분위기
지구는 주로 분자 질소 (78 %)와 분자 산소 (21 %)의 혼합물로 구성된 비교적 얇은 대기 (일반적으로 공기라고 함)로 둘러싸여 있습니다. 또한 아르곤 (거의 1 %), 수증기 (평균 1 %이지만 시간과 장소에서 매우 가변적 임), 이산화탄소 (0.0395 % [395ppm] 및 현재 상승), 메탄 (예: 상승률)과 같은 훨씬 적은 양의 가스가 존재합니다. 현탁액에 미세한 고체 및 액체 입자와 함께 0.00018 % [1.8 ppm] 및 현재 상승).
지오이드: 지구의 모습 결정
지구 가 구형 이라는 아이디어 는 일반적으로 피타고라스 (6 세기에 번성)와
지구는 거대한 행성에 비해 약한 중력장 (크기 때문에)과 따뜻한 대기 온도 (태양과의 근접성)가 있기 때문에 우주에서 가장 보편적 인 가스 인 수소와 헬륨이 부족합니다. 태양과 목성은이 두 가지 요소로 주로 구성되어 있지만, 초기 지구에서 오랫동안 유지 될 수 없었으며 행성 간 공간으로 빠르게 증발 할 수 없었습니다. 지구 대기의 높은 산소 함량은 평범하지 않습니다. 산소는 대부분의 행성 조건에서 대기, 표면 및 표면의 다른 화학 물질과 결합되는 반응성이 높은 가스입니다. 실제로 생물학적 과정에 의해 지속적으로 공급됩니다. 생명이 없으면 사실상 유리 산소가 없을 것입니다. 대기 중 백만 백만 분의 1 백만 분의 1도 메탄이 대기와 표면과 화학 평형을 이루지 못합니다. 또한 생물의 기원이며, 인간 활동에 의한 기여가 다른 것보다 훨씬 큽니다.
대기의 가스는 지구 표면에서 수천 킬로미터까지 확장되어 결국 태양의 가장 바깥 쪽 지역에서 바깥쪽으로 흐르는 하전 입자의 흐름 인 태양풍과 합쳐집니다. 대기의 조성은 높이가 약 100km (60 마일) 인 고도로 다소 일정하며, 특히 수증기 및 오존은 예외입니다.
대기는 일반적으로 별개의 층 또는 영역으로 설명됩니다. 대부분의 대기는 대류권에 집중되어 있으며, 위도와 계절에 따라 지표면에서 약 10–15km (6–9 마일) 고도까지 확장됩니다. 이 층에서 가스의 거동은 대류에 의해 제어됩니다. 이 과정은 태양에 의해 따뜻해지는 표면 근처의 공기의 부력으로 인한 난기류를 뒤집는 동작을 포함합니다. 대류는 대류권을 통과하는 km 당 약 6 ° C (10.8 ° F)의 수직 온도 기울기 감소 (즉, 고도에 따른 온도 감소)를 유지합니다. 소엽 류라고 불리는 대류권의 꼭대기에서 온도는 약 -80 ° C (-112 ° F)로 떨어졌습니다. 대류권은 거의 모든 수증기가 존재하고 본질적으로 모든 날씨가 발생하는 지역입니다.
건조하고 부드러운 성층권은 대류권 위에 있으며 약 50km의 고도까지 뻗어 있습니다. 성층권에는 대류 운동이 약하거나 없습니다. 모션은 대신 수평으로 향하는 경향이 있습니다. 이 층의 온도는 고도에 따라 증가합니다.
성층권 상부에서 태양으로부터의 자외선의 흡수는 분자 산소 (O 2)를 분해 한다. 단일 산소 원자와 O 2 분자의 오존 (O 3) 재결합은 차폐 오존층을 생성합니다.
상대적으로 따뜻한 성층권 위에는 더 매끈한 중간권이 있는데,이 지역에서 온도가 다시 높아져 표면에서 80-90km (50-56 마일) 떨어진 곳에서 mesopause가 정의됩니다. 최저 온도는 계절에 따라 매우 다양합니다. 온도는 열권으로 알려진 위에있는 층을 통해 높이가 증가함에 따라 상승합니다. 또한 약 80–90km 이상에서는 하 전부터 이온 권을 정의하는 하전 또는 이온화 된 입자의 비율이 증가하고 있습니다. 대기에서 질소와 산소 원자의 상호 작용에 의해 태양에서 발생하는 에너지 입자의 일시적인 파열과 함께이 영역, 특히 극 주위의 원형 영역을 따라 화려한 가시 오로라가 생성됩니다.
지구의 일반적인 대기 순환은 적도 위도가 더 많은 햇빛의 에너지에 의해 구동됩니다. 극쪽으로의이 열의 이동은 지구의 빠른 회전과 적도에서 멀리 떨어진 위도에서의 연관된 코리올리 힘 (풍향에 동서 구성 요소를 추가 함)의 영향을 받아 각각의 순환 공기 셀이 여러 개 생성됩니다 반구. 불안정성 (시간이 지남에 따라 증가하는 대기 흐름의 동요)은 중위도의 특징적인 고압 지역과 저압 폭풍뿐만 아니라 폭풍의 경로를 안내하는 상부 대류권의 빠르고 동쪽으로 움직이는 제트 기류를 생성합니다. 대양은 지구의 지구 온도 변화를 부드럽게하기 위해 주로 작용하는 거대한 열 저장소이지만, 엘니뇨 / 남방 진동 날씨 현상과 같이 천천히 변화하는 전류와 온도도 날씨와 기후에 영향을 미칩니다 (기후: 순환, 전류, 그리고 해양-대기 상호 작용; 기후: El Niño / Southern Oscillation 및 기후 변화).
