Borna66
05-13-2009, 12:18 AM
اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:
1- تروپوسفر (Troposphere)
تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.
وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.
منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.
22- استراتوسفر (Stratosphere)
2- استراتوسفر
لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.
از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.
3333333333333333- مزوسفر (Mesosphere)
در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.
4 - يونوسفر (Ionosphere)
از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.
شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛
اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .
5 - اگزوسفر (Exosphere)
شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.
اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.
فشار هوا
پراكندگي فشار در سطح زمين
آشنايي با ماهواره هاي هواشناسي
ماهواره‌هاي آب و هوائي اولين بار توسط آمريكائي‌ها و در سال 1960 براي مشاهده و دريافت اطلاعات واقعي آب و هوائي به آسمان پرتاب گرديدند. در آگوست همين سال، نخستين تصوير زمين از فضا در روزنامه ملي ژئوگرافيك (Geographic) منتشر گرديد. از اين تاريخ به بعد، ماهواره‌هاي بيشتري به فضا پرتاب شدند.
همانطور كه زمين و ديگر سياره‌ها در مدار خاص خود به دور خورشيد مي‌گردند، ماهواره‌هاي مصنوعي نيز در مدارهاي خاصي در حال چرخش‌اند. انتخاب اين مدارها براي ماهواره‌ها به منظور و هدفي كه ماهواره به آن منظور به فضا پرتاب شده است بستگي دارد. مي‌توان مداري را انتخاب نمود كه در مسير قطب شمال و جنوب قرار مي‌گيرد و يا مداري كه حول خط استوا مي‌باشد و يا هر مداري ما بين اين دو حالت. همچنين در انتخاب مدار ماهواره عامل ارتفاع نيز مي‌تواند درنظر گرفته شود مثلا ارتفاعات هزاران مايلي بالاي زمين و يا ارتفاعات صدها مايلي. دو نوع اصلي ماهواره‌هاي آب و هوائي وجود دارد :
1 - ثابت زمين Geostationary
2 - مدار قطبي Polar Orbiting
ماهواره هاي Geostationary براي هشدارهاي كوتاه مدت و ماهواره‌هاي Polar Orbiting براي پيش بيني‌هاي بلند مدت تر بكار مي‌روند. هر دو نوع ماهواره‌ها براي ديده باني كامل آب و هوائي جهان لازم هستند.
در اواخر دهه 70 نياز به ماهواره‌هائي كه 24 ساعته در روز بتوانند تصاوير ماهواره اي را تهيه نمايند احساس گرديد. ماهواره اي كه بتواند هر24 ساعت يكبار در مداري كه در ارتفاع 40000 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارد و با سرعتي كه با سرعت زمين برابر مي باشد به دور زمين بچرخند. اين نوع ماهواره ها، ماهواره هاي زمينآهنگ ناميده مي شوند.
از آنجاييكه سرعت چرخش اين ماهواره ها به دور زمين با سرعت چرخش زمين متناسب مي باشد، اين ماهواره‌ها نسبت به يك موقعيت روي سطح زمين ثابت باقي مي مانند و به اين دليل كه زمين نيز در روز يكبار به دور محورش مي‌گردد آن ها نيز يكبار در روز مدار خود را طي مي‌كنند.
براي مثال دو ماهواره Goes (ماهواره‌هاي محيطي- عملياتي ثابت زمين) جز ماهواره هاي زمين آهنگ هستند و در مدار زمين آهنگ (geosynchronous) دور زمين مي‌چرخند. در حداقل ارتفاع 36000 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارند.
اين ماهواره‌ها به طور پيوسته تصاوير دقيق ولي با جزئيات كم تهيه مي‌كنند و اين تصاوير را هر 30 دقيقه يكبار به زمين ارسال مي نمايند. ديده باني پيوسته اين ماهواره‌ها براي تجزيه و تحليل متمركز داده‌ها ضروري مي‌باشند. اين تصاوير بوسيله يك نرم افزار تجزيه و تحليل شده و بصورت پيوسته و گرافيكي تهيه مي شوند. به دليل است كه به عنوان مثال تصاويري كه از حركت ابرها نمايش داده مي شود، مربوط به 8 ساعت گذشته مي باشد.اين اطلاعات ارزشمند درباره نوع، جهت و بزرگي ابر مي تواند كار پيش بيني را بسيار ساده نمايد.
با توجه به اين كه اين ماهواره ها نسبت به يك موقعيت بر روي سطح زمين ثابت هستند قادرند در شرائط بد آب وهوائي مانند گردباد ،سيلاب ، طوفان‌هاي تگرگي و تندبادها هشدارهائي بدهند.
