ATMOSFERİN KATMANLARI

Transkript

1 ATMOSFERİN KATMANLARI ATMOSFER: Yunanca atmos, anlamı «BUHAR» sphaira, anlamı «SPHERE» Dünyayı kapşayan gaz tabaka ATMOSFER: herhangi bir gök cisminin etrafını saran Gaz, Su Buharı Ve Aerosollerden oluşan tabaka ATMOSFERİN KATMANLARI Atmosfer, yeryüzünden uzaklaştıkça azalan bir yoğunluk sırasına göre dizilmiş, yükseldikçe seyrekleşen ve nihayet uzay boşluğuna dönüşen iç içe kürelerden veya katmanlardan oluşmuştur. Katmanlar kesin sınırlar halinde birbirlerinden ayrılmış değildir. ATMOSFERİN KATMANLARI Troposfer Stratosfer Mezosfer Termosfer Ekzosfer İyonosfer Atmosferde molekül yapısı, sıcaklık, gaz bileşimi bakımından farklılık gösteren bölgeler ayrı birer katman olarak düşünülür. ABD 1

2 Gaz bileşimlerine göre Heterosfer, gaz bileşimin değişim gösterdiği katman Atmosferin yoğunluğu yeryüzüne yaklaştıkça artar, uzaklaştıkça azalır. Homosfer, gaz bileşimin yaklaşık olarak aynı olduğu katman, SICAKLIĞA GÖRE ATMOSFER KATMANLARI GAZLARA GÖRE UZAY ( km) HİDROJEN KATI (2400 km) HELYUM KATI (He) (965 KM) ATOMİK OKSİJEN KATI (O) (115km) MOLEKÜLER OKSİJEN KATI (O 2 ) Troposfer Yeryüzünü çevreleyen ilk katman olup, yüksekliği 8-12 km arasında değişir. Bu yüksekliğin kutuplar üzerinde yaklaşık 6 km ye kadar indiği, ekvator üzerinde ise yaklaşık 16 km ye kadar çıktığı gözlenmiştir. Bu katmanı oluşturan gazların karışım oranları canlıların yaşamasına uygundur. Her zaman olmamakla birlikte, normal olarak yükseldikçe sıcaklığın düştüğü görülür. ABD 2

3 Ekvator, orta enlem ve kutup kuşakları üzerinde meydana gelen sıcaklık değişimleri nedeniyle troposfer farklı yüksekliklerde yer alır. Birbirleri üzerine kiremit gibi dizilmiş iç bükey katmanlar halinde oturan tropikal, subtropikal ve polar tropopoz arasında dikkati çeken en önemli olgu, subtropikal tropopoz ile polar tropopoz arasındaki aşırı sıcaklık farkının neden olduğu Jet akımları dır. Bulutların oluşumu ve bildiğimiz hava olaylarına sadece bu troposferde rastlarız. Klimatolojinin inceleme alanını teşkil eden troposfer, atmosferin yaşam katmanı olarak tanımlanır. Troposferin üst sınırını teşkil eden Tropopoz da ortalama sıcaklık -55 C civarındadır. Batıdan doğuya doğru esen ve hızları zaman zaman 200 km nin üzerine çıkabilen bu sert rüzgarların varlığı havacılıktaki gelişim sonucu yüksek uçuşlarda ortaya çıkmıştır. Uçuş yönüne göre arkadan geldiğinde hız ve zaman kazandırarak büyük ölçüde yakıt tasarrufu sağlayan bu akımlar, baş taraftan alındığında gecikmelere ve yakıt kaybına neden olmaktadır. İzmir- Ankara Uçakla 45 dakika, Ankaraİzmir 1 saat 15 dakikadır. Stratosfer Kuru, soğuk ve yoğunluğu az olan bu katman yaklaşık 12-50km arasındadır. Sıcaklık alt kesimlerinde -50oC civarındadır. Çok az değişim gösterir. Alt sınırına yakın kısımlarında seyrek bulutlar görülebilir. Bunun dışında bulutsuzdur. Hava olaylarının etkisini kaybettiği bu katman, gerek görüş uzaklığı gerekse sahip olduğu stabil koşullar bakımından jet uçakları için ideal bir uçuş ortamı oluşturur. Uçaklar daha güvenli ve rahat uçarlar. Stratosferde yükselmeye devam edildiğinde sıcaklığın yükseltiye bağlı olarak değiştiği ve yükseldiği gözlenir. Bu durum, stratosferin mezosferle birleştiği geçiş zonunu oluşturan Stratopoz a kadar devam eder. içerisinde OZON tabakası adı verilen bir kuşak bulunmaktadır. Stratosfer ABD Burada, oksijen, güneşten gelen ultraviyole (morötesi) radyasyonun etkisiyle ozon gazına dönüşür. Bu dönüşüm sırasında, ultraviyole ışınların büyük bir kısmı tutulur. 3

