اتمسفر: تفاوت بین نسخه‌ها
هانيه اميري (بحث | مشارکتها) جز (جایگزینی متن - 'ي ' به 'ی') |
هانيه اميري (بحث | مشارکتها) جز (جایگزینی متن - 'ي' به 'ی') |
||
| سطر ۲۶: | سطر ۲۶: | ||
| − | == | + | == تعریف جو یا اتمسفر (Atmosphere) == |
| − | بر اساس | + | بر اساس نظریه‌هایجدید كره‌ی زمین در ابتدا بدون هیچ گونه جوی، از تجمع تدریجیذرات سفت و سرد شده در اندازه‌هایگوناگون به وجود آمده است. این ذرات بر اساس نظریه‌هایگوناگون، حاصل انقباض خورشید بزرگ كه روزیبه اندازه‌ی كل منظومه شمیبوده است، می‌باشد. «به طور كلیاتمسفر مخلوطیاز گازها می‌باشد و اگرچه جو زمین ظاهرا به دلیل ماهیت گازیكه دارد بیوزن به نظر می‌رسد، اما دارایجرمیبه مقدار 6/5×1014 تن می‌باشد. حدود 99% از حجم اتمسفر زمین را دو گاز ازت و اكسیژن تشكیل می‌دهد كه ازت با 87% پیكره‌ی اصلیاتمسفر زمین را شكل می‌دهد و بعد از آن اكسیژن قرار دارد و دیگر گازها فقط در حدود 1% می‌باشند. علاوه بر تركیبات دائمیجو، اتمسفر زمین حاویمواد معلق و گوناگونیاست كه شامل ذرات نمك، گرد و غبار و قطرات بسیار كوچك آب نیز می‌باشد، كه البته نباید آنها را در قالب تركیبات گازیجو به حساب آورد.» |
| − | جدول | + | جدول زیر گازهایتشكیل دهنده جو را در یك هوایخشك (بدون بخار آب و آلاینده‌ها) به صورت حجمیو جرمینشان می‌دهد . |
| − | نوع گاز در صد حجمی درصد | + | نوع گاز در صد حجمی درصد جرمی |
ازت 78/084 75/51 | ازت 78/084 75/51 | ||
| − | + | اكسیژن 20/946 23/15 | |
آرگون 0/934 1/28 | آرگون 0/934 1/28 | ||
| − | + | دیاكسید كربن 0/033 0/046 | |
| − | برایجو | + | برایجو نمی‌توان حدیمشخص قائل شد؛ زیرا هرچه از سطح زمین دور می‌شویم از غلظت گازهایتشكیل‌دهنده، كاسته می‌شود؛ تا جاییكه ذرات و اتم‌هایگاز به فاصله‌هایبسیار زیاد از هم قرار می‌گیرند. بر مبنایتجربه می‌توان گفت كه تا ارتفاع 1000 كیلومترینیز آثار وجود گاز مشاهده شده است. |
| − | «علاوه بر گازهایموجود در جدول فوق مقدار | + | «علاوه بر گازهایموجود در جدول فوق مقدار زیادیبخار آب نیز در جو وجود دارد و همچنین گازهاییمانند هیدروژن و گازهایرادیواكتیویته مانند رادن (Radon) در جو دیده شده است. همچنین همیشه ذرات دیگریمانند گرد و خاك و دود كارخانجات و نمك‌هایمختلف را می‌توان در هوا یافت.» |
| − | == | + | == فیزیك فضا و اتمسفر == |
| − | + | فیزیك فضا یكیاز شاخه‌هایعلم فیزیك است كه تا اندازه‌ای پاسخگویهزاران سؤال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می‌باشد. بخشیاز فیزیك فضا كه در آن اجرام آسمانیمورد مطالعه قرار می‌گیرد، مكانیك سماویاست. در این بخش نیروهایمؤثر بر حركت اجسامینظیر سیارات، ماهواره‌ها و پروپ‌هایمصنوعیمورد مطالعه قرار می‌گیرد. در سال 1619 میلادیكوپلر در مورد حركت سیارات سه قانون اساسیخود را با استفاده از مشاهدات تیكو براهه بیان كرد. قوانین كپلر كه پایه و اساس قوانین نیوتن و مكانیك كلاسیك برایحركت سیارات است، عبارتند از: | |
| − | 1- حركت | + | 1- حركت سیارات به دور خورشید در یك مدار بیضویانجام می‌گیرد كه خورشید در یكیاز كانون‌هایآن بیضیقرار دارد. |
| − | 2- مدار | + | 2- مدار یك سیاره به دور خورشید، سطحیرا تشكیل می‌دهد كه این سطح جاروب‌شده توسط خط واصل بین سیاره و خوشید، با زمان حركت سیاره نسبت مستقیم دارد. |
| − | 3- نسبت | + | 3- نسبت بین مربع دوره‌ی تناوب گردش هر سیاره و مكعب نصف محور بزرگ مدار بیضوی، در مورد هر سیاره‌ی منظومه شمسیعدد یكسانیاست. |