ماهواره هاي مدار ثابت مختلفي وجود دارد، براي مثال ماهواره ثابت زمين GMS براي استراليا و ژاپن،GOES8ه (GOES=Geostationary operational Environmental Satellites) براي آمريكاي شرقي،GOES 10 براي آمريكاي غربي،INS/Meteosat5 براي روسيه و هند و Meteosat7 براي اروپا نمونه هايي از ماهواره‌هاي ثابت زمين مي‌باشند. البته ماهواره ها ي Meteosat تمام اروپا و افريقا را مي پوشانند.
دو ماهواره Meteosat و GOES تصاويري از ديگر ماهواره هاي ثابت زمين را نيز دوباره ارسال مي دارند اين امر موجب مي شود كه به عنوان مثال آب و هواي استراليا را بتوان در لندن يا شيكاگو مشاهده نمود.
ماهواره هاي زمين آهنگ با فركانس 1691MHzداده ها را ارسال مي دارند وبراي دريافت اطلاعات آن ها به ديش ثابت و كوچكي نياز مي باشد. اين ارسال WEFAX ناميده مي شود و چون از استاندارد بسيار بالايي برخوردار مي باشند تفاوت اندكي بين تصاوير اين ماهواره ها وجود دارد.
تغییر اقلیم و خشکسالی
اثبات وقوع پدیده تغییر اقلیم ( Climate Change )، در سطح جهان به سهولت امکان پذیر نیست و نیازمند بررسی های جامع و طولانی مدت بر آمارهایی از پارامترهای )) است، هر چند روند گرمتر شدن دمای سطح زمین و افزایش غلظت گاز co2 تقریباً قطعی می نماید.
سناریوهای تغییر اقلیمی در چرخه آبشناسی نمود کاملاً بارزی می یابند.چرا که تمامی اجزاء آن تحت تأثیر تغییرات حاصله در میزان تبادلات انرژی و جرم قرار می گیرند. نوسان منابع آبی به طرز قابل ملاحظه ای تابع تغییرات اقلیمی است، چرا که نیاز به این منابع با افزایش ((تبخیر و تعرق در شرایط گرمتر،خشک تر و آفتابی تر بیشتر می شود.به عنوان مثال براساس گزارشات منتشره در سال 1996، مناطق جنوب انگلیس در سال 2050 شدیداً مستعد وقوع خشکسالی بوده ولی مناطق شمالی به مراتب مرطوب تر شده و سیل درآنجا مشکل زاخواهد شد.
بررسی ها نشان داده است، غلظت گازکربنیک و سایر گازها در اتمسفر از نیمه دوم قرن نوزدهم افزایش یافته است. میزان غلظت co2 از سال 1958 تا 1988 حدود 35 درصد فزونی یافته است. Boult و همکاران در سال 1988 اثر دو برابر شدن غلظت co2 را بر روی عوامل هیدرولوژیکی از قبلی تبخیر و تعرق پتانسیل، رطوبت خاک، تجمع برف، ذخیره آب زیرزمینی، رواناب و بیلان آبی در سه حوزه بلژیک مطالعه کردند. نتایج نشان داد که تبخیر و تعرق پتانسیل، درصد رطوبت خاک و میزان ذخیره آبهای زیرزمینی در حوزه هایی با نفوذ پذیری زیاد افزایش یافته است.
Mitchel در سال 1989 نشان داد که در اثر دو برابر شدن co2، درجه حرارت بین 8/2 تا 2/5 کلوین و بارندگی بین 1/7 تا 15 درصد افزایش می یابد، ولی افزایش بارندگی در مناطق مختلف یکسان نیست. اگر نرخ افزایش گازکربنیک ثابت بماند،میزان co2 در سال 2035 به جای ppm 360 فعلی به ppm 420 خواهد رسید. افزایش گازکربنیک باعث افزایش درجه حرارت و رطوبت مطلق در لایه های هوای نزدیک سطح زمین می گردد. هر چند با دو برابر شدن co2 ،میزان بارندگی افزایش می یابد ولی افزایش بارندگی در نقاط مختلف یکسان نیست.در مناطقی با عرض جغرافیایی زیاد بطورکلی میزان بارندگی و رواناب افزایش می یابد ولی در مناطق با عرض جغرافیایی کم بارندگی بسته به منطقه افزایش یا کاهش نشان می دهد.
بطورکلی می توان از تحقیقات انجام شده چنین نتیجه گرفت که :
میزان گازکربنیک و سایر گازهای موجود در اتمسفر ( نظیر متان، CFC ) بعد از انقلاب صنعتی افزایش یافته است.
مدلهای شبیه سازی مختلف نشان داده اند که با افزایش گازکربنیک شرایط هیدرولوژیکی از قبیل بارندگی، درجه حرارت و تبخیر و تعرق و رواناب و … تغییر می کند که به تبع آن وقوع یا عدم خشکسالی نیز قابل بررسی است.
عنوان پیوند نوسانات آب و هوایی و بیابان زایی
نوسانهای آب و هوایی که باعث بیابان زایی می شود، بیشتر به کاهش میزان بارندگی ،رطوبت، افزایش دما به ویژه در تابستان، افزایش میزان خشکی، تبخیر و تعرق، وزش بادهای گرم و سوزان و کاهش پوشش گیاهی ( بر اثر وزش باد ) ارتباط می یابند.
