Module Atmosphere. Composition and Structure

Module 2. Atmosphere. Composition and Structure

An atmosphere (from Ancient Greek ἀτμός (atmós) 'vapour, steam', and σφαῖρα (sphaîra) 'sphere') is a layer of gas or layers of gases that envelope a planet, and is held in place by the gravity of the planetary body. A planet retains an atmosphere when the gravity is great and the temperature of the atmosphere is low.  A stellar atmosphere  is the outer region of a star, which includes the layers above the opaque photosphere; stars of low temperature might have outer atmospheres containing compound molecules.

The atmosphere of Earth is composed of nitrogen (78%), oxygen (21%), argon (0.9%), carbon dioxide (0.04%) and trace gases.  Most organisms use oxygen for respiration; lightning and bacteria perform nitrogen fixation  to produce ammonia that is used to make nucleotides and amino acids  plants, algae and cyanobacteria use carbon dioxide for photosynthesis. The layered composition of the atmosphere minimizes the harmful effects of sunlight, ultraviolet radiation, the solar wind, and cosmic rays to protect organisms from genetic damage. The current composition of the atmosphere of the Earth is the product of billions of years of biochemical modification of the paleoatmosphere by living organisms

The initial gaseous composition of an atmosphere is determined by the chemistry and temperature of the local solar nebula  from which a planet is formed, and the subsequent escape of some gases from the interior of the atmosphere proper. The original atmosphere of the planets originated from a rotating disc of gases, which collapsed onto itself and then divided into a series of spaced rings of gas and matter that, which later condensed to form the planets of the Solar system. The atmospheres of the planets Venus and Mars are principally composed of carbon dioxide and nitrogen, argon and oxygen.

The atmosphere of Earth is composed of layers with different properties, such as specific gaseous composition, temperature, and pressure. The lowest layer of the atmosphere is the troposphere, which extends from the planetary surface to the bottom of the stratosphere. The troposphere contains 75 per cent of the mass of the atmosphere, and is the atmospheric layer wherein the weather occurs; the height of the troposphere varies between 17 km at the equator and 7.0 km at the poles. The stratosphere extends from the top of the troposphere to the bottom of the mesosphere, and contains the ozone layer, at an altitude between 15 km and 35 km. It is the atmospheric layer that absorbs most of the ultraviolet radiation that Earth receives from the Sun. The mesosphere ranges from 50 km to 85 km, and is the layer wherein most meteors are incinerated before reaching the surface. The thermosphere extends from an altitude of 85 km to the base of the exosphere at 690 km and contains the ionosphere, where solar radiation ionizes the atmosphere. The density of the ionosphere is greater at short distances from the planetary surface in the daytime and decreases as the ionosphere rises at night-time, thereby allowing a greater range of radio frequencies to travel greater distances. Moreover, located in the thermosphere is the Kármán line at 100 km, which is the boundary between outer space and Earth’s atmosphere. The exosphere begins at 690 to 1,000 km from the surface, and extends to roughly 10,000 km, where it interacts with the magnetosphere of Earth.

Atmosfer (qədim yunanca ἀτμός (atmos) ‘buxar, buxar’ və σφαῖρα (sphaîra) ‘kürə’) planeti əhatə edən və planetarın cazibə qüvvəsi ilə yerində saxlanılan qaz təbəqəsi və ya qaz təbəqəsidir. Bədən. Planet cazibə qüvvəsi böyük olduqda və atmosferin temperaturu aşağı olduqda atmosferi saxlayır. Ulduz atmosferi ulduzun qeyri-şəffaf fotosferdən yuxarı təbəqələri əhatə edən xarici bölgəsidir; aşağı temperaturlu ulduzların tərkibində mürəkkəb molekullar olan xarici atmosfer ola bilər.

Yer atmosferi azot (78%), oksigen (21%), arqon (0,9%), karbon qazı (0,04%) və iz qazlarından ibarətdir. Əksər orqanizmlər tənəffüs üçün oksigendən istifadə edir; ildırım və bakteriyalar, nukleotidləri və amin turşularını bitkilər, yosunlar və siyanobakteriyalar fotosintez üçün karbon qazından istifadə etmək üçün istifadə edilən ammonyak istehsal etmək üçün azot fiksasiyasını həyata keçirir. Atmosferin laylı tərkibi orqanizmləri genetik zədələrdən qorumaq üçün günəş işığının, ultrabənövşəyi radiasiyanın, günəş küləyinin və kosmik şüaların zərərli təsirlərini minimuma endirir. Yer atmosferinin hazırkı tərkibi paleoatmosferin canlı orqanizmlər tərəfindən milyardlarla illik biokimyəvi modifikasiyasının məhsuludur.
Atmosferin ilkin qaz tərkibi planetin əmələ gəldiyi yerli günəş dumanlığının kimyası və temperaturu və sonradan bəzi qazların atmosferin daxili hissəsindən düzgün şəkildə qaçması ilə müəyyən edilir. Planetlərin orijinal atmosferi fırlanan qaz diskindən yaranıb, bu disk öz üzərinə çökdü və sonra bir sıra aralı qaz və maddə halqalarına bölündü və daha sonra Günəş sisteminin planetlərini meydana gətirmək üçün sıxlaşdı. Venera və Mars planetlərinin atmosferi əsasən karbon qazı və azot, arqon və oksigendən ibarətdir.
Yer atmosferi xüsusi qaz tərkibi, temperatur və təzyiq kimi müxtəlif xüsusiyyətlərə malik təbəqələrdən ibarətdir. Atmosferin ən aşağı təbəqəsi planetar səthdən stratosferin dibinə qədər uzanan troposferdir. Troposfer atmosfer kütləsinin 75 faizini təşkil edir və havanın baş verdiyi atmosfer təbəqəsidir; troposferin hündürlüyü ekvatorda 17 km və qütblərdə 7,0 km arasında dəyişir. Stratosfer troposferin yuxarısından mezosferin altına qədər uzanır və 15 km-dən 35 km-ə qədər yüksəklikdə ozon təbəqəsini ehtiva edir. Yerin Günəşdən aldığı ultrabənövşəyi radiasiyanın böyük hissəsini udan atmosfer təbəqəsidir. Mezosfer 50 km ilə 85 km arasında dəyişir və meteorların əksəriyyətinin səthə çatmazdan əvvəl yandırıldığı təbəqədir. Termosfer 85 km hündürlükdən 690 km-də ekzosferin bazasına qədər uzanır və günəş radiasiyasının atmosferi ionlaşdırdığı ionosferi ehtiva edir. İonosferin sıxlığı gündüz planetin səthindən qısa məsafələrdə daha böyük olur və gecə vaxtı ionosfer yüksəldikcə azalır və bununla da daha geniş diapazonlu radiotezliklərin daha böyük məsafələrə getməsinə imkan verir. Üstəlik, termosferdə 100 km-də Karman xətti yerləşir ki, bu da kosmos ilə Yer atmosferi arasındakı sərhəddir. Ekzosfer səthdən 690-1000 km aralıda başlayır və Yerin maqnitosferi ilə qarşılıqlı əlaqədə olduğu təqribən 10.000 km-ə qədər uzanır.