Atmosfera

Atmosfera (od gr. reči atmos = para i sfera = lopta) predstavlja vazdušni omotač Zemlje, čiji su gradivni elementi gasovi vodene pare i prašine. Sa hidrosferom, biosferom i litosferom čini sastavni deo spoljašnjih Zemljinih sfera. Atmosferske pojave su različiti prikazi vlažnosti, svetlosti, elektriciteta i temperature vazduha. Javljaju se kao posledica stalnih kretanja i promena u vazdušnom omotaču Zemlje, a predstavlju predmet proučavanja Klimatologije i Meteorologije.

Uloga atmosfere se najviše ogleda u ublažavanju negativnih uticaja Sunčeve radijacije i omogućava nesmetani razvoj živog sveta na zemlji.

Sastav atmosfere

Atmosfera predstavlja mešavinu gasova od kojih najviše, naročito u donjim slojevima, preovlađuju azot (N) 78%, kiseonik (O) 21%, argon (Ar) 0,94%, ugljen-dioksid (CO₂) (0,03%) i oko 0,03% mešavina neona (Ne), helijuma (He), kriptona (Kr), ksenona (Xe), metana (CH₄) i ozona (0₃). 

Poznato je da ugljen-dioksid spada u značajno jedinjenje koje učestvuje u fotosintezi kopnenih i vodenih biljaka, kao i u složenim procesima nastanka karbonatnih stena. Prilikom sagorevanja fosilnih goriva (nafte, uglja, zemnog gasa i drugih) oslobađaju se velike količine ugljenika koji u obliku različitih jedinjenja ponovo odlazi u atmosferu. Važan deo atmosfere je vodena para koja obuhvata 3% njenog volumena. 

Atmosferske padavine nastaju kao rezultat kondenzacije vodene pare u atmosferi. Osnovni uslov za njihovo formiranje su vlažnost vazduha i izdizanje toplog i vlažnog vazduha do visine gde se ove mase rashlađuju do ispod tačke rose.

Visoka vlažnost i velika količina padavina utiču na dnevna i sezonska kolebanja temperature. Tako, na primer, usled visoke vlažnosti basen Amazona ima relativno mala temperaturna kolebanja za razliku od Antarktika i nekih pustinjskih oblasti koje imaju malo padavina. Najveći deo vodene pare u atmosferi nalazi se do 3000 m nadmorske visine.

U tropskoj zoni količina padavina nije ravnomerno raspoređena, što može da predstavlja i poguban element u raznim domenima ljudske delatnosti. U Indiji, Kini i Japanu usled monsunskih vetrova oblasti sa najvećom količinom padavina smeštene su severnije. U tropskim predelima gde je ravnomerno raspoređena količina padavina preovlađuju prašume, dok u oblastima gde to nije slučaj preovlađuju savane, odnosno šumske stepe. Poznat je primer da u području Asuana na Nilu (gde je čuvena Asuanska brana), koje leži u okviru pomenutih oblasti, godinama ne padne ni kap kiše.

Najveće količine padavina izmerene su u Čerapunji, na južnim padinama Himalaja, gde je zabeleženo da je tokom 1861. godine palo 2299 cm vodenog taloga. Kod nas je najviše padavina zabeleženo u Crkvicama, na planini Orjenu iznad Boke Kotorske, na visini od 1097 m, gde godišnje padne i preko 490 cm vodenog taloga.

Slojevitost atmosfere

U odnosu na temperaturne i druge fizičke karakteristike atmosfera je prirodno izdeljena na više ,,slojeva“. Neposredno uz Zemlju je vazdušni omotač – troposfera. Njena prosečna debljina na ekvatoru iznosi od 16 do 18 km, a na polovima od 8 do 10 km. U troposferi je, osim promena temperature, promenljiv i sadržaj vlažnosti vazduha. Fizičke karakteristike troposfere neposredno utiču na klimu Zemlje, odnosno na geodinamičke procese.

Stratosfera  je sledeći u nizu omotača atmosfere koji predstavlja sredinu čistog, hladnog, razređenog vazduha bez vodene pare. Ono što je karakteristično za ovaj omotač je to da temperatura postepeno raste idući prema njegovim višim slojevima. Važan deo stratosfere koji utiče na temperature i cirkulaciju vazduha u ovoj sferi je ozon. On je zastupljen na visini od 22 do 25 km i naziva se ozonosfera. Stratosfera se završava stratopauzom na visini od 50 do 60 km.

Na 80 km od površine Zemljeprostire se naredni sloj, a to je mezosfera. Najviša temperatura u ovom sloju je oko -15°C, dok najniža temperatura ide i do -90°C.

Termosfera (jonosfera) se širi iznad mezosfere do oko 800 km od površine Zemlje. Ova sfera se odlikuje veoma visokim temeperaturama koje mogu da idu i do +1500°C. Unutar ove sfere je intenzivan prenos radio-talasa.

Egzosfera je najviši deo Zemljine atmosfere, nalazi se iznad 800 km visine i slabo je proučen. Skoro potpuno odsustvo gravitacije i velika razređenost vazduha omogućavaju da iz ove sfere čestice gasa velikom brzinom ,,odlaze“ dalje prema međuplanetarnom prostranstvu. Na osnovu fizičko-hemijskih uslova i procesa koji vladaju u različitim nivoima Zemljine atmosfere može da se izvrši i njena drugačija podela i to na:

• Hemisfera, do 60 km visine, sa aktivnim hemijskim procesima;
• Jonosfera, od 60 do 600 km, u kojoj su čestice u jonizovanom stanju. Najveća koncentracija elektrona, odnosno najveće raslojavanje jonosfere, jeste na visinima od 80, 100, 250 i 300 km;
• Protonosfera, koja odgovara egzosferi (500-2000 km), sa neutralnom komponentom. Gravitacija joj je slaba, što uslovljava lutanje i udaljavanje čestica od Zemlje.

Magnetosfera predstavlja krajnji deo atmosfere sa pojačanom koncentracijom protona i elektrona. To je prostor dominantnog uticaja geomagnetnog polja na kretanje naelektrisanih čestica. Gornja granica ove sfere je na 2000-3000 km od površine Zemlje ka međuplanetarnom prostoru i nije predmet proučavanja geologije.