حتی بر اثر نوسانات آب و هوایی، طغیان جانوران و حشرات و آفات به برخی سرزمین ها از جمله ملخ ها به شمال شرقی قاره آفریقا نیر اعمال شده است که سیر قهقرایی محیط زیست را به همراه داشته است.
بطور کلی می توان به علل عمده زیر برای وقوع خشکسالی و بیابان زایی اشاره کرد:
استقرار سلولهای پرفشار جنب گرمسیری با دامنه نوسان بین عرض های 20 و 40
عامل بری بودن
عدم صعود و جابجایی شدید هوا
جریانات دریایی سرد و بالاراندگی آبها
وزش بادهای گرم سوزان
موانع کوهستانی
استقرار کم فشار حرارتی
باد و آب به عنوان دو عامل اقلیمی که دارای تغییرات و نوسانات نسبتاً زیادی هستند در شکل گیری مناطق خشک و بیابانی و ژئومورفولوژی آنها نقش بسزائی را ایفاد می کند.
وقوع پدیده فرسایش آبی و بادی در گسترش بیابانها و از دست رفتن خاکهای سطح الارضی حاصلخیز نقش عمده ای داشته و تبعات منفی خشکسالی را تشدید می نماید.
معرفی بعضی ازسایتهای خشکسالی و تغیر اقلیم:
http://www.greenpeace.org/~climate
http://www.colorado.edu/hazards
http://www.zianet.com/irc1/bordline
عوامل تغییر دما
عوامل تغییر دما را عبارتند از:
فصول و طول روز
روزهای تابستان گرمتر هستند زیرا خورشید در ارتفاع بالاتری در آسمان قرار دارد و طول روز بیشتر است.
روزهای زمستان سردتر هستند زیرا خورشید در ارتفاع پایین تری در آسمان قرار دارد و طول روز کوتاهتر است.
جریان های اقیانوسی
جریان های آب گرم اقیانوسی، به عنوان مثال جریان آب گرم گلف استریم (Golf Stream) که موجب می شود آب های گرم استوایی به عرض های جغرافیایی بالاتر جابه جا شده و درنتیجه به عنوان مثال، هوای زمستانی در سواحل انگلستان گرم تر باشد.
جریان های آب سرد اقیانوسی، برای مثال جریان های ایسلندی که آب سرد قطبی را به شرق کانادا می برد و موجب می شود دمای زمستانی ایالت متحده سردتر باشد.
باد
سیستم جهانی باد، گرما و رطوبت را از عرض های جنب حاره ای به طرف عرض های جغرافیایی بالاتر انتقال می دهد. گرمای نهان تبخیر، هنگامی که هوای منقبض به طرف عرض جغرافیایی بالاتر می رود و چگالش روی می دهد، کاهش می یابد.
عرض جغرافیایی
زاویه تابش خورشید با افزایش مسافت از استوا بزرگ تر می شود از این رو انرژی خورشیدی در ناحیه بزرگتری منتشر می گردد، در نتیجه میزان گرما کاهش می یابد.
خشکی ها
زمین به سرعت گرم شده و به سرعت نیز سرد می گردد. درحالی که آب به کندی گرم شده و به کندی سرد می شود. این موجب می شود نواحی قاره ای افزایش دمایی زیادی داشته باشند در حالی که نواحی ساحلی کاهش دمایی بسیار زیادی دارند.
ارتفاعات
اتمسفر در ارتفاعات بالاتر، نازک تر می شود. به ازای هر 100متر که از سطح زمین بالا می رویم دما 1 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.
پوشش ابر
ابرها، تابش های موج بلند صادر شده از زمین را به زمین منعکس می نمایند که این موجب می شود دما پایدارتر مانده و کمتر نوسانات بزرگ نماید.
مشخصه های سطوح
سطوح متفاوتند:
زمین های فاقد پوشش به سرعت گرم و به سرعت سرد می شوند. در صورتی که زندگی گیاهی موجب ایجاد سایه ها شده و در نتیجه دما را معتدل می سازد.
آب نیز به کندی گرم می شود و گرما را در خود نگه می دارد.
جهت گیری دامنه ها
دامنه های آفتاب گیر گرمای بیشتری را نسبت به دامنه های که در مقابل تابش مستقیم آفتاب قرار ندارند، دریافت می کنند.
نیمکره شمالی دامنه های جنوبی از دامنه های شمالی گرم ترند.
منبع:
John Harris-Head of Geography-Radley College
پرسش و پاسخ:
سوال: کدام ناحیه جهان در زمستان روز دارد در حالیکه خورشید دیده نمی شود و ساعات درخشش خورشید وجود ندارد؟
پاسخ: در مکان هایی که بین مدار قطب شمال و جنوب قرار دارند.
