اتمسفر: تفاوت بین نسخه‌ها
هانيه اميري (بحث | مشارکتها) جز (جایگزینی متن - 'ي' به 'ی') |
|||
| سطر ۲۹: | سطر ۲۹: | ||
| − | بر اساس نظریه‌هایجدید كره‌ی زمین در ابتدا بدون هیچ گونه جوی، از تجمع | + | بر اساس نظریه‌هایجدید كره‌ی زمین در ابتدا بدون هیچ گونه جوی، از تجمع تدریجی ذرات سفت و سرد شده در اندازه‌های گوناگون به وجود آمده است. این ذرات بر اساس نظریه‌های گوناگون، حاصل انقباض خورشید بزرگ كه روزیبه اندازه‌ی كل منظومه شمسی بوده است، می‌باشد. «به طور كلیاتمسفر مخلوطی از گازها می‌باشد و اگرچه جو زمین ظاهرا به دلیل ماهیت گازیكه دارد بی وزن به نظر می‌رسد، اما دارای جرمی به 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 دائمی جو، اتمسفر زمین حاوی مواد معلق و گوناگونی است كه شامل ذرات نمك، گرد و غبار و قطرات بسیار كوچك آب نیز می‌باشد، كه البته نباید آنها را در قالب تركیبات گازی جو به حساب آورد.» |
جدول زیر گازهایتشكیل دهنده جو را در یك هوایخشك (بدون بخار آب و آلاینده‌ها) به صورت حجمیو جرمینشان می‌دهد . | جدول زیر گازهایتشكیل دهنده جو را در یك هوایخشك (بدون بخار آب و آلاینده‌ها) به صورت حجمیو جرمینشان می‌دهد . | ||
| سطر ۳۸: | سطر ۳۸: | ||
دیاكسید كربن 0/033 0/046 | دیاكسید كربن 0/033 0/046 | ||
| − | + | برای جو نمی‌توان حدی مشخص قائل شد؛ زیرا هرچه از سطح زمین دور می‌شویم از غلظت گازهای تشكیل‌دهنده، كاسته می‌شود؛ تا جاییكه ذرات و اتم‌های گاز به فاصله‌های بسیار زیاد از هم قرار می‌گیرند. بر مبنای تجربه می‌توان گفت كه تا ارتفاع 1000 كیلومتری نیز آثار وجود گاز مشاهده شده است. | |
| − | «علاوه بر | + | «علاوه بر گازهای موجود در جدول فوق مقدار زیادی بخار آب نیز در جو وجود دارد و همچنین گازهایی مانند هیدروژن و گازهایرادیواكتیویته مانند رادن (Radon) در جو دیده شده است. همچنین همیشه ذرات دیگری مانند گرد و خاك و دود كارخانجات و نمك‌های مختلف را می‌توان در هوا یافت.» |
| سطر ۴۶: | سطر ۴۶: | ||
| − | فیزیك فضا | + | فیزیك فضا یكی از شاخه‌های علم فیزیك است كه تا اندازه‌ای پاسخگوی هزاران سؤال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می‌باشد. بخشی از فیزیك فضا كه در آن اجرام آسمانی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، مكانیك سماوی است. در این بخش نیروهای مؤثر بر حركت اجسامی نظیر سیارات، ماهواره‌ها و پروپ‌های مصنوعی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در سال 1619 میلادی كوپلر در مورد حركت سیارات سه قانون اساسی خود را با استفاده از مشاهدات تیكو براهه بیان كرد. قوانین كپلر كه پایه و اساس قوانین نیوتن و مكانیك كلاسیك برای حركت سیارات است، عبارتند از: |
| − | 1- | + | 1-حركت سیارات به دور خورشید در یك مدار بیضویانجام می‌گیرد كه خورشید در یكی از كانون‌های آن بیضی قرار دارد. |
| − | 2- | + | 2-مدار یك سیاره به دور خورشید، سطحی را تشكیل می‌دهد كه این سطح جاروب شده توسط خط واصل بین سیاره و خوشید، با زمان حركت سیاره نسبت مستقیم دارد. |
| − | 3- | + | 3-نسبت بین مربع دوره‌ی تناوب گردش هر سیاره و مكعب نصف محور بزرگ مدار بیضوی، در مورد هر سیاره‌ی منظومه شمسی عدد یكسانی است. |
