Ik wil alles weten

De atmosfeer van de aarde

Pin
Send
Share
Send


Kleine componenten van lucht die hierboven niet zijn vermeld, zijn onder meer:

GasVolumestikstofoxide 0,5 ppm vxenon 0,09 ppmvozone 0,0 tot 0,07 ppm stikstofdioxide 0,02 ppm jodium 0,01 ppm koolmonoxidetraceammoniatrace

Samenstelling van de heterosfeer

Boven de turbopauze (ongeveer 100 km) begint de atmosfeer van de aarde een samenstelling te hebben die varieert met de hoogte. Dit komt in wezen omdat, in afwezigheid van mengen, de dichtheid van een gas exponentieel afneemt met toenemende hoogte, met een snelheid die afhangt van de moleculaire massa van het gas. Hogere massa-bestanddelen, zoals zuurstof en stikstof, vallen sneller af dan lichtere bestanddelen zoals helium, moleculaire waterstof en atomaire waterstof. Dus, naarmate de hoogte toeneemt in de heterosfeer, wordt de atmosfeer achtereenvolgens gedomineerd door helium, moleculaire waterstof en atomaire waterstof. De precieze hoogte van de heterosfeer en de lagen die deze bevat, varieert aanzienlijk met de temperatuur3.

Biologische betekenis

De atmosfeer van de aarde speelt een cruciale rol bij het in stand houden van het leven op deze planeet. Zuurstof is nodig voor ademhaling door dieren, planten en sommige bacteriën. Stikstof is een inert gas dat de hoeveelheid zuurstof vermindert die beschikbaar is voor de oxidatie van natuurlijke materialen, waardoor spontane verbranding (verbranding) van ontvlambare materialen en de corrosie van metalen wordt beperkt. Stikstof wordt ook gebruikt door "stikstofbindende" bacteriën om verbindingen te produceren die nuttig zijn voor plantengroei. Planten die fotosynthese uitvoeren, nemen koolstofdioxide op uit de lucht en geven zuurstof af. Koolstofdioxide en waterdamp fungeren als "broeikasgassen" die de aarde voldoende warm houden om in leven te blijven. Waterdamp in de lucht maakt deel uit van de watercyclus die neerslag produceert (zoals regen en sneeuw) die vocht in de bodem aanvult. Bovendien voorkomt waterdamp dat blootgesteld levend weefsel opdroogt.

Bovendien oefenen verschillende delen van de atmosfeer hun beschermende werking op afstand uit. Bijvoorbeeld, de ozonlaag absorbeert UV-straling die de weefsels en het genetische materiaal van levende organismen kan beschadigen. De mesosfeer, waarin dagelijks miljoenen meteoren opbranden, beschermt het aardoppervlak tegen voortdurende bombardementen door deze vallende objecten. De magnetosfeer, die veel verder reikt dan de atmosfeer, beschermt de aarde tegen de schadelijke regen van geladen deeltjes die door de zonnewind worden gedragen.

Geschiedenis van de atmosfeer van de aarde

De geschiedenis van de aardatmosfeer voorafgaand aan een miljard jaar geleden is slecht begrepen, maar een plausibele opeenvolging van gebeurtenissen wordt hieronder gegeven.

De moderne atmosfeer wordt soms de 'derde atmosfeer' van de aarde genoemd om de chemische samenstelling te onderscheiden van twee opvallend verschillende eerdere samenstellingen. Er wordt gedacht dat de oorspronkelijke atmosfeer voornamelijk helium en waterstof was. Warmte (van de nog steeds gesmolten korst en de zon) verdween deze atmosfeer.

Ongeveer 3,5 miljard jaar geleden was het oppervlak voldoende afgekoeld om een ​​vaste korst te vormen, nog steeds vol bevolkt met vulkanen die stoom, koolstofdioxide en ammoniak vrijgaven. Dit leidde tot de vorming van de "tweede atmosfeer", voornamelijk samengesteld uit koolstofdioxide en waterdamp, met wat stikstof maar vrijwel geen zuurstof. (Simulaties uitgevoerd aan de Universiteit van Waterloo en de Universiteit van Colorado in 2005 suggereerden dat het tot 40 procent waterstof had kunnen hebben 4). Deze tweede atmosfeer had ongeveer 100 keer zoveel gas als de huidige atmosfeer. Algemeen wordt aangenomen dat het broeikaseffect, veroorzaakt door hoge niveaus van koolstofdioxide, de aarde tegen bevriezen hield.

Gedurende de volgende paar miljoen jaar condenseerde waterdamp om regen en oceanen te vormen, die kooldioxide begonnen op te lossen. Ongeveer 50 procent van de koolstofdioxide werd opgenomen in de oceanen.

Fossiel bewijs geeft aan dat cyanobacteriën tot de vroegste soorten bacteriën behoorden, die ongeveer 3,3 miljard jaar geleden bestonden. Zij waren de eerste organismen die de fotosynthetische omzetting van koolstofdioxide in zuurstof uitvoerden, en speelden aldus een belangrijke rol bij het transformeren van de atmosfeer van een anoxische toestand (een toestand zonder zuurstof) naar een oxische toestand (een toestand met zuurstof). Aangenomen wordt dat zuurstofvorming van de atmosfeer heeft geleid tot massale uitsterving van soorten.

Later ontstonden fotosynthetiserende planten en zetten meer koolstofdioxide om in zuurstof. Na verloop van tijd werd overtollige koolstof opgesloten in fossiele brandstoffen, sedimentaire gesteenten (met name kalksteen) en dierlijke schelpen. Toen zuurstof vrijkwam, reageerde het met ammoniak om stikstof te genereren. Bovendien zetten bacteriën ammoniak ook om in stikstof.