سوال: چرا زمستان های سواحل شرقی افریقای جنوبی در مقایسه با سواحل غربی آن سردتر است؟
پاسخ: جریان هوای گرم عربی در سواحل شرقی تاثیر می گذارد در حالیکه جریان های سرد بنگلادشی در سواحل غربی موثرند.
سوال: کدام سیستم باد، هوای گرم و مرطوب را از جنب حاره ای به طرف اروپا می آورد؟
پاسخ: بادهای جنوب غربی
سوال: سواحل جزیره ونکوور کانادا در زمستان، نسبت به نواحی دور از ساحل آن، دماهای بیشتری دارد یا کمتر؟
پاسخ: دمای بیشتر، و علت آن این است که دریا، گرما را برای مدت طولانی در خود نگه می دارد در حالیکه زمین به سرعت در زمستان سرد می شود.
سوال: نوسانات روزانه دما در نواحی گرم بیابانی مانند بیابان ماهارا را انتظار دارید یا در نواحی معتدل و مرطوب مانند انگلستان؟
پاسخ: نواحی معتدل و مرطوب مانند انگلستان
سوال: تغییرات دمای روزانه در نواحی جنگلی بیشتر است یا نواحی صخره ای بدون پوشش گیاهی؟
پاسخ: در نواحی صخره ای بدون پوشش گیاهی
سوال: کدام دامنه ها درنیمکره جنوبی گرم ترند، دامنه های شمالی یا جنوبی؟
پاسخ: دامنه های شمالی
سوال: چنانچه در سطح دریا دما 20 درجه سانتی گراد باشد در نوک کوهی با ارتفاع 1000 متر دما چقدر خواهد بود؟
پاسخ: 10 درجه سانتی گراد
جو زمین
جو زمین لایه ای از گازها است که که زمین را احاطه کرده اند که این گازها بوسیله جاذبه زمین نگهداشته شده اند. جو زمین شامل نیتروژن (78.1%) و اکسیژن (20.9%) همراه مقدار کمی از آرگون (0.9%)، دی اکسید کربن (متغیر، ولی حدود 0.035%) ، بخار آب ودیگر گازها می شود. جو زمین موجودات روی زمین را از طریق جذب اشعه فرابنفش خورشید و کم کردن دمای بالای بین روز و شب محافظت می کند.
مرز دقیقی بین لایه های جو وجود ندارد ولی جو به سرعت با افزایش ارتفاع رقیق می شود و هیچ مرز مشخصی بین جو و فضای خارج از جو وجود ندارد. 75% از جو زمین تا ارتفاع 11 کیلومتر از سطح سیاره وجود دارد. در ایالات متحده کسانی که به بالای 50 مایل (80 کیلومتر) سفر کنند فضانورد شناخته می شوند. ارتفاع 400000 پا (75 مایل یا 120 کیلومتر) جایی است که تاثیر قابل توجهی هنگام ورود به آن می گذارد.همچنین ارتفاع 100 کیلومتری یا 62 مایلی به عنوان مرز بین اتمسفر و فضا به طور مکرر استفاده می شود.
دما و لایه های جوی
دمای جو زمین همراه با ارتفاع تغییر می کند؛ رابطه ریاضی بین دما وارتفاع مابین لایه های مختلف جومتغیر است:
تراپوسفر- 0- 17/7 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می شود.
استراتوسفر- 17/7 -50 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
مزوسفر- 50 – 85/80 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می شود.
ترموسفر- 85/80 - +640 کیلومتر دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
اگزوسفر
مرزهای بین این مناطق تروپوپوز، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاری شده اند.
میانگین دمای جو در سطح زمین 14 درجه سانتی گراد است.
فشار
فشار جو نتیجه مستقیمی از وزن هواست. این به این معنی است که به همراه مکان و زمان تغییر می کند چون مقدار (و وزن) هوای بالای زمین به همراه مکان و زمان تغییر می کند. فشار جوی در اتفاع حدود 5 کیلومتری تقریبا به اندازه 50% سقوط می کند. میانگین فشار جو در سطح دریا حدود 101.3 کیلو پاسکال است.(حدود 14.7 پوند بر اینچ مربع)
جرم و جرم حجمی
جرم حجمی هوا در سطح دریا حدود 1.2 کیلو گرم بر متر مکعب است. این جرم حجمی با افزایش ارتفاع کم و به همین صورت فشار آن کاهش می یابد. مجموع جرم جو زمین در حدود 5.1 × 1018 کیلوگرم است که بخش بسیار ناچیزی از کل جرم زمین را تشکیل می دهد.جرم حجمی فشار جو زمین با افزایش ارتفاع تغییر می کنند. این تغییر تقریبا می تواند نمونه کاربردی Barometric formula باشد.
مناطق مختلف جوی
مناطق جوی به چند طریق نامگذاری می شوند:
یونوسفر – منطقه ای که شامل یونها میشود: تقریبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 کیلومتر.