| − | فیزیك فضا علمی بسیار جدید است. با وجود این یك | + | فیزیك فضا علمی بسیار جدید است. با وجود این یك تكنولوژی مهم سبب حل بسیاری از نا شناخته‌های قبلی بوده است. در فیزیك اتمسفر، پارامترهای مهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار، چگالی، دما، میدان مغناطیسی زمین، میدان الكتریكی، تابش الكترومغناطیسی موجود در اتمسفر، ذرات باردار و شهاب سنگ‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در اثر بر‌هم‌كنش فوتون (كه تشكیل‌دهنده‌ی امواج الكترو معناطیسی است) با گازهای موجود در جو زمین، این گازها یونیزه می‌شوند. اتم‌های یونیزه دوباره بر اثر برخورد با الكترون‌های موجود در اتمسفر، در فرآیند تركیب مجدد شركت می‌كنند. كه این فرایند در جو زمین انجام می‌شود. |
| سطر ۵۷: | سطر ۵۷: | ||
| − | + | فضای بین اتمسفر زمین و سیارات منظومه‌ی شمسی، خلاء كامل نیست. اگرچه چگالی مواد بین سیارات كم است، این فضا مقادیری گازهای داغ و ذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازی موجود در این نواحی را گاز بین سیارات می‌نامند. زیرا این گازها بین سیارات قرار دارند و اغلب از پروتون‌ها و الكترون‌ها تشكیل شده‌اند و چگالی ملكولی آن بسیار كم است. | |
| − | مدار حركت زمین به دور خورشید از | + | مدار حركت زمین به دور خورشید از فضای بین سیارات می‌گذرد و به همین دلیل با گازهای بسیار رقیق بین سیارات ادغام می‌شود. جو از نظر عمودی ممكن است بنا به تركیبات، واکنش‌های شیمیایی، یونیزه شدن، دما، فشار و ... بر حسب ارتفاع طبقه‌بندی شود. اما یونیزه شدن از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. |
| − | آنچه بر | + | آنچه بر روی این كره‌ی خاكی حیات را مقدور ساخته است، ارتباط بسیار منظم تنگاتنگی میان اعضای این پوشش با طبقات مختلف است. طبقاتی كه هر لایه‌ی آن وظیفه بسیار مهم تعیین‌كننده‌ای در تشكیل و ادامه‌ی حیات دارا است . به نحوی كه با حذف مجازی هر لایه و محاسبه مربوط به آن دگرگونی ژرفیدر سایر طبقات و طبع آن، تغییر كامل مكانیسم فعلی را سبب می‌شود. در دید اغلب افراد اهمیت جو در لایه‌ی مجاور زمین است كه دارای اكسیژن كافی برای تنفس می‌باشد. برای شكل‌گیری این 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 جدی خواهد افتاد. گرچه جو به معنای واقعی یك سیال كامل است و هیچ جای خالی در 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. |
| سطر ۶۵: | سطر ۶۵: | ||
| − | تركیبات اتمسفر را | + | تركیبات اتمسفر را طی جدولی در 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 تقسیم‌بندی دخالت دهیم، این نسبت‌ها ثابت نخواهد بود؛ زیرا دمای لایه‌های پائین جو همیشه در حال تغییر بوده و با رسیدن دما به نقطه‌ی میعان و تبدیل بخار به مایع، درصد حجمی بخار 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 نقطه‌ای دیگر تا 4% بخار آب وجود داشته باشد. گرچه وزن مولكولی بخار آب از وزن سایر عناصر تشكیل دهنده‌ی جو كمتر است، با این وجود بخار آب بیشتر در لایه‌های پائین 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 | + | 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 نزدیكی سطح زمین به دو علت است: یكی به دلیل وجود اقیانوس‌ها كه منبع اصلی تأمین بخار آب است؛ و دیگری سرد بودن لایه‌های فوقانی جو كه مانع از نفوذ و نگه داشت بخار آب می‌شوند. |
| سطر ۷۵: | سطر ۷۵: | ||
«اكسیژن به سه صورت در جو وجود دارد» | «اكسیژن به سه صورت در جو وجود دارد» | ||
1- اكسیژن معمولی( O2) | 1- اكسیژن معمولی( O2) | ||