4 Bu tabakada tutulamayan ultraviyole ışınların bir kısmını da troposferdeki bulutlar tutar. Böylece güneşten gelen ultraviyole ışınların ancak pek azı yeryüzüne ulaşır. Ozon tabakası, dünyamızı göktaşlarının bombardımanından korur. Zira, atmosfere giren göktaşları bu tabakada ısınarak yanar ve erirler. Zerrecikler halinde dağılarak yeryüzüne ulaşmaları önlenmiş olur. OZON TABAKASININ İNCELMESİ Klimalarda, buzdolaplarında, köpüklerde, yangın söndürücülerde, endüstriyel eriyiklerde ve bunlara benzer diğer ürünlerde sıkça kullanılan insan yapımı kimyasal bir madde olan kloroflorokarbon emisyonları (CFCs) toplam stratosferik ozon tükenmesinin %80'inden daha fazlasının nedenidir. ABD 4

5 Ozon Tükenmesinin Yeryüzündeki Yaşama Etkisi Cilt kanseri Gözlere de katarakt başlattığını göstermektedir. Geçici görüş kaybı olan kar körlüğü İnsanların bağışıklık sistemini zayıflatır Mezosfer Yaklaşık 50 ile 80 km ler arasında yer alan mezosfer katmanında yükseldikçe sıcaklık önce değişmez. Daha sonra azalarak bu katmanın üst sınırını teşkil eden mezopozda -100 C ye kadar düşer C civarındaki sıcaklık yine önceleri yükseltiye bağlı olarak pek değişmez. Ancak yükseldikçe tekrar artmaya başlar. İşte sıcaklığın yükselmeye başladığı bu kesime SICAK TABAKA adı da verilir. Bu tabaka astronotlar için tehlike teşkil eder. Uzay kapsülleri bu tabakada sürtünmeden dolayı çok ısınırlar. Bu nedenle sıcaklığa dayanıklı olacak şekilde inşa edilirler. Mezopozun üzerinde sıcaklığın giderek çok yüksek değerlere ulaştığı katmanlara bu özelliğinden dolayı Termosfer adı verilir. Termosferde sıcaklık, zaman içerisinde, atmosferin hiç bir katmanında görülmedik ölçüde değişim gösterebilir. İyonosfer Kendi içinde termosfer ve eksozfer olarak üzere ikiye ayrılır. Termosferin alt bölümünü teşkil eden bu katmanda, gaz moleküllerinin çoğu güneş ışınları ve kozmik zerrelerin radyasyonu sonucu oluşan ışınların (Özellikle δ, x ve çok kısa ultraviyole) etkisiyle iyon haline dönüşmüştür. Bu nedenle iyonosfer adı verilen bu katman yerden gelen radyo dalgalarını yansıtması bakımından büyük önem taşır. ABD 5