اگزوسفر- بالای یونوسفر، جایی که جو به طرف فضا رقیق می شود.
لایه اوزون- یا اوزونوسفر، حدود 10-50 کیلومتری جایی که اوزون استراتوسفری یافت می شود. باید توجه داشت در داخل این منطقه اوزون از نظر حجم یک عنصر فرعی است.
مگنتوسفر- این منطقه جایی است که میدان مغناطیسی زمین با بادهای خورشیدی مقابله می کند. این لایه برای ده ها هزار کیلومتر در فاصله زیادی از خورشید ادامه دارد.
کمربندهای تشعشعی وان آلن- مناطقی هستند که ذرات از طرف خورشید متراکم می شوند.
فرضیه جو زمین
تاریخچه زمین تنها مطالب بسیار اندکی قبل از یک بیلیون سال پیش می داند ، ولی پیرو یک رشته حوادث محتمل ارائه می شود. این نظریه از یک منطقه فعال پژوهشی به جا مانده است.
اتمسفر امروزی گاهی به عنوان سومین اتمسفر شناخته می شود. چنانکه ترکیب شیمیایی از دو ترکیب قابل ملاحظه شیمیایی تشخیص داده شده است. اتمسفر اصلی مقدمتا از هلیم و هیدروژن تشکیل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.
حدود 3.5 بیلیون سال پیش سطح زمین به اندازه ای سرد شد که پوسته آن شکل گرفت، به شدت بوسیله آتشفشان ها یی که بخار، دی اکسید کربن و بخار آمونیاک آزاد می کردند محصر شد. این باعث بوجود آمدن اتمسفر دومی شد که مقدمتا شامل دی اکسید کربن، و بخار آب و همراه مقداری نیتروژن و بدون اکسیژن می شد.دومین اتمسفر به عنوان اتمسفر رایج 100 برابر اولین اتمسفر گاز داشت. به طور کلی این باور وجود دارد که پدیده گلخانه ای با بالا رفتن مقدار دی اکسید کربن باعث نگهداری زمین از یخ زدگی می شود.
در طول چند بیلیون سال بعد بخار آب از طریق متراکم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقیانوسها شد که شروع به حل کردن دی اکسید کربن کرد. حدود 50% از دی اکسید کربن جذب اقیانوسها می شدند. فوتوسنتز گیاهان باعث بازشدن و تبدیل شدن دی اکسید کربن به اکسیژن می شد. بیشتر اوقات کربن زیادی در سوختهای فسیلی، سنگهای رسوبی و پوست حیوانات محبوس است. چنانکه اکسیژن آزاد شده برای تشکیل نیتروژن با آمونیاک واکنش می دهد؛ افزون بر این باکتری می تواند آمونیاک را به نیتروژن تبدیل کند.
به نظر می رسد بیشتر گیاهان مهمترین عامل افزایش میزان اکسیژن هستند.در ابتدا با عنصرهای مهمی از جمله آهن ترکیب شده ولی سرانجام باعث انباشته شدن اکسیژن در جو وهمچنین پیشرفت این نظریه شد. همراه با ظهور لایه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت می شدند. این اتمسفر نیتروژن _اکسیژن سومین اتمسفر به حساب می آید.
1- تروپوسفر (Troposphere)
تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.
وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.
منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.
22- استراتوسفر (Stratosphere)
2- استراتوسفر
لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.
از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.
3333333333333333- مزوسفر (Mesosphere)
در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.
4 - يونوسفر (Ionosphere)
از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.
شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛
اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .
5 - اگزوسفر (Exosphere)
شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.
اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.
فشار هوا
پراكندگي فشار در سطح زمين
آشنايي با ماهواره هاي هواشناسي
ماهواره‌هاي آب و هوائي اولين بار توسط آمريكائي‌ها و در سال 1960 براي مشاهده و دريافت اطلاعات واقعي آب و هوائي به آسمان پرتاب گرديدند. در آگوست همين سال، نخستين تصوير زمين از فضا در روزنامه ملي ژئوگرافيك (Geographic) منتشر گرديد. از اين تاريخ به بعد، ماهواره‌هاي بيشتري به فضا پرتاب شدند.
همانطور كه زمين و ديگر سياره‌ها در مدار خاص خود به دور خورشيد مي‌گردند، ماهواره‌هاي مصنوعي نيز در مدارهاي خاصي در حال چرخش‌اند. انتخاب اين مدارها براي ماهواره‌ها به منظور و هدفي كه ماهواره به آن منظور به فضا پرتاب شده است بستگي دارد. مي‌توان مداري را انتخاب نمود كه در مسير قطب شمال و جنوب قرار مي‌گيرد و يا مداري كه حول خط استوا مي‌باشد و يا هر مداري ما بين اين دو حالت. همچنين در انتخاب مدار ماهواره عامل ارتفاع نيز مي‌تواند درنظر گرفته شود مثلا ارتفاعات هزاران مايلي بالاي زمين و يا ارتفاعات صدها مايلي. دو نوع اصلي ماهواره‌هاي آب و هوائي وجود دارد :
1 - ثابت زمين Geostationary
2 - مدار قطبي Polar Orbiting
ماهواره هاي Geostationary براي هشدارهاي كوتاه مدت و ماهواره‌هاي Polar Orbiting براي پيش بيني‌هاي بلند مدت تر بكار مي‌روند. هر دو نوع ماهواره‌ها براي ديده باني كامل آب و هوائي جهان لازم هستند.
