfera reprezintă, practic, învelișul de gaze sau de aerosoli (n.n. – particule microscopice de praf, funingine, fum sau substanțe chimice în suspensie) ale unui corp ceresc, care se întinde de la suprafața acoperită de oceane, uscat și gheață a unei planete și până în spațiu, la 10.000 km altitudine. În cazul nostru, corpul ceresc este Pământul.

Atmosfera conține, însă, și urme de substanțe solide și lichide fin divizate. Densitatea atmosferei scade către exterior deoarece atracția gravitațională a planetei noastre, care atrage gazele și aerosolii spre interior, este mai mare în apropiere de suprafață, aflăm de pe enciclopedia online Britannica. Este important de știut că atmosferele unor planete, precum Mercur, sunt aproape inexistente din cauza faptului că atmosfera primordială a scăpat de atracția gravitațională relativ scăzută a planetei și a fost eliberată în spațiu.

În cazul altor planete, cum ar fi Venus sau Marte, planetele exterioare gigantice ale sistemului solar și, bineînțeles, Pământul, s-a păstrat o atmosferă. În plus, atmosfera Terrei conține apă în fiecare dintre cele trei faze ale sale (solidă, lichidă și gazoasă), fiind vitală pentru dezvoltarea vieții pe planetă.

Din ce este alcătuită atmosfera

Primii greci priveau aerul ca pe o componentă fundamentală a universului, acesta fiind una dintre cele patru substanțe elementare alături de pământ, foc și apă. Cu toate acestea, la începutul anilor 1800, oameni de știință precum britanicul John Dalton au recunoscut că atmosfera era de fapt compusă din mai multe gaze distincte din punct de vedere chimic pe care au reușit să le separe și să le determine cantitățile relative din atmosfera inferioară.

Dalton a putut distinge cu ușurință componentele majore ale atmosferei, și anume azot, oxigen și o cantitate mică de incombustibil, care mai târziu s-a dovedit a fi argon. Cu toate că oxigenul este crucial pentru viața pe Pământ, acesta nu reprezintă componenta principală a atmosferei terestre. Potrivit site-ului de educație Vision Learning, atmosfera Pământului este compusă din aproximativ 78% azot, 21% oxigen, 0,93% argon, precum și 0,04% dioxid de carbon, hidrogen, neon, cripton, metan, heliu, precum și vapori de apă.

Cât de sus poate ajunge atmosfera

Mulți își pun, însă, întrebarea cât de sus se poate extinde atmosfera Pământului. Potrivit NASA, stratul superior al atmosferei Pământului – exosfera – se poate extinde până la 10.000 km deasupra căruia atmosfera și spațiul se amestecă.

Deși nu toată lumea este de acord unde începe de fapt spațiul cosmic, majoritatea oamenilor de știință sunt de acord că linia Kármán, care este situată la 100 km deasupra nivelului mării, marchează punctul de tranziție dintre Pământ și spațiu. Asta deoarece 99,99997% din atmosfera Pământului este situată sub acest punct, care este considerat o înălțime rezonabilă pentru a trasa granița dintre Pământ și spațiu.

Care sunt cele cinci straturi ale atmosferei

Atmosfera Pământului este, după cum spuneam, un înveliș subțire de aer, iar fără această „pătură” de protecție viața pe Pământ nu ar fi posibilă deoarece ne protejează de căldura și radiațiile emise de soare și conține aerul pe care îl respirăm.

Atmosfera terestră este formată din cinci straturi principale, de la cel mai jos la cel mai înalt: troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă și exosferă. Straturile atmosferice sunt separate în funcție de temperatură, conform Institutului Național de Cercetare a Apei și Atmosferice (NIWA). Trebuie spus că atmosfera se subțiază în fiecare strat superior până când gazele se disipează în spațiu, iar presiunea aerului scade odată cu altitudinea.

La nivelul mării, presiunea aerului este de aproximativ 1 kg/cm2, iar atmosfera este relativ densă. La o altitudine de 3.000 m, presiunea aerului este de 0,7 kg/cm2, ceea ce înseamnă că moleculele de gaz care formează atmosfera sunt mai puțin dense. Acest lucru îngreunează o persoană să respire și să obțină suficient oxigen pentru a trăi, deși există dovezi pentru viața microbiană în nori.

Potrivit NASA, atmosfera Pământului mai are un strat în afară de cele cinci despre care vom vorbi în cele ce urmează. Acesta se numește ionosferă și este un strat atmosferic foarte activ, care se întinde pe mezosferă, termosferă și exosferă. Ionosfera nu este un strat distinct și, de fapt, crește și se micșorează în funcție de cantitatea de energie pe care o absoarbe de la Soare.

În ionosferă, ionii vântului solar se ciocnesc cu moleculele de oxigen și hidrogen din atmosferă, excitându-le în stări superioare de energie. Atomii scapă de acest exces de energie prin emiterea de fotoni de lumină pe care îi vedem pe cer sub forma aurorelor boreale și a celor australe colorate.