6 Kısa radyo dalgaları iyonosferde hızla hareket eden iyonlara çarparak yansır ve yeryüzüne dönerek haberleşmemizi sağlarlar. Aksi halde uzaya yayılan dalgalar geri dönmedikleri için haberleşme yapmak mümkün olmayacaktı. Söz konusu iyonların miktarı güneş enerjisindeki değişmelere bağlıdır. Bu nedenle güneşin durumu haberleşmeyi büyük ölçüde etkiler. Eksozfer Atmosferin en dış katmanını teşkil eden eksozfer, genellikle helyum ve hidrojen gazlarından oluşur. Molekül yapıları küçük ve uzaklık nedeniyle yer çekiminden az etkilenen bu gazlar serbestçe hareket ederek uzayın derinliklerine yayılır. Eksozfer iyonosferin üst sınırından itibaren yaklaşık olarak 600 km kalınlığında bir Helyum kuşağı ve bunun etrafında yer alan bir Hidrojen kuşağı ile çevrilidir. Hidrojen kuşağında, hidrojen gazının gittikçe azalarak, uzayda bin km ye kadar yayıldığı sanılmaktadır. Bundan ötesi de gerçek uzay olarak düşünülür. Hava Boşluğu (Açık Hava Türbülansı) Hava gibi gazlarda, boşluk veya delik oluşmaz. Hava gibi gazlarda, boşluk veya delik oluşmaz. Halk arasında ve basında yanlış bir şekilde hava boşluğu olarak adlandırılan şey aslında "Açık Hava Türbülansı"dır. Türbülans, bir tür düzgün olmayan karmaşık ve kaotik bir hava akışıdır. Sıcaklık Konveksiyonuna bağlı türbülans: Bulut türbülansı: Rüzgar türbülansı Atmosferdeki Kimyasal Döngüler Atmosferdeki gazların kimyasal döngüler kapsamında incelenmeleri hiçte kolay değildir. Zira sürekli değişim içerisinde gerçekleşen bu süreçlerin temel kimyasal reaksiyonlar açısından yerel boyutta değerlendirilmelerine karşın, global ölçekte düşünülme zorunluluğu vardır. Karbon Döngüsü Atmosferdeki kimyasal döngüler içerisinde yaşamsal açıdan en fazla önem taşıyanı karbon döngüsüdür. Bu döngüde ana unsurları CO 2 ve CO oluşturur. Okyanusların CO 2 içeriği deniz suyunun sıcaklık ve asitlik derecesine bağlı olarak değişim göstermekte ve atmosferin CO 2 içeriğinin yaklaşık 60 katına kadar çıkabilmektedir. ABD 6

7 Tropik okyanuslar üzerinden atmosfere geçen CO 2 'in kutup okyanusları tarafından alınması sürecinde CO 2 'in kalış süresi yaklaşık beş yıldır. Buna karşın bu döngünün biyosfer içerisinde gerçekleşme süresi birkaç yüz yıl sürebilir. Dolomit, tebeşir, mermer, kireçtaşı ve ilgili tortullarda karbonat olarak saklı CO 2 miktarı, okyanus-atmosfer sisteminden yaklaşık 600 kat fazladır. Bu saklı CO 2 tümüyle atmosfere verilmiş olsa, yerküremizin atmosferi Venüs gezegeninin atmosfer koşullarına benzer bir nitelik kazanırdı. Yine, atmosferdeki karbon döngüsünün ana unsurlarından birini oluşturan CO, zehirli bir gaz olduğu için, özellikle yerleşim alanlarında otomobil motorlarının sıkı bir şekilde denetlenmelerini gerektirmektedir Global ölçekte ele alındığında, belli başlı CO kaynakları olarak petrol ve kömürün yanması ve anaerobik yolla çürümede doğal yolla açığa çıkan metan gazının (CH 4 ) ve karasal bitki ürünlerinin (isopren) oksidasyonundan söz edilebilir Kükürt Döngüsü Atmosferdeki SO 2, yüksek miktarda kükürt içeren yakıtların yanması, anaerobik çürümeyle açığa çıkan HİDROJEN SÜLFÜR (H 2 S) ün oksidasyonu, bitkiler ve bakterilerin faaliyetleri sonucu ortaya çıkmaktadır. Küresel ölçekte ele alındığında SO 2 bütçesinin antropojenik etkilerle büyük değişime uğradığı gözlenir. Bu etki yerleşim alanları ve çevrelerinde daha da yoğun bir nitelik kazanır. SO 2 'in oksidasyonu sonucu ortaya çıkan sülfirik asitin (Asit Yağışları) Kükürt içeren yakıtların kullanılması konusunda yerel de olsa yasal sınırlamalar getirilmelidir. ABD 7

8 ASİT YAĞMURLARI ABD 8

9 Azot Döngüsü Azot oksitler (NO, NO 2 ) smog oluşumu ve stratosferdeki ozonla yakın ilişkileri bulunmaları nedeniyle büyük bir öneme sahiptirler. FOTOKİMYASAL SMOG Smogda NO 2 kaynağı büyük ölçüde kullanılan yakıtlardır. Stratosferdeki NO ve NO 2 'in kaynağının ise topraktaki nitrat iyonlarından (NO 2 ) denitrifikasyon bakterilerince üretilen N 2 O'un yeniden yapılanması olduğu söylenebilir. *Ayrıca süpersonik uçakların doğrudan doğruya stratosfere verdikleri azot oksitler de günümüzde üzerinde durulması gereken konulardan biri olarak dikkat çekmektedir. ABD 9