در اواخر دهه 70 نياز به ماهواره‌هائي كه 24 ساعته در روز بتوانند تصاوير ماهواره اي را تهيه نمايند احساس گرديد. ماهواره اي كه بتواند هر24 ساعت يكبار در مداري كه در ارتفاع 40000 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارد و با سرعتي كه با سرعت زمين برابر مي باشد به دور زمين بچرخند. اين نوع ماهواره ها، ماهواره هاي زمينآهنگ ناميده مي شوند.
از آنجاييكه سرعت چرخش اين ماهواره ها به دور زمين با سرعت چرخش زمين متناسب مي باشد، اين ماهواره‌ها نسبت به يك موقعيت روي سطح زمين ثابت باقي مي مانند و به اين دليل كه زمين نيز در روز يكبار به دور محورش مي‌گردد آن ها نيز يكبار در روز مدار خود را طي مي‌كنند.
براي مثال دو ماهواره Goes (ماهواره‌هاي محيطي- عملياتي ثابت زمين) جز ماهواره هاي زمين آهنگ هستند و در مدار زمين آهنگ (geosynchronous) دور زمين مي‌چرخند. در حداقل ارتفاع 36000 كيلومتري بالاي خط استوا قرار دارند.
اين ماهواره‌ها به طور پيوسته تصاوير دقيق ولي با جزئيات كم تهيه مي‌كنند و اين تصاوير را هر 30 دقيقه يكبار به زمين ارسال مي نمايند. ديده باني پيوسته اين ماهواره‌ها براي تجزيه و تحليل متمركز داده‌ها ضروري مي‌باشند. اين تصاوير بوسيله يك نرم افزار تجزيه و تحليل شده و بصورت پيوسته و گرافيكي تهيه مي شوند. به دليل است كه به عنوان مثال تصاويري كه از حركت ابرها نمايش داده مي شود، مربوط به 8 ساعت گذشته مي باشد.اين اطلاعات ارزشمند درباره نوع، جهت و بزرگي ابر مي تواند كار پيش بيني را بسيار ساده نمايد.
با توجه به اين كه اين ماهواره ها نسبت به يك موقعيت بر روي سطح زمين ثابت هستند قادرند در شرائط بد آب وهوائي مانند گردباد ،سيلاب ، طوفان‌هاي تگرگي و تندبادها هشدارهائي بدهند.
ماهواره هاي مدار ثابت مختلفي وجود دارد، براي مثال ماهواره ثابت زمين GMS براي استراليا و ژاپن،GOES8ه (GOES=Geostationary operational Environmental Satellites) براي آمريكاي شرقي،GOES 10 براي آمريكاي غربي،INS/Meteosat5 براي روسيه و هند و Meteosat7 براي اروپا نمونه هايي از ماهواره‌هاي ثابت زمين مي‌باشند. البته ماهواره ها ي Meteosat تمام اروپا و افريقا را مي پوشانند.
دو ماهواره Meteosat و GOES تصاويري از ديگر ماهواره هاي ثابت زمين را نيز دوباره ارسال مي دارند اين امر موجب مي شود كه به عنوان مثال آب و هواي استراليا را بتوان در لندن يا شيكاگو مشاهده نمود.
ماهواره هاي زمين آهنگ با فركانس 1691MHzداده ها را ارسال مي دارند وبراي دريافت اطلاعات آن ها به ديش ثابت و كوچكي نياز مي باشد. اين ارسال WEFAX ناميده مي شود و چون از استاندارد بسيار بالايي برخوردار مي باشند تفاوت اندكي بين تصاوير اين ماهواره ها وجود دارد.
تغییر اقلیم و خشکسالی
اثبات وقوع پدیده تغییر اقلیم ( Climate Change )، در سطح جهان به سهولت امکان پذیر نیست و نیازمند بررسی های جامع و طولانی مدت بر آمارهایی از پارامترهای )) است، هر چند روند گرمتر شدن دمای سطح زمین و افزایش غلظت گاز co2 تقریباً قطعی می نماید.