| − | 2- اكسیژن به صورت اتم (O) كه مقدار بسیار جزئیاز اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در | + | 2- اكسیژن به صورت اتم (O) كه مقدار بسیار جزئیاز اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در قسمت‌های فوقانی جو یعنی از 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 | + | 3- اكسیژن به صورت ازن (o3) كه قسمت عمده‌ی اكسیژن جو را تشكیل می‌دهد و در ارتفاعات بین 35 الی80 كیلومتری جو موجود است.» |
== ارتفاع و ساختار اتمسفر == | == ارتفاع و ساختار اتمسفر == | ||
| − | هر میزان از سطح زمین دور شویم، از غلظت هوا كاسته می‌شود. به طوریكه غلظت هوا | + | هر میزان از سطح زمین دور شویم، از غلظت هوا كاسته می‌شود. به طوریكه غلظت هوا درلایه‌های انتهایی آنقدر كم می‌شود كه به طور غیر محسوس با جو خورشید در هم می‌آمیزد. ساختار اتمسفر را می‌توان از دیدگاه‌های مختلف مورد بررسی قرار داد: یكی از معیارهایی كه بر اساس آن لایه‌های جو طبقه‌بندی می‌شوند، دمای هواست. لایه‌بندی حرارتی(thermal stratification) از نظر تغییرات هوا و اثرات مستقیم گرما بسیار با اهمیت می‌باشد. لایه‌بندی دیگری نیز در ارتباط با یونیزاسیون(Ionization) یا وجود ذرات باردار اتمی در جو انجام می‌گیرد كه به نوبه‌ی خود دارای اهمیت می‌باشد. اما آنچه به عنوان مبنا پذیرفته شده، همان لایه‌بندی حرارتی است. |
| − | با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در | + | با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در لایه‌های فوقانی و به این دلیل كه سطوح بالایی هنوز تحت بررسی و تحقیق می‌باشد، هیچگونه تعریف مشخص جامعی از ساختار جو در این قسمت وجود ندارد. پایین‌ترین لایه‌ی جو كه در برگیرنده‌ی بیشترین جو هواست، و همچنین بزرگترین ویژگی آن، كاهش تدریجی دمای هوا نسبت به ارتفاع می‌باشد، لایه‌ی تروپوسفر (troposphere) نام دارد. بیشترین تغییرات جوی كه 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. |
| − | + | روی لایه‌ی تروپوسفر، طبقه‌ی استراتوسفر (stratosphere) قرار دارد كه ضخامت متوسط آن حدود 23 كیلومتر است. در 3 كیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است؛ اما در قسمت‌های بالاتر، دمای هوا با ارتفاع افزایش می‌یابد. لایه‌ی مزوسفر (mesosphere) در بالای طبقه استراتوسفر واقع شده و به صورتی است كه در آن دمای هوا نسبت به افزایش ارتفاع به طور سریع كاهش پیدا می‌كند. ترموسفر (thermosphere) انتهایی ترین لایه‌ی جو می‌باشد كه در آن بار دیگر دمای هوا با ارتفاع به شدت زیاد می‌شود. این لایه از ارتفاع تقریبی80 كیلومتری زمین شروع و تا 190 كیلومتری سطح زمین ادامه دارد. بدین ترتیب جو زمین از نظر حرارتی به 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 محلی است كه پایین‌ترین دما را داراست. | |
| − | در | + | در برخی دیگر از منابع دو طبقه‌ی دیگر به جو اضافه كردند: «یونوسفر، كه تقریباً در 80 تا 800 كیلومتری سطح زمین واقع شده است و اتم‌های این طبقه به علت برخورد با اشعه‌ی خورشید و اشعه‌ی كیهانی به شدت یونیزه می‌شود و موجب انتشار امواج رادیویی می‌گردند. 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. ولی به هر حال فاصله این ذرات به اندازه‌ای است كه سنگهای آسمانی كه جذب زمین می‌شوند در اثر تماس و اصطكاك با این ذرات به حدی گرم می‌گردند كه به حالت گداخته و درخشان درآمده و به شكل شهاب ثاقب دیده می‌شوند. |