| − | + | فیزیك فضا علمی بسیار جدید است. با وجود این یك تكنولوژیمهم سبب حل بسیاریاز نا شناخته‌هایقبلیبوده است. در فیزیك اتمسفر، پارامترهایمهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار، چگالی، دما، میدان مغناطیسیزمین، میدان الكتریكی، تابش الكترومغناطیسیموجود در اتمسفر، ذرات باردار و شهاب‌سنگ‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در اثر بر‌هم‌كنش فوتون (كه تشكیل‌دهنده‌ی امواج الكترو معناطیسیاست) با گازهایموجود در جو زمین، این گازها یونیزه می‌شوند. اتم‌هاییونیزه دوباره بر اثر برخورد با الكترون‌هایموجود در اتمسفر، در فرآیند تركیب مجدد شركت می‌كنند. كه این فرایند در جو زمین انجام می‌شود. | |
| − | == اتمسفر | + | == اتمسفر زمین == |
| − | + | فضایبین اتمسفر زمین و سیارات منظومه‌ی شمسی، خلاء كامل نیست. اگرچه چگالیمواد بین سیارات كم است، این فضا مقادیریگازهایداغ و ذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازیموجود در این نواحیرا گاز بین سیارات می‌نامند. زیرا این گازها بین سیارات قرار دارند و اغلب از پروتون‌ها و الكترون‌ها تشكیل شده‌اند و چگالیملكولیآن بسیار كم است. | |
| − | مدار حركت | + | مدار حركت زمین به دور خورشید از فضایبین سیارات می‌گذرد و به همین دلیل با گازهایبسیار رقیق بین سیارات ادغام می‌شود. جو از نظر عمودیممكن است بنا به تركیبات، واکنش‌هایشیمیایی، یونیزه شدن، دما، فشار و ... بر حسب ارتفاع طبقه‌بندیشود. اما یونیزه شدن از اهمیت فوق‌العاده‌ایبرخوردار است. |
| − | آنچه بر | + | آنچه بر رویاین كره‌ی خاكیحیات را مقدور ساخته است، ارتباط بسیار منظم تنگاتنگیمیان اعضایاین پوشش با طبقات مختلف است. طبقاتیكه هر لایه‌ی آن وظیفه بسیار مهم تعیین‌كننده‌ایدر تشكیل و ادامه‌ی حیات داراست . به نحویكه با حذف مجازیهر لایه و محاسبه مربوط به آن دگرگونیژرفیدر سایر طبقات و طبع آن، تغییر كامل مكانیسم فعلیرا سبب می‌شود. در دید اغلب افراد اهمیت جو در لایه‌ی مجاور زمین است كه دارایاكسیژن كافیبرایتنفس می‌باشد. برایشكل‌گیریاین لایه كه موجودات در تماس مستقیم با آن می‌باشند، طبقات دیگر طبق چینش خاص خود با خصوصیات خاص دخالت دارند، كه در این مشاركت با حذف هر كدام قطعاً حیات به خطر جدیخواهد افتاد. گرچه جو به معنایواقعییك سیال كامل است و هیچ جایخالیدر آن نمی‌توان یافت و كاملاً فضا را به یك نسبت و یك شكل پوشش می‌دهد، اما در هر لایه تركیبات خاص از عناصر و ملكول‌ها با توجه به خصوصیات آن لایه قرار دارد. |
| − | == | + | == تركیبات اتمسفر == |
| − | + | تركیبات اتمسفر را طیجدولیدر بخش تعریف جو یا اتمسفر در ابتدا به خوانندگان عزیز ارائه كردیم؛ اما با توجه به موارد مندرج در جدول یاد شده اگر سهم بخار آب موجود در اتمسفر را نیز در این تقسیم‌بندیدخالت دهیم، این نسبت‌ها ثابت نخواهد بود؛ زیرا دمایلایه‌هایپائین جو همیشه در حال تغییر بوده و با رسیدن دما به نقطه‌ی میعان و تبدیل بخار به مایع، درصد حجمیبخار آب در جو تغییر خواهد كرد. در مقیاس جهانی، به طور متوسط 1% حجم اتمسفر زمین را بخار آب تشكیل می‌دهد، اما عملاً ممكن است در یك مكان، هوا فاقد بخار آب و در نقطه‌ایدیگر تا 4% بخار آب وجود داشته باشد. گرچه وزن مولكولیبخار آب از وزن سایر عناصر تشكیل‌دهنده‌ی جو كمتر است، با این وجود بخار آب بیشتر در لایه‌هایپائین جو متمركز می‌باشد. | |
| − | + | بیشترین مقدار بخارآب در لایه مجاور سطح زمین بوده و با افزایش ارتفاع، به شدت از میزان آن كاسته می‌شود. بالا بودن مقدار بخار آب در نزدیكیسطح زمین به دو علت است: یكیبه دلیل وجود اقیانوس‌ها كه منبع اصلیتأمین بخار آب است؛ و دیگریسرد بودن لایه‌هایفوقانیجو كه مانع از نفوذ و نگهداشت بخار آب می‌شوند. | |
