Zemljina atmosfera je sloj gasova koji okružuju planetu Zemlju i koji zadržava Zemljina gravitacija.Sadrži oko četiri petine azota i jednu petinu kiseonika, dok su količine ostalih gasova neznatne ili u tragovima. Atmosfera štiti život na Zemlji apsorbirajući ultraljubičasto sunčevo zračenje i smanjujući temperaturne ekstreme između dana i noći.
Atmosfera se ne završava naglo. Ona polagano postaje ređa i posepeno nestaje u svemiru. Ne postoji konačna granica između atmosfere i spoljašnjeg svemira. Tri četvrtine mase atmosfere nalazi se unutar 11 km od površine planete.
Različita područja u atmosferi
Područija u atmosferi nazvana su na sledeći način:
jonosfera —je deo Zemljine atmosfere gde količina jona, ili naelekrisanih čestica, nastalih djelovanjem uglavnom sunčeve radijacije na neutralne atome i molekule vazduha, je dovoljno velika da utiče na propagaciju radio talasa. Jonosfera počinje na visini od 50 km od površine Zemlje, ali se lakše razlikuje na visini od 80 km. Jonosfera je od presudnog značaja za opstanak života na Zemlji. Visoko naelektrisani omotač, koji opasuje Zemlju na visini od 64 do 950 kilometara, neposredno iznad ozonskog sloja, veoma je dinamičan, u neprestanim "nelinearnim" procesima, pokretima i burama, tako da svaki eksperiment ima potpuno nepredvidiv ishod. Zahvaljujući jonosferi mogućno je prostiranje radio-talasa, koji se, emitovani sa Zemlje, odbijaju od ovog naelektrisanog sloja kao od neke vrste džinovskog ogledala. Taj sloj je i nepropustiva zaštita od radioaktivnog dejstva Sunca.
egzosfera —je najviši sloj Zemjine atmosfere, iznad jonosfere. U egzosferi ima malo gasova vodonika i helijuma. Egzosfera je mesto na kome Zemljina atmosfera postaje deo svemira. Temperatura dostiže do +1500°C.
magnetosfera —područije gde je Zemljino magnetno polje u interakciji sa sunčevim vetrom. Prostire se desetinama hiljada kilometara, s dugačkim repom okrenutim od Sunca.
ozonski omotač— ili ozonosfera, približno 10 - 50 km, gde se nalazi stratosferski ozon.
gornja atmosfera — područje atmosfere iznad mezopauze.
Van Alenovi pojasevi zračenja — područja gde čestice sa Sunca postaju koncentrisane.
Temperatura i atmosferski slojevi
Temperatura Zemljine atmosfere se menja s visinom. Između različitih atmosferskih slojeva menja se matematički odnos temperature i visine:
troposfera: od površine do 7 km ili 17 km zavisno od širine vremenskih faktora, temperatura se smanjuje s visinom. Troposfera je najniži i najgušći deo atmosfere, koji se prostire od visine 8km iznad polova i do 18 km iznad ekvatora. U njoj se nalazi 80% mase atmosfere, skoro sva atmosferska voda, tu se stvaraju oblaci, nastaju sva značajnija strujanja vazduha i odvijaju se sve vremenske promene. Temperatura s visinom opada i na gornjoj granici troposfere iznosi od -55°C do -80°C. Jedino je u ovom sloju moguć život
stratosfera: od 7–17 km do oko 50 km, temperatura se povećava s visinom. Stratosfera se prostire do 50-55 km iznad Zemljine površine. U njoj se temperatura u početku ne menja, a zatim raste s visinom zbog prisustva velike količine ozona, koji se zagreva upijanjem štetnih ultraljubičastih zraka, štiteći na taj način živi svet na Zemlji. Koncentracija ozona je najveća na visini od 20-25 kilometara. Sloj s ozonom naziva se ozonosfera. Zbog suvog vazduha u stratosferi nema oblaka. Samo ponekad stvaraju se tanki sedefasti oblaci, sastavljeni od sitnih kapljica prehlađene vodene pare i kristalića leda.
mezosfera: od oko 50 km do 80–85 km, temperatura se smanjuje s visinom.
termosfera: od 80–85 km do 640+ km, temperatura se povećava s visinom.