| − | + | «دیگری طبقه اگزوسفر كه در قسمت فوقانی جو و در حقیقت آستانه یا سر حد فضاست كه در آن ذرات هوا حركات پرتابی دارند می‌باشد. چون این طبقه از سطح زمین دور است، نیروی جاذبه‌ی زمین كاهش یافته و ذرات جو از هم دور و با داشتن میدان فعالیت بیشتری با سرعت زیادتری حركت كرده تا جاییكه نیروی گریز از مركز بر نیروی جاذبه غلبه می‌كند. بعضی از این ذرات در اثر همین حركات پرتابی از جو زمین خارج می‌گردند و بعضیدیگر به علت برخورد با ذرات دیگر دو مرتبه به داخل جو زمین بر می‌گردند.» | |
== ایزوترمال == | == ایزوترمال == | ||
| − | در طبقه‌ی استراتوسفر از سطح تراپاپاز به بالا ابتدا درجه‌ی حرارت با ارتفاع تغییر نكرده و ثابت می‌ماند. از این رو است كه | + | در طبقه‌ی استراتوسفر از سطح تراپاپاز به بالا ابتدا درجه‌ی حرارت با ارتفاع تغییر نكرده و ثابت می‌ماند. از این رو است كه قسمت های زیرین این طبقه را كه دارای چنین خاصیتی است با درجه حرارت ثابت یا «هم‌درجه‌ی حرارت» (Isothermal layer) می‌نامند. ارتفاع ایزوترمال معمولاً 35 كیلومتر می‌باشد. از ارتفاع 35 تا 80 كیلومتری وجود ازن اثبات شده است. عمل ازن در این طبقه جذب زیاد اشعه حرارتی خورشید و به وجود آوردن یك طبقه از هوای گرم در جو بالا است. وجود اوزون در این منطقه ناشی از وجود اشعه‌ی ماورای بنفش است. زیرا كه توسط این اشعه فعل و انفعالات شیمیایی انجام گردیده و اكسیژن معمولی با اتم اكسیژن تركیب شده و اوزون به وجود می‌آید. |
== اوزون == | == اوزون == | ||
| − | « | + | « اوزون نامی است كه به مولكول سه اتمی اكسیژن داده‌اند. مولكول‌های اكسیژن در اثر تابش ماورای بنفش خورشید به دو اتم اكسیژن تجزیه می‌شوند.این اتم‌های آزاد شده می‌توانند با دیگر مولكول‌های اكسیژن تركیب شده وازن را تشكیل دهند. به دلیل اینكه ازن نسبت به مولكول‌های معمولی اكسیژن از پایداری كمی برخوردار است، در اثر تابش خورشیدی به اتم و مولكول اكسیژن تجزیه می‌شود.» |
| − | این فعل و انفعالات توسط | + | این فعل و انفعالات توسط انرژی ماورای بنفش انجام شده و در نتیجه، باعث نرسیدن این تابش خطر ناك به زمین می‌شود. از طرف دیگر به هنگام تجزیه اوزون مقداری انرژی به صورت انرژی حرارتی آزاد شده و جذب اتمسفر می‌شود كه این امر باعث افزایش دمای اتمسفر می‌گردد. با توجه به این كه تابش ماورای بنفش آثار تخری بی شدیدی بر روی سلول‌های زنده دارد، اهمیت لایه‌ی اوزون برای ادامه‌ی بقای موجودات زنده در سطح زمین انكار ناپذیر است. |
[[رده:علوم سیاره‌ای]] | [[رده:علوم سیاره‌ای]] | ||
نسخهٔ ۲ اکتبر ۲۰۱۲، ساعت ۱۶:۵۷
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 تدریجی ذرات سفت و سرد شده در اندازه‌های گوناگون به وجود آمده است. این ذرات بر اساس نظریه‌های گوناگون، حاصل انقباض خورشید بزرگ كه روزیبه اندازه‌ی كل منظومه شمسی بوده است، می‌باشد. «به طور كلیاتمسفر مخلوطی از گازها می‌باشد و اگرچه جو زمین ظاهرا به دلیل ماهیت گازیكه دارد بی وزن به نظر می‌رسد، اما دارای جرمی به 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 دائمی جو، اتمسفر زمین حاوی مواد معلق و گوناگونی است كه شامل ذرات نمك، گرد و غبار و قطرات بسیار كوچك آب نیز می‌باشد، كه البته نباید آنها را در قالب تركیبات گازی جو 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
برای جو نمی‌توان حدی مشخص قائل شد؛ زیرا هرچه از سطح زمین دور می‌شویم از غلظت گازهای تشكیل‌دهنده، كاسته می‌شود؛ تا جاییكه ذرات و اتم‌های گاز به فاصله‌های بسیار زیاد از هم قرار می‌گیرند. بر مبنای تجربه می‌توان گفت كه تا ارتفاع 1000 كیلومتری نیز آثار وجود گاز مشاهده شده است.
