Atmosfera kontra przestrzeń
Atmosfera to warstwa gazu wokół ciał w kosmosie, zwłaszcza wokół planet i gwiazd. Pusty obszar we wszechświecie nazywany jest przestrzenią. Atmosfera i przestrzeń mają bardzo kontrastujące właściwości, ponieważ jedna zawiera materię, a druga nie.
Atmosfera
Jeśli masywne ciało ma wystarczającą grawitację, często można zauważyć, że wokół jego powierzchni gromadzą się gazy. Ta warstwa gazu jest często nazywana atmosferą. Zaobserwowano, że wiele ciał astronomicznych krążących wokół gwiazd, takich jak planety, planety karłowate, naturalne satelity i asteroidy, ma warstwy gazu na powierzchni. Nawet gwiazdy mają atmosferę. Gęstość tej nagromadzonej warstwy gazu zależy od intensywności grawitacji ciała i aktywności słonecznej w układzie. Gwiazdy mają duże atmosfery, podczas gdy satelity mogą mieć stosunkowo cienką atmosferę. Niektóre planety mogą mieć gęstą atmosferę.
Atmosfera Słońca rozciąga się poza widoczną powierzchnię Słońca i jest znana jako korona. Ze względu na wysokie promieniowanie i temperaturę prawie cały materiał znajduje się w stanie plazmy. Planety ziemskie, takie jak Wenus i Mars, mają dość gęstą atmosferę. Planety Jowisza mają bardzo gęste i duże atmosfery. Niektóre satelity w Układzie Słonecznym, takie jak Io, Callisto, Europa, Ganimedes i Titan mają atmosfery. Planety karłowate Pluton i Ceres mają bardzo cienką atmosferę.
Ziemia ma swoją unikalną i dynamiczną atmosferę. Działa jak warstwa ochronna dla życia na planecie. Chroni powierzchnię planety przed promieniowaniem ultrafioletowym ze słońca. Ponadto temperatura planety jest utrzymywana na wyższym poziomie dzięki zatrzymywaniu części energii cieplnej odbieranej przez planetę. Ekstremalne różnice temperatur spowodowane wysokością i położeniem względem słońca są łagodzone przez konwekcyjną naturę atmosfery. Ciśnienie atmosferyczne na średnim poziomie morza wynosi 1,0132×105Nm-2
Atmosfera Ziemi ma następujący skład;
Gaz |
Głośność |
|---|---|
| Azot (N2) | 780, 840 ppmv (78,084%) |
| Tlen (O2) | 209, 460 ppmv (20,946%) |
Argon (Ar) |
9, 340 ppmv (0,9340%) |
|
Dwutlenek węgla (CO2) |
394,45 ppmv (0,039445%) |
Neon (Ne) |
18,18 ppmv (0,001818%) |
Hel (On) |
5,24 ppmv (0,000524%) |
| Metan (CH4) | 1,79 ppmv (0,000179%) |
Krypton (Kr) |
1,14 ppmv (0,000114%) |
| Wodór (H2) | 0,55 ppmv (0,000055%) |
| Podtlenek azotu (N2O) | 0,325 ppmv (0,0000325%) |
Tlenek węgla (CO) |
0,1 ppmv (0,00001%) |
Ksenon (Xe) |
0,09 ppmv (9×10−6%) (0,00009%) |
| Ozon (O3) | 0,0 do 0,07 ppmv (0 do 7×10−6%) |
| Dwutlenek azotu (NO2) |
0,02 ppmv (2×10−6%) (0,00002%) |
| Jod (I2) | 0,01 ppmv (1×10−6%) (0,00001%) |
Atmosfera Ziemi
Strukturalnie atmosfera ziemska jest podzielona na kilka warstw w oparciu o fizyczne właściwości każdego regionu. Główne warstwy atmosfery to troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i egzosfera.
Troposfera jest najbardziej wewnętrzną warstwą atmosfery i rozciąga się na około 9000m nad poziomem morza na biegunach i 17000m wokół równika. Troposfera jest najbardziej gęstym regionem atmosfery i zawiera około 80% całkowitej masy atmosfery.