| − | == | + | == اكسیژن در جو == |
| − | + | «اكسیژن به سه صورت در جو وجود دارد» | |
| − | 1- | + | 1- اكسیژن معمولی( O2) |
| − | 2- | + | 2- اكسیژن به صورت اتم (O) كه مقدار بسیار جزئیاز اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در قسمت‌هایفوقانیجو یعنیاز 100 كیلومتر به بالا وجود دارد. |
| − | 3- | + | 3- اكسیژن به صورت ازن (o3) كه قسمت عمده‌ی اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در ارتفاعات بین 35 الی80 كیلومتریجو موجود است.» |
== ارتفاع و ساختار اتمسفر == | == ارتفاع و ساختار اتمسفر == | ||
| − | هر میزان از سطح | + | هر میزان از سطح زمین دور شویم، از غلظت هوا كاسته می‌شود. به طوریكه غلظت هوا درلایه‌هایانتهاییآنقدر كم می‌شود كه به طور غیر محسوس با جو خورشید در هم می‌آمیزد. ساختار اتمسفر را می‌توان از دیدگاه‌هایمختلف مورد بررسیقرار داد: یكیاز معیارهاییكه بر اساس آن لایه‌هایجو طبقه‌بندیمی‌شوند، دمایهواست. لایه‌بندیحرارتی(thermal stratification) از نظر تغییرات هوا و اثرات مستقیم گرما بسیار با اهمیت می‌باشد. لایه‌بندیدیگرینیز در ارتباط با یونیزاسیون(Ionization) یا وجود ذرات باردار اتمیدر جو انجام می‌گیرد كه به نوبه‌ی خود دارایاهمیت می‌باشد. اما آنچه به عنوان مبنا پذیرفته شده، همان لایه‌بندیحرارتیاست. |
| − | با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از | + | با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در لایه‌هایفوقانیو به این دلیل كه سطوح بالاییهنوز تحت بررسیو تحقیق می‌باشد، هیچگونه تعریف مشخص جامعیاز ساختار جو در این قسمت وجود ندارد. پایین‌ترین لایه‌ی جو كه در برگیرنده‌ی بیشترین جو هواست، و همچنین بزرگترین ویژگیآن، كاهش تدریجیدمایهوا نسبت به ارتفاع می‌باشد، لایه‌ی تروپوسفر (troposphere) نام دارد. بیشترین تغییرات جویكه كاهش دما نسبت به ارتفاع، مهمترین آنهاست، دراین لایه اتفاق می‌افتد. ضخامت متوسط لایه‌ی تروپوسفر حدود 11 كیلومتر است. ضخامت این لایه در قطب حداقل و در استوا به بالاترین مقدار خود می‌رسد. |
| − | + | رویلایه‌ی تروپوسفر، طبقه‌ی استراتوسفر (stratosphere) قرار دارد كه ضخامت متوسط آن حدود 23 كیلومتر است. در 3 كیلومتر اول استراتوسفر، دمایهوا ثابت است؛ اما در قسمت‌هایبالاتر، دمایهوا با ارتفاع افزایش می‌یابد. لایه‌ی مزوسفر (mesosphere) در بالایطبقه استراتوسفر واقع شده و به صورتیاست كه در آن دمایهوا نسبت به افزایش ارتفاع به طور سریع كاهش پیدا می‌كند. ترموسفر (thermosphere) انتهایی‌ترین لایه‌ی جو می‌باشد كه در آن بار دیگر دمایهوا با ارتفاع به شدت زیاد می‌شود. این لایه از ارتفاع تقریبی80 كیلومتریزمین شروع و تا 190 كیلومتریسطح زمین ادامه دارد. بدین ترتیب جو زمین از نظر حرارتیبه چهار لایه‌ی متمایز: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر تقسیم می‌شود. مرز بین لایه‌ی اول و دوم، تروپوپاز (tropopause)؛ مرز لایه‌ی دوم و سوم، استراتوپاز (stratopause)؛ و مرز بین لایه‌ی سوم چهارم، مزوپاز (mesopause) نام گرفته است. مزوپاز محلیاست كه پایین‌ترین دما را داراست. | |
| − | در | + | در برخیدیگر از منابع دو طبقه‌ی دیگر به جو اضافه كردند: «یونوسفر، كه تقریباً در 80 تا 800 كیلومتریسطح زمین واقع شده است و اتم‌هایاین طبقه به علت برخورد با اشعه‌ی خورشید و اشعه‌ی كیهانی به شدت یونیزه می‌شود و موجب انتشار امواج رادیوییمی‌گردند. به علت فاصله‌ی زیاد این طبقه با سطح زمین، تعداد ذرات هوا در هر سانتیمتر مكعب (توده ویژه) كم و فاصله‌ی ذرات گاز در آن زیاد می‌باشد. ولیبه هر حال فاصله این ذرات به اندازه‌ایاست كه سنگهایآسمانیكه جذب زمین می‌شوند در اثر تماس و اصطكاك با این ذرات به حدیگرم می‌گردند كه به حالت گداخته و درخشان درآمده و به شكل شهاب ثاقب دیده می‌شوند. |