Granice među tim slojevima nazivaju se tropopauza, stratopauza i mezopauza.
Prosečna temperatura atmosfere na površini Zemlje iznosi 14 °C.
Pritisak
Atmosferski pritisak je direktna posledica težine vazduha. To znači da se pristisak vazduha razlikuje sa mestom i vremenom jer se količina (i težina) vazduha iznad Zemlje isto tako razlikuju. Atmosferski pritisak se smanjuje za ~50% na visini od oko 5 km (jednako se i oko 50% ukupne mase atmosfere nalazi unutar najnižih 5 km). Prosečni atmosferski pristisak izmeren na morskom nivou iznosi oko 101.3 kilopaskala.
Gustina i masa
Gustina vazduha na nivou mora iznosi oko 1.2 kg/m3. Kao posljedice vremena javljaju se prirodne razlike u barometarskom pritisku na bilo kojoj visini. Ta razlika je relativno malena za naseljene visine ali je mnogo više izražena u spoljašnjoh atmosferi i svemiru zahvaljujući promjenjivom sunčevom zračenju.
Gustina atmosfere se smanjuje s povećanjem visine. Ta se razlika može približno prikazati upotrebom barometrijske formule. Meteorolozi i svemirske agencije koriste sofisticiranije modele za predviđanje vremena i orbitalnih propadanja satelita.
Ukupna masa atmosfere iznosi oko 5.1 × 1018 kg, ili oko 0.9 ppm Zemljine ukupne mase.
Gornji postotci sastava atmosfere napravljeni su s obzirom na obim. Pretpostavljajući da se gasovi ponašaju kao idealni gasovi, mogu se dodati postotci pomnoženi s njihovim molarnim masama m, da se dobije ukupno u = zbroj (p•m). Tada je bilo koji postotak elementa po masi p•m/t. Kada se to primjeni na gornje postotke dobije se da je sastav atmosfere prema masi 75.523% N2, 23.133% O2, 1.288% Ar, 0.053% CO2, 0.001267% Ne, 0.00029% CH4, 0.00033% Kr, 0.000724% He i 0.0000038 % H2.
Sastav
SASTAV ATMOSFERE
Azot
78.084%
Kiseonik
20.946%
Argon
0.9340%
Ugljen-dioksid
365 ppmv
Neon
18.18 ppmv
Helijum
5.24 ppmv
Metan
1.745 ppmv
Kripton
1.14 ppmv
Vodonik
0.55 ppmv
U gornji sastav suve atmosferenije uključena:
Vodena para
Promjenjive količine;obično čini oko 1%
Ugljen-dioksid i metan su ispravljeni prema IPCC TAR tablici 6.1 iz 1998. godine.
Manje sastavi vazduha koje nisu gore navedene uključuju: azotov oksid (0.5 ppmv), ksenon (0.09 ppmv), ozon (0.0 do 0.07 ppmv, 0.0 do 0.02 ppmv zimi), azotov dioksid (0.02 ppmv), jod (0.01 ppmv), ugljikov monoksid (0.0 u tragovima), i amonijak (0.0 u tragovima).
Srednja molekulska masa vazduha iznosi 28.97 g/mol.
Heterosfera
Ispod visine od oko 100 km Zemljina atmosfera ima više-manje jednoličan sastav (osim vodene pare). Iznad oko 100 km Zemljina atmosfera ipak počinje imati sastav koji se menja s visinom. To je bitno jer u odsustvu mešanja gustina gasa pada eksponencijalno s porastom visine, ali po stopi koja zavisi od molekulske mase. Stoga sastojci veće mase (kiseonik i azot) padaju brže nego lakši sastojci (helijum, molekularni i atomarni vodonik). Stoga postoji sloj nazvan heterosfera u kojoj Zemljina atmosfera ima različit sastav. Kako se visina povećava u atmosferi postepeno prevladava helijum, molekularni i atomarni vodonik. Precizna visina heterosfere i slojeva od kojih je sastavljena menja se značajno s temperaturom.
