บรรยากาศ
โลกถูกล้อมรอบด้วยบรรยากาศที่ค่อนข้างบาง (โดยทั่วไปเรียกว่าอากาศ) ประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซไนโตรเจนโมเลกุลส่วนใหญ่ (78 เปอร์เซ็นต์) และออกซิเจนโมเลกุล (21 เปอร์เซ็นต์) ในปัจจุบันยังมีก๊าซในปริมาณที่น้อยกว่ามากเช่นอาร์กอน (เกือบ 1 เปอร์เซ็นต์) ไอน้ำ (เฉลี่ย 1 เปอร์เซ็นต์ แต่แปรผันตามเวลาและสถานที่) คาร์บอนไดออกไซด์ (0.0395 เปอร์เซ็นต์ [395 ส่วนต่อล้าน] และมีเทนเพิ่มขึ้น) ร้อยละ 0.00018 [1.8 ส่วนต่อล้าน] และเพิ่มขึ้นในปัจจุบัน) และอื่น ๆ พร้อมกับอนุภาคของแข็งและของเหลวในการแขวนลอย
geoid: การพิจารณาร่างของโลก
เครดิตสำหรับความคิดที่ว่าโลกเป็นทรงกลมมักจะมอบให้กับพีธากอรัส (เฟื่องฟูของศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสตศักราช) และ
เนื่องจากโลกมีสนามแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอ (ตามขนาดของมัน) และอุณหภูมิในบรรยากาศที่อบอุ่น (เนื่องจากอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์) เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ยักษ์มันไม่มีก๊าซที่พบมากที่สุดในเอกภพที่พวกมันครอบครอง: ไฮโดรเจนและฮีเลียม ในขณะที่ทั้งดวงอาทิตย์และดาวพฤหัสบดีประกอบไปด้วยองค์ประกอบสองอย่างนี้พวกมันไม่สามารถเก็บไว้ได้นานบนโลกยุคแรกและระเหยอย่างรวดเร็วไปสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกสูงกว่าปกติ ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งภายใต้สภาวะดาวเคราะห์ส่วนใหญ่จะถูกรวมเข้ากับสารเคมีอื่น ๆ ในชั้นบรรยากาศพื้นผิวและเปลือกโลก มันเป็นความจริงที่ให้มาอย่างต่อเนื่องโดยกระบวนการทางชีวภาพ หากไม่มีชีวิตก็จะไม่มีออกซิเจนฟรี ก๊าซมีเธน 1.8 ส่วนต่อล้านในชั้นบรรยากาศนั้นอยู่ไกลจากดุลยภาพทางเคมีกับชั้นบรรยากาศและเปลือกโลกเช่นกันมันมีแหล่งกำเนิดทางชีวภาพด้วยการมีส่วนร่วมจากกิจกรรมของมนุษย์นั้นมีน้ำหนักมากกว่าคนอื่น ๆ
ก๊าซในชั้นบรรยากาศขยายตัวจากพื้นผิวโลกไปจนถึงความสูงหลายพันกิโลเมตรในที่สุดก็รวมเข้ากับลมสุริยะซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุซึ่งไหลออกจากส่วนนอกสุดของดวงอาทิตย์ องค์ประกอบของบรรยากาศมีค่าคงที่มากหรือน้อยโดยมีความสูงถึงระดับความสูงประมาณ 100 กม. (60 ไมล์) โดยมีข้อยกเว้นเฉพาะคือไอน้ำและโอโซน
บรรยากาศโดยทั่วไปจะอธิบายในแง่ของเลเยอร์ที่แตกต่างกันหรือภูมิภาค บรรยากาศส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในเขตโทรโพสเฟียร์ซึ่งทอดตัวจากพื้นผิวไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 10–15 กม. (6-9 ไมล์) ขึ้นอยู่กับละติจูดและฤดูกาล พฤติกรรมของก๊าซในชั้นนี้ควบคุมโดยการพาความร้อน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวที่ปั่นป่วนและล้มคว่ำซึ่งเป็นผลมาจากการลอยตัวของอากาศใกล้พื้นผิวที่อบอุ่นจากดวงอาทิตย์ การพาความร้อนจะลดระดับอุณหภูมิในแนวดิ่งลงเช่นอุณหภูมิที่ลดลงด้วยระดับความสูงประมาณ 6 ° C (10.8 ° F) ต่อกิโลเมตรผ่านเขตร้อน ที่ด้านบนสุดของโทรโพสเฟียร์ซึ่งเรียกว่าทรอปิพอสอุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ −80 ° C (−112 ° F) โทรโพสเฟียร์คือบริเวณที่มีไอน้ำเกือบทั้งหมดและเป็นส่วนใหญ่ในทุกสภาพอากาศ