سناریوهای تغییر اقلیمی در چرخه آبشناسی نمود کاملاً بارزی می یابند.چرا که تمامی اجزاء آن تحت تأثیر تغییرات حاصله در میزان تبادلات انرژی و جرم قرار می گیرند. نوسان منابع آبی به طرز قابل ملاحظه ای تابع تغییرات اقلیمی است، چرا که نیاز به این منابع با افزایش ((تبخیر و تعرق در شرایط گرمتر،خشک تر و آفتابی تر بیشتر می شود.به عنوان مثال براساس گزارشات منتشره در سال 1996، مناطق جنوب انگلیس در سال 2050 شدیداً مستعد وقوع خشکسالی بوده ولی مناطق شمالی به مراتب مرطوب تر شده و سیل درآنجا مشکل زاخواهد شد.
بررسی ها نشان داده است، غلظت گازکربنیک و سایر گازها در اتمسفر از نیمه دوم قرن نوزدهم افزایش یافته است. میزان غلظت co2 از سال 1958 تا 1988 حدود 35 درصد فزونی یافته است. Boult و همکاران در سال 1988 اثر دو برابر شدن غلظت co2 را بر روی عوامل هیدرولوژیکی از قبلی تبخیر و تعرق پتانسیل، رطوبت خاک، تجمع برف، ذخیره آب زیرزمینی، رواناب و بیلان آبی در سه حوزه بلژیک مطالعه کردند. نتایج نشان داد که تبخیر و تعرق پتانسیل، درصد رطوبت خاک و میزان ذخیره آبهای زیرزمینی در حوزه هایی با نفوذ پذیری زیاد افزایش یافته است.
Mitchel در سال 1989 نشان داد که در اثر دو برابر شدن co2، درجه حرارت بین 8/2 تا 2/5 کلوین و بارندگی بین 1/7 تا 15 درصد افزایش می یابد، ولی افزایش بارندگی در مناطق مختلف یکسان نیست. اگر نرخ افزایش گازکربنیک ثابت بماند،میزان co2 در سال 2035 به جای ppm 360 فعلی به ppm 420 خواهد رسید. افزایش گازکربنیک باعث افزایش درجه حرارت و رطوبت مطلق در لایه های هوای نزدیک سطح زمین می گردد. هر چند با دو برابر شدن co2 ،میزان بارندگی افزایش می یابد ولی افزایش بارندگی در نقاط مختلف یکسان نیست.در مناطقی با عرض جغرافیایی زیاد بطورکلی میزان بارندگی و رواناب افزایش می یابد ولی در مناطق با عرض جغرافیایی کم بارندگی بسته به منطقه افزایش یا کاهش نشان می دهد.
بطورکلی می توان از تحقیقات انجام شده چنین نتیجه گرفت که :
میزان گازکربنیک و سایر گازهای موجود در اتمسفر ( نظیر متان، CFC ) بعد از انقلاب صنعتی افزایش یافته است.
مدلهای شبیه سازی مختلف نشان داده اند که با افزایش گازکربنیک شرایط هیدرولوژیکی از قبیل بارندگی، درجه حرارت و تبخیر و تعرق و رواناب و … تغییر می کند که به تبع آن وقوع یا عدم خشکسالی نیز قابل بررسی است.
عنوان پیوند نوسانات آب و هوایی و بیابان زایی
نوسانهای آب و هوایی که باعث بیابان زایی می شود، بیشتر به کاهش میزان بارندگی ،رطوبت، افزایش دما به ویژه در تابستان، افزایش میزان خشکی، تبخیر و تعرق، وزش بادهای گرم و سوزان و کاهش پوشش گیاهی ( بر اثر وزش باد ) ارتباط می یابند.
حتی بر اثر نوسانات آب و هوایی، طغیان جانوران و حشرات و آفات به برخی سرزمین ها از جمله ملخ ها به شمال شرقی قاره آفریقا نیر اعمال شده است که سیر قهقرایی محیط زیست را به همراه داشته است.
بطور کلی می توان به علل عمده زیر برای وقوع خشکسالی و بیابان زایی اشاره کرد:
استقرار سلولهای پرفشار جنب گرمسیری با دامنه نوسان بین عرض های 20 و 40
عامل بری بودن
عدم صعود و جابجایی شدید هوا
جریانات دریایی سرد و بالاراندگی آبها
وزش بادهای گرم سوزان
موانع کوهستانی
استقرار کم فشار حرارتی
باد و آب به عنوان دو عامل اقلیمی که دارای تغییرات و نوسانات نسبتاً زیادی هستند در شکل گیری مناطق خشک و بیابانی و ژئومورفولوژی آنها نقش بسزائی را ایفاد می کند.
وقوع پدیده فرسایش آبی و بادی در گسترش بیابانها و از دست رفتن خاکهای سطح الارضی حاصلخیز نقش عمده ای داشته و تبعات منفی خشکسالی را تشدید می نماید.
معرفی بعضی ازسایتهای خشکسالی و تغیر اقلیم:
http://www.greenpeace.org/~climate
http://www.colorado.edu/hazards
http://www.zianet.com/irc1/bordline
عوامل تغییر دما
عوامل تغییر دما را عبارتند از:
فصول و طول روز
روزهای تابستان گرمتر هستند زیرا خورشید در ارتفاع بالاتری در آسمان قرار دارد و طول روز بیشتر است.