«علاوه بر گازهای موجود در جدول فوق مقدار زیادی بخار آب نیز در جو وجود دارد و همچنین گازهایی مانند هیدروژن و گازهایرادیواكتیویته مانند رادن (Radon) در جو دیده شده است. همچنین همیشه ذرات دیگری مانند گرد و خاك و دود كارخانجات و نمك‌های مختلف را می‌توان در هوا یافت.»
فیزیك فضا و اتمسفر
فیزیك فضا یكی از شاخه‌های علم فیزیك است كه تا اندازه‌ای پاسخگوی هزاران سؤال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می‌باشد. بخشی از فیزیك فضا كه در آن اجرام آسمانی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، مكانیك سماوی است. در این بخش نیروهای مؤثر بر حركت اجسامی نظیر سیارات، ماهواره‌ها و پروپ‌های مصنوعی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در سال 1619 میلادی كوپلر در مورد حركت سیارات سه قانون اساسی خود را با استفاده از مشاهدات تیكو براهه بیان كرد. قوانین كپلر كه پایه و اساس قوانین نیوتن و مكانیك كلاسیك برای حركت سیارات است، عبارتند از: 1-حركت سیارات به دور خورشید در یك مدار بیضویانجام می‌گیرد كه خورشید در یكی از كانون‌های آن بیضی قرار دارد. 2-مدار یك سیاره به دور خورشید، سطحی را تشكیل می‌دهد كه این سطح جاروب شده 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 شمسی عدد یكسانی است. فیزیك فضا علمی بسیار جدید است. با وجود این یك تكنولوژی مهم سبب حل بسیاری از نا شناخته‌های قبلی بوده است. در فیزیك اتمسفر، پارامترهای مهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار، چگالی، دما، میدان مغناطیسی زمین، میدان الكتریكی، تابش الكترومغناطیسی موجود در اتمسفر، ذرات باردار و شهاب سنگ‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در اثر بر‌هم‌كنش فوتون (كه تشكیل‌دهنده‌ی امواج الكترو معناطیسی است) با گازهای موجود در جو زمین، این گازها یونیزه می‌شوند. اتم‌های یونیزه دوباره بر اثر برخورد با الكترون‌های موجود در اتمسفر، در فرآیند تركیب مجدد شركت می‌كنند. كه این فرایند در جو زمین انجام می‌شود.