| − | + | «دیگریطبقه اگزوسفر كه در قسمت فوقانیجو و در حقیقت آستانه یا سر حد فضاست كه در آن ذرات هوا حركات پرتابیدارند می‌باشد. چون این طبقه از سطح زمین دور است، نیرویجاذبه‌ی زمین كاهش یافته و ذرات جو از هم دور و با داشتن میدان فعالیت بیشتریبا سرعت زیادتریحركت كرده تا جاییكه نیرویگریز از مركز بر نیرویجاذبه غلبه می‌كند. بعضیاز این ذرات در اثر همین حركات پرتابیاز جو زمین خارج می‌گردند و بعضیدیگر به علت برخورد با ذرات دیگر دو مرتبه به داخل جو زمین بر می‌گردند.» | |
| − | == | + | == ایزوترمال == |
| − | در طبقه‌ی استراتوسفر از سطح تراپاپاز به بالا ابتدا درجه‌ی حرارت با ارتفاع | + | در طبقه‌ی استراتوسفر از سطح تراپاپاز به بالا ابتدا درجه‌ی حرارت با ارتفاع تغییر نكرده و ثابت می‌ماند. از این رو است كه قسمتهایزیرین این طبقه را كه دارایچنین خاصیتیاست با درجه حرارت ثابت یا «هم‌درجه‌ی حرارت» (Isothermal layer) می‌نامند. ارتفاع ایزوترمال معمولاً 35 كیلومتر می‌باشد. از ارتفاع 35 تا 80 كیلومتریوجود ازن اثبات شده است. عمل ازن در این طبقه جذب زیاد اشعه حرارتیخورشید و به وجود آوردن یك طبقه از هوایگرم در جو بالا است. وجود ازن در این منطقه ناشیاز وجود اشعه‌ی ماورای بنفش است. زیرا كه توسط این اشعه فعل و انفعالات شیمیاییانجام گردیده و اكسیژن معمولیبا اتم اكسیژن تركیب شده و ازن به وجود می‌آید. |
== اوزون == | == اوزون == | ||
| − | « ازن نامیاست كه به مولكول سه | + | « ازن نامیاست كه به مولكول سه اتمیاكسیژن داده‌اند. مولكول‌هایاكسیژن در اثر تابش ماورای بنفش خورشید به دو اتم اكسیژن تجزیه می‌شوند.این اتم‌هایآزاد شده می‌توانند با دیگر مولكول‌هایاكسیژن تركیب شده وازن را تشكیل دهند. به دلیل اینكه ازن نسبت به مولكول‌هایمعمولیاكسیژن از پایداریكمیبرخوردار است، در اثر تابش خورشیدیبه اتم و مولكول اكسیژن تجزیه می‌شود.» |
| − | + | این فعل و انفعالات توسط انرژیماورای بنفش انجام شده و در نتیجه، باعث نرسیدن این تابش خطر ناك به زمین می‌شود. از طرف دیگر به هنگام تجزیه ازن مقداریانرژیبه صورت انرژیحرارتیآزاد شده و جذب اتمسفر می‌شود كه این امر باعث افزایش دمایاتمسفر می‌گردد. با توجه به این كه تابش ماورای بنفش آثار تخریبیشدیدیبر رویسلول‌هایزنده دارد، اهمیت لایه‌ی ازن برایادامه‌ی بقایموجودات زنده در سطح زمین انكار ناپذیر است. | |
[[رده:علوم سیاره‌ای]] | [[رده:علوم سیاره‌ای]] | ||
نسخهٔ ۲ اکتبر ۲۰۱۲، ساعت ۱۵:۳۹
اتمسفر یا جَو که از ترکیب دو واژه یونانی atmos به معنای بخار (هوا) و sphere به معنای کره ساخته شده، نامی كلی است كه به هوا (گازهایی) كه سطح یك سیاره را احاطه كرده‌اند اطلاق می‌شود. در منظومه شمسی، سیارات از نظر وجود اتمسفر تنوع زیادی دارند.
نکته قابل اشاره در مورد اتمسفر سیارات این است که هر چه نیروی گرانش وارده از طرف جرم مرکزی به این لایه‌های گازی بیشتر باشد، توان نگاه داشتن گازهای فرار بیشتری در جو فراهم می‌آید. مثلا مشتری با گرانش قوی خود می‌تواند گازهای فراری همچون هیدروژن و هلیوم را در جو خود نگاه دارد. از طرف دیگر فاصله سیارات از خورشید نیز در ترکیب جو موثر است. به این ترتیب که انرژیی که از طرف خورشید به گازهای موجود در جو سیارات می‌رسد، موجب بیشتر شدن سرعت حرکت گرمایی آنها از سرعت گریز از گرانش سیاره می‌شود. به همین دلیل تیتان، تریتون و پلوتو با وجود گرانش کم می‌توانند جو خود را حفظ کنند.