สตราโตสเฟียร์ที่แห้งและบางอยู่เหนือระดับท็อปสเฟียร์และขยายสู่ระดับความสูงประมาณ 50 กม. (30 ไมล์) การเคลื่อนไหวไหลเวียนนั้นอ่อนแอหรือขาดหายไปในสตราโตสเฟียร์ การเคลื่อนไหวแทนที่จะเป็นแนวนอน อุณหภูมิในชั้นนี้เพิ่มขึ้นตามระดับความสูง
ในพื้นที่สตราโตสเฟียร์ตอนบนการดูดกลืนแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ทำให้ออกซิเจนโมเลกุลแตกตัว (O 2) การรวมตัวกันอีกครั้งของอะตอมออกซิเจนเดี่ยวที่มีโมเลกุลO 2เข้าไปในโอโซน (O 3) จะสร้างชั้นโอโซนที่ป้องกันได้
เหนือสตราโตสเฟียร์ที่ค่อนข้างอบอุ่นคือ mesosphere ที่บางลงซึ่งอุณหภูมิลดลงอีกครั้งด้วยระดับความสูงถึง 80–90 กม. (50-56 ไมล์) เหนือพื้นผิวซึ่ง Mesopause ถูกกำหนดไว้ อุณหภูมิต่ำสุดที่ทำได้นั้นแปรผันตามฤดูกาล อุณหภูมิสูงขึ้นด้วยการเพิ่มความสูงผ่านชั้นวางที่รู้จักกันในชื่อเทอร์โมสเฟียร์ ยิ่งไปกว่านั้นประมาณ 80–90 กม. มีเศษของประจุที่เพิ่มขึ้นหรืออนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออนซึ่งจากระดับความสูงนี้ขึ้นไปกำหนดชั้นบรรยากาศ แสงออโรร่าที่มองเห็นได้น่าประทับใจถูกสร้างขึ้นในภูมิภาคนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามโซนวงกลมรอบขั้วโดยการปฏิสัมพันธ์ของอะตอมไนโตรเจนและออกซิเจนในชั้นบรรยากาศที่มีการระเบิดของอนุภาคพลังที่เกิดจากดวงอาทิตย์
การไหลเวียนของบรรยากาศทั่วไปของโลกนั้นขับเคลื่อนด้วยพลังงานของแสงอาทิตย์ซึ่งมีความอุดมสมบูรณ์มากขึ้นในละติจูดเส้นศูนย์สูตร การเคลื่อนไหวของความร้อนนี้ไปยังเสาได้รับผลกระทบอย่างมากจากการหมุนอย่างรวดเร็วของโลกและแรงโบลิโอลิสที่เกี่ยวข้องที่ละติจูดห่างจากเส้นศูนย์สูตร (ซึ่งเพิ่มองค์ประกอบตะวันออก - ตะวันตกให้กับทิศทางของลม) ทำให้เซลล์หลายแห่ง ซีกโลก อินสแตนซ์ (การก่อกวนในการไหลของบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นตามกาลเวลา) ก่อให้เกิดพื้นที่ความดันสูงและพายุความดันต่ำของ midlatitudes เช่นเดียวกับลำธารเจ็ทที่เคลื่อนที่ไปทางตะวันออกอย่างรวดเร็วของแถบโทรโพสเฟียร์บน มหาสมุทรเป็นแหล่งกักเก็บความร้อนขนาดใหญ่ซึ่งทำหน้าที่ปรับอุณหภูมิโลกให้เรียบ แต่การเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำและอุณหภูมิอย่างช้าๆก็มีผลต่อสภาพอากาศและสภาพอากาศเช่นเดียวกับในปรากฏการณ์สภาพอากาศที่เอลนีโญ / ใต้สั่น (ดูสภาพอากาศ: การหมุนเวียน และปฏิสัมพันธ์ของมหาสมุทรกับบรรยากาศภูมิอากาศ: เอลนีโญ / ความผันผวนทางใต้และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ)