اتمسفر زمین
فضای بین اتمسفر زمین و سیارات منظومه‌ی شمسی، خلاء كامل نیست. اگرچه چگالی مواد بین سیارات كم است، این فضا مقادیری گازهای داغ و ذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازی موجود در این نواحی را گاز بین سیارات می‌نامند. زیرا این گازها بین سیارات قرار دارند و اغلب از پروتون‌ها و الكترون‌ها تشكیل شده‌اند و چگالی ملكولی آن بسیار كم است. مدار حركت زمین به دور خورشید از فضای بین سیارات می‌گذرد و به همین دلیل با گازهای بسیار رقیق بین سیارات ادغام می‌شود. جو از نظر عمودی ممكن است بنا به تركیبات، واکنش‌های شیمیایی، یونیزه شدن، دما، فشار و ... بر حسب ارتفاع طبقه‌بندی شود. اما یونیزه شدن از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. آنچه بر روی این كره‌ی خاكی حیات را مقدور ساخته است، ارتباط بسیار منظم تنگاتنگی میان اعضای این پوشش با طبقات مختلف است. طبقاتی كه هر لایه‌ی آن وظیفه بسیار مهم تعیین‌كننده‌ای در تشكیل و ادامه‌ی حیات دارا است . به نحوی كه با حذف مجازی هر لایه و محاسبه مربوط به آن دگرگونی ژرفیدر سایر طبقات و طبع آن، تغییر كامل مكانیسم فعلی را سبب می‌شود. در دید اغلب افراد اهمیت جو در لایه‌ی مجاور زمین است كه دارای اكسیژن كافی برای تنفس می‌باشد. برای شكل‌گیری این 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 جدی خواهد افتاد. گرچه جو به معنای واقعی یك سیال كامل است و هیچ جای خالی در 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 طی جدولی در 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 تقسیم‌بندی دخالت دهیم، این نسبت‌ها ثابت نخواهد بود؛ زیرا دمای لایه‌های پائین جو همیشه در حال تغییر بوده و با رسیدن دما به نقطه‌ی میعان و تبدیل بخار به مایع، درصد حجمی بخار 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 نقطه‌ای دیگر تا 4% بخار آب وجود داشته باشد. گرچه وزن مولكولی بخار آب از وزن سایر عناصر تشكیل دهنده‌ی جو كمتر است، با این وجود بخار آب بیشتر در لایه‌های پائین 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 نزدیكی سطح زمین به دو علت است: یكی به دلیل وجود اقیانوس‌ها كه منبع اصلی تأمین بخار آب است؛ و دیگری سرد بودن لایه‌های فوقانی جو كه مانع از نفوذ و نگه داشت 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 قسمت‌های فوقانی جو یعنی از 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 كیلومتری جو موجود است.»
ارتفاع و ساختار اتمسفر
هر میزان از سطح زمین دور شویم، از غلظت هوا كاسته می‌شود. به طوریكه غلظت هوا درلایه‌های انتهایی آنقدر كم می‌شود كه به طور غیر محسوس با جو خورشید در هم می‌آمیزد. ساختار اتمسفر را می‌توان از دیدگاه‌های مختلف مورد بررسی قرار داد: یكی از معیارهایی كه بر اساس آن لایه‌های جو طبقه‌بندی می‌شوند، دمای هواست. لایه‌بندی حرارتی(thermal stratification) از نظر تغییرات هوا و اثرات مستقیم گرما بسیار با اهمیت می‌باشد. لایه‌بندی دیگری نیز در ارتباط با یونیزاسیون(Ionization) یا وجود ذرات باردار اتمی در جو انجام می‌گیرد كه به نوبه‌ی خود دارای اهمیت می‌باشد. اما آنچه به عنوان مبنا پذیرفته شده، همان لایه‌بندی حرارتی است. با توجه به محدود بودن اطلاعات ما از خصوصیات جو در لایه‌های فوقانی و به این دلیل كه سطوح بالایی هنوز تحت بررسی و تحقیق می‌باشد، هیچگونه تعریف مشخص جامعی از ساختار جو در این قسمت وجود ندارد. پایین‌ترین لایه‌ی جو كه در برگیرنده‌ی بیشترین جو هواست، و همچنین بزرگترین ویژگی آن، كاهش تدریجی دمای هوا نسبت به ارتفاع می‌باشد، لایه‌ی تروپوسفر (troposphere) نام دارد. بیشترین تغییرات جوی كه 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.
