2. fejezet - A légkör

Tartalom

2.1. A földi légkör kialakulása
2.2. A légkör összetétele
2.3 A légkör vertikális szerkezete

A légkör a Földet körülvevő különböző gázok, továbbá szilárd és cseppfolyós részecskék keveréke. A nitrogén és az oxigén a legnagyobb koncentrációban a földi légkörben van jelen. A naprendszer többi bolygójának légköre alapvetően különbözik összetételében, melyet egyéb információk feltüntetésével a 2.1. táblázat szemléltet. Ebben a fejezetben röviden áttekintjük a földi légkör kialakulását és jelenlegi légkörünk felépítését.

2.1. táblázat: A Nap és bolygóinak fontosabb jellemzői

Égitest

Átmérő

km

Átlagos naptávolság

106 km

Átlagos felszínhőmérséklet

°C

Fontosabb légköri

összetevők

Nap

1392000

-

5800

-

Merkúr

4480

58

260*

-

Vénusz

12112

108

480

CO2

Föld

12740

150

15

N2, O2

Mars

6800

228

–60

CO2

Jupiter

143000

778

–110

H2, He

Szaturnusz

121000

1427

–190

H2, He

Uránusz

51800

2869

–215

H2, CH4

Neptunusz

49000

4498

–225

H2, CH4

Plutó**

3100

5900

–235

CH4, ?

(*) A Merkúrnak gyakorlatilag nincs légköre, 260 °C a napsütötte oldal felszínhőmérséklete

(**) 2006 óta kisbolygónak tekintjük

2.1. A földi légkör kialakulása

Feltevéseink szerint több milliárd évvel ezelőtt a csillagközi por és gáz (főképp hidrogén) gravitációs ereje folytán egy centrum köré kezdett összesűrűsödni. Miközben e kozmikus felhő koncentrálódott, egyre intenzívebb forgásba kezdett ahhoz hasonlóan, ahogy egy műkorcsolyázó piruett közben közelebb húzza karjait testéhez, s ettől forgása gyorsabbá válik. A centrum körül az összesűrűsödő por és gáz mind jobban felmelegedett, olyannyira, hogy hőmérséklete a több millió fokot is elérte. Az így beinduló magfúzió során óriási mennyiségű energia szabadult fel, s a hidrogén elkezdett héliummá átalakulni. Így született a Nap. A körülötte lévő ritkább anyag újabb centrumok köré kezdett koncentrálódni, amelyek – lényegesen kisebb tömegük folytán – nem tudtak olyan erősen felmelegedni, ezért a magreakció sem indult el. Ezekből alakultak ki a bolygók, köztük a Föld is.

A Föld kialakulása kb. 4,6 milliárd évvel ezelőttre tehető, őslégköre döntően hidrogénből és héliumból állt, továbbá kisebb mértékben a hidrogén egyszerűbb vegyületeiből, pl. metánból (CH4) és ammóniából (NH3). Mivel e gázok rendkívül könnyű molekulákból állnak, a világűrből becsapódó szilárd anyagok és a beérkező napsugárzás energiájának hatására a Föld gravitációs erejét legyőzve hamar elhagyták a légkört. Ezzel a Föld lényegében elvesztette őslégkörét. Ugyanakkor a bolygónk forró belsejében megmaradt gázok az igen erős vulkáni tevékenység révén fokozatosan a felszínre jutottak. E gázok – döntően a vízgőz (H2O), a szén-dioxid (CO2) és kevés nitrogén (N2) – alkották a Föld később kialakult másodlagos légkörét.

Több százmillió év alatt – miközben a gázok kipárolgása folyt – a légkör fokozatosan lehűlt, ezért megindulhatott a vízgőz kondenzációja. Az így keletkező felhőkből lehulló csapadék hozta létre a folyókat, tavakat és óceánokat. Ezzel egyidejűleg a légköri szén-dioxid nagy részét az óceánok elnyelték. (Az óceánok ma is nagy mennyiségű szén-dioxidot tárolnak.) A vízgőz kondenzálódásával, s a szén-dioxid óceánokban való elnyelődésével párhuzamosan a légkörben fokozatosan feldúsult a kémiailag meglehetősen inaktív nitrogén.

Csillagászati megfigyelések mutatják, hogy egy fiatal csillag sokkal több ultraibolya sugárzást bocsát ki, mint jelenleg a Nap. Így a Földet érő nagy mennyiségű ultraibolya sugárzás a vízgőzt hidrogén és oxigén atomokra bontotta (fotodisszociáció). A könnyű hidrogén a világűrbe szökött, míg a nehezebb oxigén légkörünkben maradt, így fokozatosan nőtt a koncentrációja. Egyes feltételezések szerint körülbelül 2–3 milliárd évvel ezelőtt lett elegendő oxigén ahhoz, hogy primitív növények létrejöhessenek. Mivel a növények a fotoszintézis során a szén-dioxid felvétele mellett oxigént bocsátanak ki, a légkör oxigénben egyre gazdagabbá vált és néhány százmillió évvel ezelőtt nagyjából elérte a napjainkban megfigyelhető koncentráció-szintet.