Naarmate er meer planten verschenen, nam het zuurstofniveau aanzienlijk toe, terwijl het kooldioxidegehalte daalde. In eerste instantie combineerde de zuurstof met verschillende elementen (zoals ijzer), maar uiteindelijk verzamelde zich zuurstof in de atmosfeer. Met het verschijnen van een ozonlaag werden levensvormen beter beschermd tegen UV-straling. Deze zuurstof-stikstofatmosfeer is de "derde atmosfeer".

Luchtvervuiling

Diagram van chemische en transportprocessen gerelateerd aan de samenstelling van de atmosfeer.

Hoewel technologische vooruitgang de mensheid op verschillende manieren ten goede is gekomen, gingen ze gepaard met nadelige effecten op het milieu, waaronder luchtvervuiling. Veel voorkomende luchtverontreinigende stoffen zijn onder meer koolmonoxide (CO), stikstofoxiden (NOX), zwaveloxiden (SOX), ozon en zwevende deeltjes (PM). Ze worden over het algemeen geproduceerd door activiteiten als (a) verbranding (verbranding) van brandstoffen voor transport en de opwekking van warmte en elektriciteit, en (b) industriële processen, waaronder aardolieraffinage, cementproductie en metaalverwerking.

Koolmonoxide, een product van de onvolledige verbranding van brandstoffen, is in relatief hoge concentraties aanwezig in de buurt van wegen met zwaar verkeer. Inademing van hoge niveaus van koolmonoxide kan hoofdpijn, vermoeidheid, ademhalingsproblemen en (in extreme gevallen) de dood veroorzaken.

Onder de verschillende stikstofoxiden is stikstofdioxide (NO2) veroorzaakt ademhalingsproblemen en draagt ​​bij aan zure regen. Stikstofoxiden dragen ook bij aan de vorming van deeltjes in de lucht en overbelasting van voedingsstoffen in vijvers en meren, waardoor de waterkwaliteit wordt verminderd.

Verschillende zwaveloxiden worden gevormd door het verbranden van zwavelhoudende brandstoffen, waaronder steenkool en olie, en ook tijdens de extractie van metalen uit ertsen en benzine uit olie. Wanneer opgelost in water, vormen zwaveldioxide en zwaveltrioxide zuren die bijdragen aan zure regen. Ze beschadigen ook de luchtwegen en dragen bij aan de vorming van deeltjes die het zicht in de lucht verminderen.

In aanwezigheid van zonlicht kunnen stikstofoxiden reageren met vluchtige organische stoffen (zoals benzinedampen en chemische oplosmiddelen) om ozon te produceren. Hoewel ozon in de stratosfeer een beschermend effect heeft door schadelijke UV-straling te absorberen, kan ozon in de troposfeer de longen irriteren en ontstekingen, piepende ademhaling, hoesten en ademhalingsmoeilijkheden veroorzaken. Herhaalde blootstelling aan ozon kan de longen permanent beschadigen. Ozon is een belangrijk onderdeel van stadssmog.

Fijnstof is een mengsel van verschillende microscopische vaste stoffen en vloeibare druppeltjes, waaronder metalen, nitraten, sulfaten, organische chemicaliën en stof. De belangrijkste zorg is voor kleine deeltjes, met een diameter van 10 micrometer of minder, omdat ze gemakkelijk de longen kunnen binnendringen tijdens het normale ademhalingsproces. Deeltjesvervuiling is gekoppeld aan verschillende problemen, waaronder ademhalingsproblemen, chronische bronchitis, verergerd astma en onregelmatige hartslag.

Lood in de lucht wordt voornamelijk geproduceerd door loodsmelterijen, maar ook door afvalverbrandingsinstallaties, nutsbedrijven en fabrieken voor de productie van loodzuuraccu's. Blootstelling aan lood kan verschillende lichaamsorganen, waaronder de hersenen, nieren en lever, beschadigen en kan osteoporose en reproductieve aandoeningen veroorzaken.

Om de uitstoot en accumulatie van dergelijke verontreinigende stoffen te verminderen, hebben de regeringen van verschillende landen maatregelen opgelegd, zoals het gebruik van geherformuleerde benzine, katalysatoren in uitlaatsystemen van motorvoertuigen en afvalwaterafvoeren voor industrieel afval.

Naast het probleem van vervuiling bestaat er bezorgdheid dat de mondiale temperaturen stijgen als gevolg van toenemende niveaus van broeikasgassen, zoals koolstofdioxide en methaan, in de atmosfeer. Broeikasgassen spelen over het algemeen een waardevolle rol doordat ze een deel van de warmte van de zon absorberen en de aarde warm en bewoonbaar houden. De zorg is dat een stijging van het niveau van deze gassen leidt tot het fenomeen "opwarming van de aarde". Veel wetenschappers associëren deze stijging met menselijke activiteiten zoals het verbranden van brandstoffen, landopheldering en landbouw. Anderen schrijven het broeikaseffect toe aan toenemende zonneactiviteit of andere natuurlijke fenomenen. Bovendien wordt de mate van opwarming veroorzaakt door broeikasgasemissies besproken.

Zie ook

Referenties

  • Vercheval, J. De thermosfeer: een deel van de heterosfeer. Ontvangen 23 juni 2015.

Bekijk de video: Wat is de atmosfeer? (Oktober 2021).

Pin
Send
Share
Send