عطارد به دلیل نزدیكی به خورشید تقریبآ جو ندارد. بر خلاف عطارد، سیاره ی زهره جو بسیار غلیظی دارد كه حتی دیدن سطح سیاره را برای ما غیر ممكن می‌كند و همیشه فقط می‌توانیم جو و ابرهای بالای سطح آن را مشاهده كنیم.
سیاره مریخ جو دارد، اما از جو زمین رقیق‌تر است و درصد اكسیژن كمتری از جو زمین دارد.
سیارات گازی هم كم و بیش جو دارند، اما به دلیل گازی بودن سطح آنها، تفكیك دقیق جو از سطح سیاره در لایه‌های زیرین مشكل است. به همین دلیل در مورد ضخامت جو این سیارات نظرات مختلفی وجود دارد.
اما جو زمین شاید اساسی‌ترین دلیل وجود حیات بر روی این سیاره باشد. بر خلاف تصور اكثر افراد جو زمین ضخامت چندانی ندارد.
البته در بعضی منابع ضخامت جو زمین تا 1000 كیلومتر نیز ذكر شده است. اما 90 درصد جو زمین در ارتفاع كمتر از 16 كیلومتری قرار دارد و در ارتفاعات بالا تر رقیق و رقیق‌تر می‌شود و در واقع نمی‌توان مرز دقیقی بین آخرین لایه‌ی جو زمین و فضای بیرون از جو مشخص كرد. جو زمین شامل 78% نیتروژن، 21% اكسیژن و درصد كمی دی اكسید كربن، آرگون و سایر گازها است.
جو زمین عامل ایجاد پدیده‌های مختلف نجومی هم هست:
بارش شهابی به دلیل برخورد شهاب ها باجو زمین به وجود می‌آید.
چشمك زدن ستارگان هم به دلیل وجود جو زمین و شکست پیاپی نور در آن است. در خارج از جو نور ستارگان ممتد و بدون چشمك زدن دیده می‌شود.
همچنین وجود جو مقدار قابل توجهی از دید ما نسبت به جهان را تغییر می‌دهد و تا حدودی تاثیر نامطلوبی بر روی کیفیت تصویر تلسكوپ‌های مرئی می‌گذارد.
به همین دلیل از 2 دهه قبل نسل جدیدی از تلسکوپ ها به نام " تلسكوپ های فضایی " ایجاد شدند تا با استقرار در خارج از جو، بدون مزاحمت تلاطمات جوی، تصویر بهتر و دقیق‌تری به كیهان‌شناسان ارائه كنند.
محتویات
تعریف جو یا اتمسفر (Atmosphere)
بر اساس نظریه‌هایجدید كره‌ی زمین در ابتدا بدون هیچ گونه جوی، از تجمع تدریجیذرات سفت و سرد شده در اندازه‌هایگوناگون به وجود آمده است. این ذرات بر اساس نظریه‌هایگوناگون، حاصل انقباض خورشید بزرگ كه روزیبه اندازه‌ی كل منظومه شمیبوده است، می‌باشد. «به طور كلیاتمسفر مخلوطیاز گازها می‌باشد و اگرچه جو زمین ظاهرا به دلیل ماهیت گازیكه دارد بیوزن به نظر می‌رسد، اما دارایجرمیبه مقدار 6/5×1014 تن می‌باشد. حدود 99% از حجم اتمسفر زمین را دو گاز ازت و اكسیژن تشكیل می‌دهد كه ازت با 87% پیكره‌ی اصلیاتمسفر زمین را شكل می‌دهد و بعد از آن اكسیژن قرار دارد و دیگر گازها فقط در حدود 1% می‌باشند. علاوه بر تركیبات دائمیجو، اتمسفر زمین حاویمواد معلق و گوناگونیاست كه شامل ذرات نمك، گرد و غبار و قطرات بسیار كوچك آب نیز می‌باشد، كه البته نباید آنها را در قالب تركیبات گازیجو به حساب آورد.»
جدول زیر گازهایتشكیل دهنده جو را در یك هوایخشك (بدون بخار آب و آلاینده‌ها) به صورت حجمیو جرمینشان می‌دهد . نوع گاز در صد حجمی درصد جرمی ازت 78/084 75/51 اكسیژن 20/946 23/15 آرگون 0/934 1/28 دیاكسید كربن 0/033 0/046
برایجو نمی‌توان حدیمشخص قائل شد؛ زیرا هرچه از سطح زمین دور می‌شویم از غلظت گازهایتشكیل‌دهنده، كاسته می‌شود؛ تا جاییكه ذرات و اتم‌هایگاز به فاصله‌هایبسیار زیاد از هم قرار می‌گیرند. بر مبنایتجربه می‌توان گفت كه تا ارتفاع 1000 كیلومترینیز آثار وجود گاز مشاهده شده است.