روی لایه‌ی تروپوسفر، طبقه‌ی استراتوسفر (stratosphere) قرار دارد كه ضخامت متوسط آن حدود 23 كیلومتر است. در 3 كیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است؛ اما در قسمت‌های بالاتر، دمای هوا با ارتفاع افزایش می‌یابد. لایه‌ی مزوسفر (mesosphere) در بالای طبقه استراتوسفر واقع شده و به صورتی است كه در آن دمای هوا نسبت به افزایش ارتفاع به طور سریع كاهش پیدا می‌كند. ترموسفر (thermosphere) انتهایی ترین لایه‌ی جو می‌باشد كه در آن بار دیگر دمای هوا با ارتفاع به شدت زیاد می‌شود. این لایه از ارتفاع تقریبی80 كیلومتری زمین شروع و تا 190 كیلومتری سطح زمین ادامه دارد. بدین ترتیب جو زمین از نظر حرارتی به 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 محلی است كه پایین‌ترین دما را داراست.
در برخی دیگر از منابع دو طبقه‌ی دیگر به جو اضافه كردند: «یونوسفر، كه تقریباً در 80 تا 800 كیلومتری سطح زمین واقع شده است و اتم‌های این طبقه به علت برخورد با اشعه‌ی خورشید و اشعه‌ی كیهانی به شدت یونیزه می‌شود و موجب انتشار امواج رادیویی می‌گردند. 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. ولی به هر حال فاصله این ذرات به اندازه‌ای است كه سنگهای آسمانی كه جذب زمین می‌شوند در اثر تماس و اصطكاك با این ذرات به حدی گرم می‌گردند كه به حالت گداخته و درخشان درآمده و به شكل شهاب ثاقب دیده می‌شوند. «دیگری طبقه اگزوسفر كه در قسمت فوقانی جو و در حقیقت آستانه یا سر حد فضاست كه در آن ذرات هوا حركات پرتابی دارند می‌باشد. چون این طبقه از سطح زمین دور است، نیروی جاذبه‌ی زمین كاهش یافته و ذرات جو از هم دور و با داشتن میدان فعالیت بیشتری با سرعت زیادتری حركت كرده تا جاییكه نیروی گریز از مركز بر نیروی جاذبه غلبه می‌كند. بعضی از این ذرات در اثر همین حركات پرتابی از 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 قسمت های زیرین این طبقه را كه دارای چنین خاصیتی است با درجه حرارت ثابت یا «هم‌درجه‌ی حرارت» (Isothermal layer) می‌نامند. ارتفاع ایزوترمال معمولاً 35 كیلومتر می‌باشد. از ارتفاع 35 تا 80 كیلومتری وجود ازن اثبات شده است. عمل ازن در این طبقه جذب زیاد اشعه حرارتی خورشید و به وجود آوردن یك طبقه از هوای گرم در جو بالا است. وجود اوزون در این منطقه ناشی از وجود اشعه‌ی ماورای بنفش است. زیرا كه توسط این اشعه فعل و انفعالات شیمیایی انجام گردیده و اكسیژن معمولی با اتم اكسیژن تركیب شده و اوزون به وجود می‌آید.
اوزون
« اوزون نامی است كه به مولكول سه اتمی اكسیژن داده‌اند. مولكول‌های اكسیژن در اثر تابش ماورای بنفش خورشید به دو اتم اكسیژن تجزیه می‌شوند.این اتم‌های آزاد شده می‌توانند با دیگر مولكول‌های اكسیژن تركیب شده وازن را تشكیل دهند. به دلیل اینكه ازن نسبت به مولكول‌های معمولی اكسیژن از پایداری كمی برخوردار است، در اثر تابش خورشیدی به اتم و مولكول اكسیژن تجزیه می‌شود.» این فعل و انفعالات توسط انرژی ماورای بنفش انجام شده و در نتیجه، باعث نرسیدن این تابش خطر ناك به زمین می‌شود. از طرف دیگر به هنگام تجزیه اوزون مقداری انرژی به صورت انرژی حرارتی آزاد شده و جذب اتمسفر می‌شود كه این امر باعث افزایش دمای اتمسفر می‌گردد. با توجه به این كه تابش ماورای بنفش آثار تخری بی شدیدی بر روی سلول‌های زنده دارد، اهمیت لایه‌ی اوزون برای ادامه‌ی بقای موجودات زنده در سطح زمین انكار ناپذیر است.