Stratosfera to warstwa nad troposferą, oddzielona regionem zwanym tropopauzą. Rozciąga się od tropopauzy do 51000m nad poziomem morza. Zawiera niesławną warstwę ozonową, a absorpcja promieniowania UV przez tę warstwę chroni życie na powierzchni planety. Granica stratosfery nazywana jest stratopauzą.
Mezosfera leży ponad stratosferą i rozciąga się do 80000-85000 m n.p.m. od stratopauzy. W mezosferze temperatura spada wraz z wysokością. Górna warstwa mezosfery jest uważana za najzimniejsze miejsce na ziemi, a temperatura może wynosić nawet 170K. Górną granicą mezosfery jest mezopauza.
Termosfera, czyli warstwa nad mezosferą, rozciąga się poza mezopauzę. Rzeczywista wysokość termosfery zależy od aktywności słonecznej. Temperatura tego rejonu wzrasta wraz z wysokością w wyniku niskiej gęstości gazu. Cząsteczki są daleko od siebie, a promieniowanie słoneczne daje im energię kinetyczną. Zwiększony ruch cząsteczek jest rejestrowany jako przyrost temperatury. Górną granicą termosfery jest termopauza. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna krąży wokół Ziemi w termosferze.
Region atmosfery poza termopauzą jest znany jako egzosfera. Jest to najwyższa warstwa atmosfery ziemskiej i bardzo cienka w porównaniu z niższymi regionami atmosferycznymi. Składa się głównie z wodoru i helu oraz tlenu atomowego. Region poza egzosferą to przestrzeń kosmiczna.
Przestrzeń
Pustkę poza ziemską atmosferą można nazwać przestrzenią kosmiczną. Dokładniej, puste, rozległe obszary między gwiazdami nazywane są przestrzenią. Z ziemskiego punktu widzenia nie ma granicy, w której zaczyna się przestrzeń kosmiczna. (Czasami sama egzosfera jest uważana za część przestrzeni kosmicznej)
Przestrzeń jest prawie idealna, a temperatura jest bliska zeru absolutnego. Średnia temperatura pomieszczenia to 2,7K. Dlatego środowisko kosmiczne jest nieprzyjazne dla form życia (ale niektóre formy życia mogą przetrwać te warunki; np. niesporczaki). Poza tym przestrzeń nie ma granic. Rozciąga się do granicy widzialnego wszechświata. Dlatego przestrzeń rozciąga się poza nasz widzialny horyzont.
Przestrzeń podzielona jest również na różne regiony dla wygody studiowania i odniesienia. Region kosmosu wokół planety znany jest jako Geoprzestrzeń. Przestrzeń między planetami Układu Słonecznego nazywana jest przestrzenią międzyplanetarną. Przestrzeń międzygwiezdna to przestrzeń między gwiazdami. Przestrzeń między galaktykami nazywana jest przestrzenią międzygalaktyczną.
Jaka jest różnica między atmosferą a przestrzenią?
• Atmosfera to warstwa gazu nagromadzona wokół masy o wystarczającej grawitacji. Przestrzeń to pustka między gwiazdami lub obszar poza atmosferą.
• Atmosfera składa się z cząsteczek gazu, a temperatura zmienia się w zależności od wysokości nad poziomem morza. Wraz z wysokością maleje również gęstość atmosfery. Atmosfera może podtrzymywać życie.
• Przestrzeń jest pusta i prawie idealna próżnia. Atmosfera składa się z gazów i spadku ciśnienia wraz z wysokością od maksimum na najniższym poziomie powierzchni.
• Temperatura przestrzeni jest bliska zeru bezwzględnego, czyli 2,7 kelwina. Temperatura atmosfery jest wyższa niż w przestrzeni kosmicznej i zależy od typu gwiazdy, odległości od gwiazdy, grawitacji, wielkości ciała (planety) i aktywności gwiazd.