«علاوه بر گازهایموجود در جدول فوق مقدار زیادیبخار آب نیز در جو وجود دارد و همچنین گازهاییمانند هیدروژن و گازهایرادیواكتیویته مانند رادن (Radon) در جو دیده شده است. همچنین همیشه ذرات دیگریمانند گرد و خاك و دود كارخانجات و نمك‌هایمختلف را می‌توان در هوا یافت.»
فیزیك فضا و اتمسفر
فیزیك فضا یكیاز شاخه‌هایعلم فیزیك است كه تا اندازه‌ای پاسخگویهزاران سؤال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می‌باشد. بخشیاز فیزیك فضا كه در آن اجرام آسمانیمورد مطالعه قرار می‌گیرد، مكانیك سماویاست. در این بخش نیروهایمؤثر بر حركت اجسامینظیر سیارات، ماهواره‌ها و پروپ‌هایمصنوعیمورد مطالعه قرار می‌گیرد. در سال 1619 میلادیكوپلر در مورد حركت سیارات سه قانون اساسیخود را با استفاده از مشاهدات تیكو براهه بیان كرد. قوانین كپلر كه پایه و اساس قوانین نیوتن و مكانیك كلاسیك برایحركت سیارات است، عبارتند از: 1- حركت سیارات به دور خورشید در یك مدار بیضویانجام می‌گیرد كه خورشید در یكیاز كانون‌هایآن بیضیقرار دارد. 2- مدار یك سیاره به دور خورشید، سطحیرا تشكیل می‌دهد كه این سطح جاروب‌شده توسط خط واصل بین سیاره و خوشید، با زمان حركت سیاره نسبت مستقیم دارد. 3- نسبت بین مربع دوره‌ی تناوب گردش هر سیاره و مكعب نصف محور بزرگ مدار بیضوی، در مورد هر سیاره‌ی منظومه شمسیعدد یكسانیاست. فیزیك فضا علمی بسیار جدید است. با وجود این یك تكنولوژیمهم سبب حل بسیاریاز نا شناخته‌هایقبلیبوده است. در فیزیك اتمسفر، پارامترهایمهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار، چگالی، دما، میدان مغناطیسیزمین، میدان الكتریكی، تابش الكترومغناطیسیموجود در اتمسفر، ذرات باردار و شهاب‌سنگ‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در اثر بر‌هم‌كنش فوتون (كه تشكیل‌دهنده‌ی امواج الكترو معناطیسیاست) با گازهایموجود در جو زمین، این گازها یونیزه می‌شوند. اتم‌هاییونیزه دوباره بر اثر برخورد با الكترون‌هایموجود در اتمسفر، در فرآیند تركیب مجدد شركت می‌كنند. كه این فرایند در جو زمین انجام می‌شود.
اتمسفر زمین
فضایبین اتمسفر زمین و سیارات منظومه‌ی شمسی، خلاء كامل نیست. اگرچه چگالیمواد بین سیارات كم است، این فضا مقادیریگازهایداغ و ذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازیموجود در این نواحیرا گاز بین سیارات می‌نامند. زیرا این گازها بین سیارات قرار دارند و اغلب از پروتون‌ها و الكترون‌ها تشكیل شده‌اند و چگالیملكولیآن بسیار كم است. مدار حركت زمین به دور خورشید از فضایبین سیارات می‌گذرد و به همین دلیل با گازهایبسیار رقیق بین سیارات ادغام می‌شود. جو از نظر عمودیممكن است بنا به تركیبات، واکنش‌هایشیمیایی، یونیزه شدن، دما، فشار و ... بر حسب ارتفاع طبقه‌بندیشود. اما یونیزه شدن از اهمیت فوق‌العاده‌ایبرخوردار است. آنچه بر رویاین كره‌ی خاكیحیات را مقدور ساخته است، ارتباط بسیار منظم تنگاتنگیمیان اعضایاین پوشش با طبقات مختلف است. طبقاتیكه هر لایه‌ی آن وظیفه بسیار مهم تعیین‌كننده‌ایدر تشكیل و ادامه‌ی حیات داراست . به نحویكه با حذف مجازیهر لایه و محاسبه مربوط به آن دگرگونیژرفیدر سایر طبقات و طبع آن، تغییر كامل مكانیسم فعلیرا سبب می‌شود. در دید اغلب افراد اهمیت جو در لایه‌ی مجاور زمین است كه دارایاكسیژن كافیبرایتنفس می‌باشد. برایشكل‌گیریاین لایه كه موجودات در تماس مستقیم با آن می‌باشند، طبقات دیگر طبق چینش خاص خود با خصوصیات خاص دخالت دارند، كه در این مشاركت با حذف هر كدام قطعاً حیات به خطر جدیخواهد افتاد. گرچه جو به معنایواقعییك سیال كامل است و هیچ جایخالیدر آن نمی‌توان یافت و كاملاً فضا را به یك نسبت و یك شكل پوشش می‌دهد، اما در هر لایه تركیبات خاص از عناصر و ملكول‌ها با توجه به خصوصیات آن لایه قرار دارد.
