Atmosfera – tai labai svarbus Žemės apvalkalas, kuris ne tik leidžia egzistuoti gyvybei, bet ir apsaugo planetą nuo pavojingų kosminių veiksnių. Nors daugelis žino, kad atmosfera susideda iš oro, tik nedaugelis susimąsto apie ją sudarančius sluoksnius ir jų svarbą. Kiekvienas atmosferos sluoksnis turi unikalių savybių ir funkcijų, darančių tiesioginę įtaką klimatui, gyvybei, bei globaliniams reiškiniams. Šiame straipsnyje išsamiai apžvelgsime atmosferos sluoksnius, jų savybes, funkcijas, svarbą žmonijai ir su šia tema susijusius dažniausius mitus.
Kas yra atmosfera?
Atmosfera – dujinis Žemės apvalkalas, kurį sudaro įvairios dujos, išsidėsčiusios kelių šimtų kilometrų storio sluoksniu aplink planetą. Ji padeda išlaikyti tinkamą temperatūrą, apsaugo nuo kenksmingos Saulės spinduliuotės, leidžia kvėpuoti gyvybei ir prisideda prie vandens apytakos ciklų. Pagal Nacionalinės aeronautikos ir kosmoso administracijos (NASA) duomenis, atmosfera susideda daugiausia iš azoto (beveik 78 %), deguonies (apie 21 %) ir kitų dujų, tokių kaip argonas, anglies dioksidas bei vandens garai.
Atmosferos sandara: sluoksnių išsidėstymas
Mokslinėje literatūroje atmosfera tradiciškai skirstoma į pagrindinius sluoksnius pagal temperatūros kitimo principus su aukščiu. Iš viršaus į apačią išskiriami šie sluoksniai:
- Troposfera
- Stratosfera
- Mezosfera
- Termosfera
- Egzosfera
Kiekvienas jų pasižymi savitu tankiu, temperatūra, dujų sudėtimi bei fizikiniais procesais.
Troposfera: artimiausias Zemei sluoksnis
Pagrindinės savybės ir reikšmė
Troposfera – žemiausias atmosferos sluoksnis, besitęsiantis nuo Žemės paviršiaus maždaug iki 8–18 kilometrų aukščio (aukščiau tropikuose, žemiau poliariniuose regionuose). Čia vyksta visi pagrindiniai orų reiškiniai: debesų formavimasis, krituliai, vėjas. Pagal NASA, troposfera talpina apie 80 % visos atmosferos masės ir beveik visą vandens garų kiekį, todėl ji tiesiogiai lemia orus ir klimatą.
Temperatūros kitimas ir funkcijos
Kylant aukštyn troposferoje temperatūra mažėja – vidutiniškai apie 6,5 °C su kiekvienu kilometru. Viršutinis troposferos sluoksnis, vadinamas tropopauze, riboja jos ir stratosferos kontaktą.
Gyvybei esminis sluoksnis
Troposfera sudaro sąlygas egzistuoti žemyninei, jūrinei ir atmosferinei gyvybei, kontroliuoja CO₂, deguonies, kitų gyvybiškai svarbių dujų cirkuliaciją, todėl yra itin svarbi žmogaus kasdienybėje.
Stratosfera: ozono sluoksnio namai
Pagrindiniai bruožai ir reikšmė
Stratosfera tęsiasi nuo tropopauzės iki maždaug 50 km aukščio. Jos išskirtinumas – didžioji dalis atmosferoje esančio ozono (O₃) yra būtent čia. Ozonas sugeria pavojingą Saulės ultravioletinę (UV) spinduliuotę, apsaugodamas Žemę nuo žalingo poveikio gyvybei (Pasaulio sveikatos organizacija ir Europos kosmoso agentūra duomenys).
Temperatūros kitimas
Skirtingai nei troposferoje, stratosferoje temperatūra kylant didėja nuo maždaug −55 °C iki 0 °C. Šis paradoksalus temperatūros kitimas susijęs su ozono sluoksnio gebėjimu sulaikyti dalį Saulės spinduliuotės energijos.
Orlaivių skridimo aukštis
Dauguma keleivinių lėktuvų skraido žemutiniame stratosferos sluoksnyje, nes čia sąlygos stabilesnės ir nėra audrų, kurias lemia troposferoje vykstantys procesai.
Mezosfera: kur sudega meteorai
Pagrindinės savybės
Mezosfera – trečiasis atmosferos sluoksnis, prasidedantis apie 50 km aukštyje ir besitęsiantis iki maždaug 85 km. Čia temperatūra vėl ima kristi ir gali siekti net −90 °C, todėl tai vienas šalčiausių atmosferos regionų.
Meteoritų barjeras
Mezosfera – vieta, kur dažniausiai sudega į Žemės atmosferą įskriejantys mažesni meteorai dėl intensyvaus trinties su oro dalelėmis. Tai sukuria vadinamąsias „krintančias žvaigždes“ ar meteoroidus, stebimus plika akimi.
Mokslo tyrimai ir prieinamumas
Dėl retėjančio oro ir žemos temperatūros šis sluoksnis yra mažai ištirtas. Nei orlaiviai, nei dauguma balionų šio aukščio nepasiekia; mezosfera tiriama tik kaupiant duomenis iš specialiųjų zondų ar palydovų (NASA, Europos kosmoso agentūra).