ชั้นบรรยากาศของโลกไม่ได้เป็นคุณสมบัติคงที่ของสภาพแวดล้อม ค่อนข้างองค์ประกอบของมันมีการพัฒนาในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาในคอนเสิร์ตกับชีวิตและมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วมากขึ้นในวันนี้เพื่อตอบสนองต่อกิจกรรมของมนุษย์ ประมาณครึ่งทางผ่านประวัติศาสตร์โลกความอุดมสมบูรณ์ของออกซิเจนในอากาศเริ่มผิดปกติผ่านการสังเคราะห์ด้วยไซยาโนแบคทีเรีย (ดูสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว) และความอิ่มตัวของออกซิเจนบนพื้นผิวตามธรรมชาติ (เช่นแร่ธาตุที่มีออกซิเจนค่อนข้างยากจนและไฮโดรเจน - ก๊าซที่อุดมไปด้วยถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟ) การสะสมของออกซิเจนทำให้เป็นไปได้สำหรับเซลล์ที่ซับซ้อนซึ่งใช้ออกซิเจนในระหว่างการเผาผลาญและที่พืชและสัตว์ทั้งหมดประกอบขึ้นเพื่อพัฒนา (ดูยูคาริโอต)
สภาพภูมิอากาศของโลกในทุกที่แตกต่างกันไปตามฤดูกาล แต่ก็มีความแปรปรวนในระยะยาวในสภาพภูมิอากาศโลก การระเบิดของภูเขาไฟเช่นการปะทุของภูเขาไฟ Pinatubo ในฟิลิปปินส์เมื่อปีพ. ศ. 2534 สามารถฉีดอนุภาคฝุ่นจำนวนมากเข้าไปในสตราโตสเฟียร์ซึ่งยังคงถูกระงับไว้เป็นเวลาหลายปีทำให้ความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศลดลง ผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยและดาวหางขนาดใหญ่สามารถสร้างผลกระทบที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นรวมถึงการลดลงของแสงแดดอย่างรุนแรงเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปีเช่นนักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่านำไปสู่การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในช่วงปลายยุคครีเทเชียส มาแล้ว (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเสี่ยงที่เกิดจากผลกระทบของจักรวาลและโอกาสที่จะเกิดขึ้นให้ดูอันตรายจากผลกระทบของโลก) ความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศที่เด่นชัดที่บันทึกไว้ในบันทึกทางธรณีวิทยาเมื่อไม่นานมานี้คือยุคน้ำแข็ง เรขาคณิตที่เกี่ยวกับดวงอาทิตย์
ฟิสิกส์ของการหลอมไฮโดรเจนทำให้นักดาราศาสตร์สรุปว่าดวงอาทิตย์ส่องสว่างน้อยลง 30% ในช่วงประวัติศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุดของโลกกว่าที่เป็นอยู่ในทุกวันนี้ ดังนั้นสิ่งอื่น ๆ ที่เท่าเทียมกันมหาสมุทรควรถูกแช่แข็ง การสำรวจเพื่อนบ้านดาวเคราะห์ของโลกมาร์สและวีนัสและการประมาณปริมาณคาร์บอนที่ถูกขังอยู่ในเปลือกโลกในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่ามีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกมากขึ้นในช่วงก่อนหน้านี้ สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มความอบอุ่นของพื้นผิวผ่านภาวะเรือนกระจกและทำให้มหาสมุทรยังคงสภาพคล่อง
วันนี้มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 100,000 เท่าฝังอยู่ในหินคาร์บอเนตในเปลือกโลกมากกว่าในชั้นบรรยากาศตรงกันข้ามกับวีนัสซึ่งวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง บนโลกการก่อตัวของเปลือกคาร์บอเนตโดยสิ่งมีชีวิตในทะเลเป็นกลไกหลักในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นคาร์บอเนต กระบวนการที่เกี่ยวกับน้ำที่เป็นของเหลวนั้นสามารถผลิตคาร์บอเนตได้แม้ว่าจะช้ากว่าก็ตาม