تركیبات اتمسفر
تركیبات اتمسفر را طیجدولیدر بخش تعریف جو یا اتمسفر در ابتدا به خوانندگان عزیز ارائه كردیم؛ اما با توجه به موارد مندرج در جدول یاد شده اگر سهم بخار آب موجود در اتمسفر را نیز در این تقسیم‌بندیدخالت دهیم، این نسبت‌ها ثابت نخواهد بود؛ زیرا دمایلایه‌هایپائین جو همیشه در حال تغییر بوده و با رسیدن دما به نقطه‌ی میعان و تبدیل بخار به مایع، درصد حجمیبخار آب در جو تغییر خواهد كرد. در مقیاس جهانی، به طور متوسط 1% حجم اتمسفر زمین را بخار آب تشكیل می‌دهد، اما عملاً ممكن است در یك مكان، هوا فاقد بخار آب و در نقطه‌ایدیگر تا 4% بخار آب وجود داشته باشد. گرچه وزن مولكولیبخار آب از وزن سایر عناصر تشكیل‌دهنده‌ی جو كمتر است، با این وجود بخار آب بیشتر در لایه‌هایپائین جو متمركز می‌باشد.
بیشترین مقدار بخارآب در لایه مجاور سطح زمین بوده و با افزایش ارتفاع، به شدت از میزان آن كاسته می‌شود. بالا بودن مقدار بخار آب در نزدیكیسطح زمین به دو علت است: یكیبه دلیل وجود اقیانوس‌ها كه منبع اصلیتأمین بخار آب است؛ و دیگریسرد بودن لایه‌هایفوقانیجو كه مانع از نفوذ و نگهداشت بخار آب می‌شوند.
اكسیژن در جو
«اكسیژن به سه صورت در جو وجود دارد» 1- اكسیژن معمولی( O2) 2- اكسیژن به صورت اتم (O) كه مقدار بسیار جزئیاز اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در قسمت‌هایفوقانیجو یعنیاز 100 كیلومتر به بالا وجود دارد. 3- اكسیژن به صورت ازن (o3) كه قسمت عمده‌ی اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در ارتفاعات بین 35 الی80 كیلومتریجو موجود است.»
ارتفاع و ساختار اتمسفر
هر میزان از سطح زمین دور شویم، از غلظت هوا كاسته می‌شود. به طوریكه غلظت هوا درلایه‌هایانتهاییآنقدر كم می‌شود كه به طور غیر محسوس با جو خورشید در هم می‌آمیزد. ساختار اتمسفر را می‌توان از دیدگاه‌هایمختلف مورد بررسیقرار داد: یكیاز معیارهاییكه بر اساس آن لایه‌هایجو طبقه‌بندیمی‌شوند، دمایهواست. لایه‌بندیحرارتی(thermal stratification) از نظر تغییرات هوا و اثرات مستقیم گرما بسیار با اهمیت می‌باشد. لایه‌بندیدیگرینیز در ارتباط با یونیزاسیون(Ionization) یا وجود ذرات باردار اتمیدر جو انجام می‌گیرد كه به نوبه‌ی خود دارایاهمیت می‌باشد. اما آنچه به عنوان مبنا پذیرفته شده، همان لایه‌بندیحرارتیاست. با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در لایه‌هایفوقانیو به این دلیل كه سطوح بالاییهنوز تحت بررسیو تحقیق می‌باشد، هیچگونه تعریف مشخص جامعیاز ساختار جو در این قسمت وجود ندارد. پایین‌ترین لایه‌ی جو كه در برگیرنده‌ی بیشترین جو هواست، و همچنین بزرگترین ویژگیآن، كاهش تدریجیدمایهوا نسبت به ارتفاع می‌باشد، لایه‌ی تروپوسفر (troposphere) نام دارد. بیشترین تغییرات جویكه كاهش دما نسبت به ارتفاع، مهمترین آنهاست، دراین لایه اتفاق می‌افتد. ضخامت متوسط لایه‌ی تروپوسفر حدود 11 كیلومتر است. ضخامت این لایه در قطب حداقل و در استوا به بالاترین مقدار خود می‌رسد.