Termosfera: aurorų ir erdvės tyrimų sritis
Temperatūra ir savybės
Termosfera prasideda nuo mezopauzės, apie 85 km aukštyje, ir tęsiasi iki 500–700 km. Dėl absorbuojamos intensyvios Saulės spinduliuotės (ultravioletinių ir rentgeno spindulių) temperatūra gali siekti net iki 2000 °C. Tačiau dėl labai mažo oro tankio tokia kaitra žmogui nebūtų juntama kaip tiesioginis karštis.
Poliarinės pašvaistės
Termosfera yra ta vieta, kurioje susidaro įspūdingos poliarinės pašvaistės – natūralūs šviesos reiškiniai, atsirandantys dėl Saulės vėjo dalelių susidūrimo su aukštutinės atmosferos dujomis.
Erdvėlaivių ir tarptautinės kosminės stoties buvimo vieta
Tarptautinė kosminė stotis ir dauguma palydovų skrieja būtent šiame sluoksnyje, nes čia pakankamai mažas oro pasipriešinimas ilgam išlikti orbitoje.
Egzosfera: riba su kosmosu
Pagrindinės savybės
Egzosfera yra aukščiausias atmosferos sluoksnis, prasidedantis ties 500–700 km ir tęsiasi iki 10 000 km aukščio. Tai labai išretėjusi sritis, kurioje vyrauja vandenilio ir helio atomai. Egzosferos dujų molekulės gali net pabėgti į tarplanetinę erdvę.
Pereinamasis regionas
Egzosfera dažnai laikoma pereinamuoju regionu tarp Žemės atmosferos ir atviro kosmoso. Čia prasideda ir įvairių palydovų, geoerdvių prietaisų kelias orbitoje.
Sluoksnių ribų dinamiškumas
Atmosferos sluoksnių ribos nėra statiškos – jos gali kisti pagal platumą, metų laiką, netgi dienos metą. Pavyzdžiui, troposfera ties pusiauju storesnė nei žemumose, o jonosferos (termoforos dalies) ribos skirtingos pagal saulės aktyvumą. Tokį reiškinį lemia temperatūros, oro slėgio ir Saulės aktyvumo svyravimai (Mokslinės enciklopedijos ir Pasaulio meteorologinės organizacijos duomenys).
Atmosferos sluoksnių svarba žmogui ir gamtai
- Gyvybės apsauga: Stratosferos ozonas sugeria žalingą UV radiaciją, saugodamas gyvybę Žemėje nuo vėžio, kataraktos ir kitų ligų.
- Klimato reguliavimas: Troposfera ir stratosfera reguliuoja šilumos apytaką, kritulius, oro srautus, lemdamos regioninius ir globalius orų pokyčius.
- Kosminės apsaugos barjeras: Mezosfera sudega dauguma meteoritų, taip apsaugant planetos paviršių.
- Radijo ryšio galimybės: Jonizuojamosios termosferos savybės leidžia atspindėti radijo bangas, kas svarbu telekomunikacijoms bei navigacijai.
Dažniausi mitai apie atmosferą
- Mitais laikoma: atmosfera baigiasi tam tikrame aukštyje. Iš tiesų, oro tankis palaipsniui mažėja, tad tikslios „ribos“ nėra.
- Mitas: visi kosminiai kūnai patenka į žemę. Dauguma jų sudega mezosferoje ir niekada nepasiekia paviršiaus.
- Mitas: ozono sluoksnis yra labai arti mūsų. Ozonas daugiausia kaupiasi stratosferoje, 15–35 km aukštyje.
- Mitas: aukščiau atmosferos nebeegzistuoja jokios dujos. Egzosfera dar ilgą laiką driekiasi į kosmosą.
Įdomūs faktai apie atmosferą
- Pirmasis atmosferos sluoksniavimas buvo nustatytas XIX a. pabaigoje – XX a. pradžioje, dėka oro balionų ir spektroskopinių stebėjimų.
- Be ozono sluoksnio Saulės UV-B spinduliuotė sukeltų masinį rūšių nykimą ir žmogaus sveikatos problemas.
- Poliarinės pašvaistės dažniausiai matomos aukštose platumose, tačiau didelio Saulės aktyvumo metu gali pasiekti ir žemesnes platumas.
- Atmosferą turinčių planetų Saulės sistemoje nėra daug – Venera, Žemė, Marsas turi tankesnius atmosferos apvalkalus.
Išvados ir rekomendacijos
Atmosferos sluoksnių pažinimas padeda suprasti gyvybės, klimato ir technologijų veikimą. Saugokime ozono sluoksnį – venkime ozoną ardančių medžiagų (chlorofluorokarbonų), palaikykime aplinkai draugišką gyvenseną, stebėkime orus ir domėkimės mokslo pasiekimais. Jei kyla klausimų dėl kosminių ar fizinių reiškinių – remkimės patikimais šaltiniais, nes gamtos mokslai – raktas į mūsų planetos saugumą ir ateitį.
Kūrybinga rašytoja, besidominti asmeniniu augimu, psichologija ir harmoningu gyvenimo būdu. Savo tekstuose ji siekia atrasti pusiausvyrą tarp kasdienio gyvenimo iššūkių ir vidinės ramybės, ieškodama ne tik atsakymų, bet ir įkvėpimo keliančių klausimų.