지구 대기는 환경의 정적 인 특징이 아닙니다. 오히려 그 구성은 삶과 협력하여 지질 학적 시간에 걸쳐 진화했으며 오늘날 인간의 활동에 반응하여 더욱 빠르게 변화하고있다. 지구 역사의 거의 절반 쯤에, 시아 노 박테리아 (청록색 조류 참조)에 의한 광합성과 산소의 자연 표면 싱크 (예: 상대적으로 산소가 부족한 광물 및 수소- 화산에서 배출되는 풍부한 가스). 산소의 축적으로 대사 동안 산소를 소비하고 모든 식물과 동물이 구성되는 복잡한 세포가 발달 할 수있었습니다 (진핵 생물 참조).
어느 지역에서든 지구의 기후는 계절에 따라 다르지만 지구 기후에는 장기적인 변화가 있습니다. 1991 년 필리핀 피나투보 산의 분출과 같은 화산 폭발은 성층권에 다량의 먼지 입자를 주입하여 수년간 현탁되어 대기의 투명성을 감소시키고 전 세계적으로 측정 가능한 냉각을 초래할 수 있습니다. 소행성과 혜성의 영향이 훨씬 드물고 몇 개월 또는 몇 년 동안 햇빛이 크게 줄어드는 등 훨씬 더 심오한 영향을 줄 수 있습니다. 전에. (지구 적 영향으로 인한 위험과 그 발생 가능성에 대한 자세한 내용은 지구 영향 위험을 참조하십시오.) 최근 지질 학적 기록에서 관측 된 주요 기후 변화는 빙하기이며, 이는 지구의 기울기와 궤도의 변화와 관련이 있습니다. 태양에 관한 기하학.
수소 융합의 물리학은 천문학 자들이 지구의 초기 역사에서 오늘날보다 태양이 30 % 덜 밝았다 고 결론 지었다. 그러므로 다른 모든 것이 평등하다면 바다는 얼어 붙었을 것입니다. 지구의 행성 이웃, 화성 및 금성의 관찰과 현재 지구의 지각에 갇힌 탄소의 추정치는 초기에 지구 대기에 훨씬 더 많은 이산화탄소가 있음을 시사합니다. 이것은 온실 효과를 통해 지표면의 온난화를 강화시켜 대양이 액체 상태를 유지할 수있게 해줄 것입니다.
오늘날 대기의 진화가 다른 과정을 밟은 금성과는 대조적으로, 지구 표면보다 탄산염 암석에 매장 된 이산화탄소가 대기보다 10 배 더 많습니다. 지구상에서 해양 생물에 의한 탄산염 껍질 형성은 이산화탄소를 탄산염으로 전환시키는 주요 메커니즘입니다. 액체 물과 관련된 비 생물 적 과정은 또한 더 느리지 만 탄산염을 생성한다. 그러나 금성에서는 생명이 탄산염을 발생시킬 기회가 없었습니다. 태양계의 행성 위치로 인해 금성 초기 태양은 비록 희미한 태양에도 불구하고 오늘날에도 지구에 떨어지는 것보다 10-20 % 더 많은 햇빛을 받았습니다. 대부분의 행성 과학자들은 표면 온도 상승으로 인해 물이 액체로 응축되는 것을 막았다 고 생각합니다. 대신 이산화탄소와 같이 효율적인 온실 가스 인 수증기로 대기에 남아 있었다. 두 가스가 함께 표면 온도가 훨씬 높아져서 많은 양의 물이 성층권으로 빠져 나갔으며 태양 자외선에 의해 분리되었습니다. 비 생물 적 탄산염 형성을 허용하기에는 너무 뜨겁고 건조한 조건에서, 지구의 탄소 목록의 대부분 또는 전부가 대기권에 이산화탄소로 남아있었습니다. 모델들은 태양이 현재의 밝기를 10-20 % 초과 할 때 지구가 10 억 년 안에 같은 운명을 겪을 것으로 예측합니다.
1950 년대 후반과 20 세기 말 사이에 지구 대기의 이산화탄소 양은 화석 연료 (예: 석탄, 석유 및 천연 가스)의 연소와 열대 우림 파괴로 인해 15 % 이상 증가했습니다. 아마존 강 유역과 같은 컴퓨터 모델에 따르면 21 세기 중반까지 이산화탄소가 2 배로 증가하면 지구 전체의 평균 온난화가 1.5–4.5 ° C (2.7-8.1 ° F)로 이어질 수 있으며 이는 해수면과 농업. 이 결론은 지금까지 관측 된 온난화가 예상과 일치하지 않았다는 근거로 일부 사람들에 의해 비난을 받았지만, 해양 온도 데이터 분석에 따르면 20 세기 동안 온난화의 대부분이 실제로 바다 자체에서 발생했음을 알 수 있습니다. 결국 대기에 나타납니다.
대기에 관한 또 다른 현재 관심사는 성층권 오존층에 대한 인간 활동의 영향입니다. 1980 년대 중반 극소의 봄 동안 오존층, 특히 남극 대륙에 임시 구멍을 생성하는 것으로 미량의 인공 클로로 플루오로 카본 (CFC)과 관련된 복잡한 화학 반응이 발견되었습니다. 오존층이 효과적으로 흡수하는 단파장 자외선이 피부암을 유발하는 것으로 밝혀 졌기 때문에 더욱 교란되는 온대 위도에 비해 오존이 고갈되는 현상이 발견되었다. 가장 심각한 오존 파괴 CFC의 생산을 중단하기위한 국제 협약은 성층권에서 이러한 화학 물질의 체류 시간이 길기 때문에 결국 21 세기 중반까지만 고갈을 중단하고 되돌릴 것입니다.