رویلایه‌ی تروپوسفر، طبقه‌ی استراتوسفر (stratosphere) قرار دارد كه ضخامت متوسط آن حدود 23 كیلومتر است. در 3 كیلومتر اول استراتوسفر، دمایهوا ثابت است؛ اما در قسمت‌هایبالاتر، دمایهوا با ارتفاع افزایش می‌یابد. لایه‌ی مزوسفر (mesosphere) در بالایطبقه استراتوسفر واقع شده و به صورتیاست كه در آن دمایهوا نسبت به افزایش ارتفاع به طور سریع كاهش پیدا می‌كند. ترموسفر (thermosphere) انتهایی‌ترین لایه‌ی جو می‌باشد كه در آن بار دیگر دمایهوا با ارتفاع به شدت زیاد می‌شود. این لایه از ارتفاع تقریبی80 كیلومتریزمین شروع و تا 190 كیلومتریسطح زمین ادامه دارد. بدین ترتیب جو زمین از نظر حرارتیبه چهار لایه‌ی متمایز: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر و ترموسفر تقسیم می‌شود. مرز بین لایه‌ی اول و دوم، تروپوپاز (tropopause)؛ مرز لایه‌ی دوم و سوم، استراتوپاز (stratopause)؛ و مرز بین لایه‌ی سوم چهارم، مزوپاز (mesopause) نام گرفته است. مزوپاز محلیاست كه پایین‌ترین دما را داراست.
در برخیدیگر از منابع دو طبقه‌ی دیگر به جو اضافه كردند: «یونوسفر، كه تقریباً در 80 تا 800 كیلومتریسطح زمین واقع شده است و اتم‌هایاین طبقه به علت برخورد با اشعه‌ی خورشید و اشعه‌ی كیهانی به شدت یونیزه می‌شود و موجب انتشار امواج رادیوییمی‌گردند. به علت فاصله‌ی زیاد این طبقه با سطح زمین، تعداد ذرات هوا در هر سانتیمتر مكعب (توده ویژه) كم و فاصله‌ی ذرات گاز در آن زیاد می‌باشد. ولیبه هر حال فاصله این ذرات به اندازه‌ایاست كه سنگهایآسمانیكه جذب زمین می‌شوند در اثر تماس و اصطكاك با این ذرات به حدیگرم می‌گردند كه به حالت گداخته و درخشان درآمده و به شكل شهاب ثاقب دیده می‌شوند. «دیگریطبقه اگزوسفر كه در قسمت فوقانیجو و در حقیقت آستانه یا سر حد فضاست كه در آن ذرات هوا حركات پرتابیدارند می‌باشد. چون این طبقه از سطح زمین دور است، نیرویجاذبه‌ی زمین كاهش یافته و ذرات جو از هم دور و با داشتن میدان فعالیت بیشتریبا سرعت زیادتریحركت كرده تا جاییكه نیرویگریز از مركز بر نیرویجاذبه غلبه می‌كند. بعضیاز این ذرات در اثر همین حركات پرتابیاز جو زمین خارج می‌گردند و بعضیدیگر به علت برخورد با ذرات دیگر دو مرتبه به داخل جو زمین بر می‌گردند.»
ایزوترمال
در طبقه‌ی استراتوسفر از سطح تراپاپاز به بالا ابتدا درجه‌ی حرارت با ارتفاع تغییر نكرده و ثابت می‌ماند. از این رو است كه قسمتهایزیرین این طبقه را كه دارایچنین خاصیتیاست با درجه حرارت ثابت یا «هم‌درجه‌ی حرارت» (Isothermal layer) می‌نامند. ارتفاع ایزوترمال معمولاً 35 كیلومتر می‌باشد. از ارتفاع 35 تا 80 كیلومتریوجود ازن اثبات شده است. عمل ازن در این طبقه جذب زیاد اشعه حرارتیخورشید و به وجود آوردن یك طبقه از هوایگرم در جو بالا است. وجود ازن در این منطقه ناشیاز وجود اشعه‌ی ماورای بنفش است. زیرا كه توسط این اشعه فعل و انفعالات شیمیاییانجام گردیده و اكسیژن معمولیبا اتم اكسیژن تركیب شده و ازن به وجود می‌آید.
اوزون
« ازن نامیاست كه به مولكول سه اتمیاكسیژن داده‌اند. مولكول‌هایاكسیژن در اثر تابش ماورای بنفش خورشید به دو اتم اكسیژن تجزیه می‌شوند.این اتم‌هایآزاد شده می‌توانند با دیگر مولكول‌هایاكسیژن تركیب شده وازن را تشكیل دهند. به دلیل اینكه ازن نسبت به مولكول‌هایمعمولیاكسیژن از پایداریكمیبرخوردار است، در اثر تابش خورشیدیبه اتم و مولكول اكسیژن تجزیه می‌شود.» این فعل و انفعالات توسط انرژیماورای بنفش انجام شده و در نتیجه، باعث نرسیدن این تابش خطر ناك به زمین می‌شود. از طرف دیگر به هنگام تجزیه ازن مقداریانرژیبه صورت انرژیحرارتیآزاد شده و جذب اتمسفر می‌شود كه این امر باعث افزایش دمایاتمسفر می‌گردد. با توجه به این كه تابش ماورای بنفش آثار تخریبیشدیدیبر رویسلول‌هایزنده دارد، اهمیت لایه‌ی ازن برایادامه‌ی بقایموجودات زنده در سطح زمین انكار ناپذیر است.