อย่างไรก็ตามบนดาวศุกร์ชีวิตไม่เคยมีโอกาสเกิดขึ้นและสร้างคาร์บอเนต เนื่องจากที่ตั้งของดาวเคราะห์ในระบบสุริยจักรวาลดาวศุกร์ยุคแรกจึงได้รับแสงแดดมากกว่าบนโลกถึง 10-20 เปอร์เซ็นต์แม้กระทั่งทุกวันนี้ นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่เชื่อว่าอุณหภูมิพื้นผิวที่ยกขึ้นซึ่งทำให้น้ำไม่สามารถกลั่นตัวเป็นของเหลวได้ แต่มันยังคงอยู่ในบรรยากาศเหมือนไอน้ำซึ่งก็เหมือนกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีประสิทธิภาพ ก๊าซทั้งสองร่วมกันทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้นมากขึ้นดังนั้นน้ำจำนวนมหาศาลจึงหนีไปยังสตราโตสเฟียร์ซึ่งมันถูกแยกตัวออกจากรังสีอุลตร้าไวโอเล็ต ด้วยสภาพอากาศที่ร้อนและแห้งแล้งเกินกว่าที่จะอนุญาตให้มีการก่อตัวของคาร์บอเนต abiotic สินค้าคงคลังของโลกส่วนใหญ่หรือทั้งหมดของคาร์บอนยังคงอยู่ในบรรยากาศในฐานะคาร์บอนไดออกไซด์ แบบจำลองทำนายว่าโลกอาจประสบชะตากรรมเดียวกันในหนึ่งพันล้านปีเมื่อดวงอาทิตย์มีค่าความสว่างมากเกิน 10-20 เปอร์เซ็นต์
ระหว่างปลายทศวรรษที่ 1950 และปลายศตวรรษที่ 20 ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกเพิ่มขึ้นมากกว่าร้อยละ 15 เนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (เช่นถ่านหินน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ) และการทำลายป่าฝนเขตร้อน เช่นที่ลุ่มแม่น้ำอเมซอน แบบจำลองคอมพิวเตอร์ทำนายว่าคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นสองเท่าในช่วงกลางศตวรรษที่ 21 อาจนำไปสู่ภาวะโลกร้อนที่ 1.5–4.5 ° C (2.7–8.1 ° F) โดยเฉลี่ยทั่วโลกซึ่งจะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อระดับน้ำทะเลและ การเกษตร แม้ว่าข้อสรุปนี้ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์จากบางคนบนพื้นฐานของความร้อนที่สังเกตมาจนถึงตอนนี้ยังไม่ทันกับการคาดการณ์ แต่การวิเคราะห์ข้อมูลอุณหภูมิมหาสมุทรได้ชี้ให้เห็นว่าภาวะโลกร้อนในศตวรรษที่ 20 นั้นเกิดขึ้นจริงในมหาสมุทรเอง ในที่สุดก็ปรากฏขึ้นในบรรยากาศ
ข้อกังวลในปัจจุบันอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศคือผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ต่อชั้นโอโซนของสตราโตสเฟียร์ ปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับร่องรอยของคลอโรฟอร์มอลคลอโรฟอร์ม (CFCs) ที่มนุษย์สร้างขึ้นถูกค้นพบในช่วงกลางทศวรรษ 1980 เพื่อสร้างหลุมชั่วคราวในชั้นโอโซนโดยเฉพาะเหนือแอนตาร์กติกาในช่วงฤดูใบไม้ผลิที่ขั้วโลก แต่สิ่งที่รบกวนมากกว่าคือการค้นพบการลดลงของโอโซนที่เพิ่มขึ้นในละติจูดที่มีประชากรสูงเนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลตระยะสั้นที่มีความยาวคลื่นที่ชั้นโอโซนดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพพบว่าก่อให้เกิดมะเร็งผิวหนัง ข้อตกลงระหว่างประเทศในการหยุดการผลิตสาร CFC ที่ทำลายโอโซนมากที่สุดในที่สุดจะหยุดและลดการสูญเสีย แต่ในช่วงกลางศตวรรษที่ 21 เนื่องจากมีเวลานานในการอยู่อาศัยของสารเคมีเหล่านี้ในสตราโตสเฟียร์