Straturile atmosferei Pământului

Troposfera

Troposfera este primul strat al atmosferei și cel mai aproape de Pământ, dar și cel mai dens. Potrivit NIWA, aproximativ 75% din tot aerul din atmosferă se regăsește în acest strat, acesta fiind stratul în care trăim. Acesta se întinde de la suprafața Terrei până la o înălțime cuprinsă între 8 și 14,5 km. Potrivit NASA, „Tropos” se traduce prin „schimbare”, ceea ce înseamnă că în acest strat atmosferic gazele se amestecă în mod constant, iar cea mai mare parte a vremii de pe Pământ se găsește aici.

Potrivit site-ului educațional CK-12, citat de Space.com, turbulențele din troposferă sunt create atunci când Soarele încălzește suprafața Pământului, încălzind aerul de deasupra. Aerul cald se ridică și apoi se extinde (datorită presiunii atmosferice mai scăzute) și se răcește.

Aerul rece se scufundă, formând sisteme de înaltă presiune. Potrivit WorldAtlas, majoritatea elicopterelor și avioanelor ușoare zboară în troposferă. Dincolo de troposferă condițiile nu permit dezvoltarea vieții. Temperatura și presiunea atmosferică scad în troposferă pe măsură ce creștem înălțimea la care ne aflăm.

Stratosfera

Stratosfera este cel de-al doilea strat al atmosferei Pământului. Aceasta începe deasupra troposferei de care este despărțită prin tropopauză și se întinde la o înălțime de aproximativ 50 km. Potrivit NIWA, cea mai mare parte a ozonului care se regăsește în atmosfera Pământului se află în stratosferă.

Ozonul ne protejează prin absorbția razelor ultraviolete dăunătoare, iar prin absorbția radiațiilor UV se încălzește stratosfera, iar temperaturile din acest strat cresc odată cu altitudinea.

Temperaturile din stratosferă variază de la aproximativ -51˚ Celsius în partea inferioară până la -15˚ Celsius în partea superioară. Avioanele comerciale au tendința de a zbura în stratosfera inferioară pentru a evita sistemele meteorologice din troposferă, potrivit site-ului de educație aeronautică Aero Corner.

Mezosfera

Acesta este cel de-al treilea strat al atmosferei terestre, iar potrivit NASA, începe chiar deasupra stratosferei și se întinde până la o altitudine de aproximativ 85 km. Temperaturile scad odată cu creșterea altitudinii până la mezopauză, care marchează vârful acestui strat median al atmosferei.

Partea superioară a mezosferei, care se numește mezopauză, este cea mai rece parte a atmosferei Pământului, cu temperaturi medii de aproximativ -90˚ Celsius, potrivit Centrului Național pentru Cercetare Atmosferică. Acest strat atmosferic este dificil de analizat deoarece avioanele cu reacție și baloanele nu pot ajunge suficient de sus, iar sateliții artificiali care orbitează Pământul zboară prea sus pentru a-l studia direct. Cu toate acestea, știm că majoritatea meteoriților ard în acest strat, iar norii înalți, cunoscuți sub numele de nori noctilucenți sau nori polari mezosferici, se formează ocazional în mezosferă.

Termosfera

Al patrulea și cel de-al doilea cel mai înalt strat al atmosferei Pământului este termosfera. Acesta începe de la mezopauză (care o separă de mezosferă) și se întinde până la aproximativ 600 km altitudine, potrivit sursei citată anterior. Termosfera este un alt strat atmosferic în care temperaturile cresc odată cu altitudinea, care pot ajunge până la 1500° Celsius.

Încălzirea este cauzată de absorbția luminii ultraviolete și a razelor X emise de Soare. Termosfera este considerată parte a atmosferei Pământului, dar densitatea aerului este atât de scăzută încât cea mai mare parte a acestui strat este ceea ce în mod normal se consideră a fi spațiul cosmic. De fapt, acesta este locul în care au zburat navetele spațiale și, totodată, locul unde Stația Spațială Internațională orbitează în jurul Pământului.

Exosfera

Exosfera este stratul cel mai înalt al atmosferei Pământului (limita superioară a atmosferei) și se întinde de la vârful termosferei la aproximativ 10.000 km deasupra suprafeței planetei noastre. Acest strat atmosferic este compus în principal din particule de hidrogen, heliu și mai multe molecule mai grele, inclusiv azot, oxigen și dioxid de carbon mai aproape de exobază.

Atomii și moleculele sunt atât de depărtate încât pot să parcurgă sute de kilometri fără să se ciocnească unul de altul. Totodată, exosfera se află prea departe de Pământ pentru ca fenomenele meteorologice să poată fi posibile. Totuși, aurorele Pământului (aurora boreală în nord și aurora australă în sud) apar uneori în partea inferioară a exosferei, unde se suprapun în termosferă.

Sursă foto: Shutterstock.com