روزهای زمستان سردتر هستند زیرا خورشید در ارتفاع پایین تری در آسمان قرار دارد و طول روز کوتاهتر است.
جریان های اقیانوسی
جریان های آب گرم اقیانوسی، به عنوان مثال جریان آب گرم گلف استریم (Golf Stream) که موجب می شود آب های گرم استوایی به عرض های جغرافیایی بالاتر جابه جا شده و درنتیجه به عنوان مثال، هوای زمستانی در سواحل انگلستان گرم تر باشد.
جریان های آب سرد اقیانوسی، برای مثال جریان های ایسلندی که آب سرد قطبی را به شرق کانادا می برد و موجب می شود دمای زمستانی ایالت متحده سردتر باشد.
باد
سیستم جهانی باد، گرما و رطوبت را از عرض های جنب حاره ای به طرف عرض های جغرافیایی بالاتر انتقال می دهد. گرمای نهان تبخیر، هنگامی که هوای منقبض به طرف عرض جغرافیایی بالاتر می رود و چگالش روی می دهد، کاهش می یابد.
عرض جغرافیایی
زاویه تابش خورشید با افزایش مسافت از استوا بزرگ تر می شود از این رو انرژی خورشیدی در ناحیه بزرگتری منتشر می گردد، در نتیجه میزان گرما کاهش می یابد.
خشکی ها
زمین به سرعت گرم شده و به سرعت نیز سرد می گردد. درحالی که آب به کندی گرم شده و به کندی سرد می شود. این موجب می شود نواحی قاره ای افزایش دمایی زیادی داشته باشند در حالی که نواحی ساحلی کاهش دمایی بسیار زیادی دارند.
ارتفاعات
اتمسفر در ارتفاعات بالاتر، نازک تر می شود. به ازای هر 100متر که از سطح زمین بالا می رویم دما 1 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.
پوشش ابر
ابرها، تابش های موج بلند صادر شده از زمین را به زمین منعکس می نمایند که این موجب می شود دما پایدارتر مانده و کمتر نوسانات بزرگ نماید.
مشخصه های سطوح
سطوح متفاوتند:
زمین های فاقد پوشش به سرعت گرم و به سرعت سرد می شوند. در صورتی که زندگی گیاهی موجب ایجاد سایه ها شده و در نتیجه دما را معتدل می سازد.
آب نیز به کندی گرم می شود و گرما را در خود نگه می دارد.
جهت گیری دامنه ها
دامنه های آفتاب گیر گرمای بیشتری را نسبت به دامنه های که در مقابل تابش مستقیم آفتاب قرار ندارند، دریافت می کنند.
نیمکره شمالی دامنه های جنوبی از دامنه های شمالی گرم ترند.
منبع:
John Harris-Head of Geography-Radley College
پرسش و پاسخ:
سوال: کدام ناحیه جهان در زمستان روز دارد در حالیکه خورشید دیده نمی شود و ساعات درخشش خورشید وجود ندارد؟
پاسخ: در مکان هایی که بین مدار قطب شمال و جنوب قرار دارند.
سوال: چرا زمستان های سواحل شرقی افریقای جنوبی در مقایسه با سواحل غربی آن سردتر است؟
پاسخ: جریان هوای گرم عربی در سواحل شرقی تاثیر می گذارد در حالیکه جریان های سرد بنگلادشی در سواحل غربی موثرند.
سوال: کدام سیستم باد، هوای گرم و مرطوب را از جنب حاره ای به طرف اروپا می آورد؟
پاسخ: بادهای جنوب غربی
سوال: سواحل جزیره ونکوور کانادا در زمستان، نسبت به نواحی دور از ساحل آن، دماهای بیشتری دارد یا کمتر؟
پاسخ: دمای بیشتر، و علت آن این است که دریا، گرما را برای مدت طولانی در خود نگه می دارد در حالیکه زمین به سرعت در زمستان سرد می شود.
سوال: نوسانات روزانه دما در نواحی گرم بیابانی مانند بیابان ماهارا را انتظار دارید یا در نواحی معتدل و مرطوب مانند انگلستان؟
پاسخ: نواحی معتدل و مرطوب مانند انگلستان
سوال: تغییرات دمای روزانه در نواحی جنگلی بیشتر است یا نواحی صخره ای بدون پوشش گیاهی؟
پاسخ: در نواحی صخره ای بدون پوشش گیاهی
سوال: کدام دامنه ها درنیمکره جنوبی گرم ترند، دامنه های شمالی یا جنوبی؟
پاسخ: دامنه های شمالی
سوال: چنانچه در سطح دریا دما 20 درجه سانتی گراد باشد در نوک کوهی با ارتفاع 1000 متر دما چقدر خواهد بود؟
پاسخ: 10 درجه سانتی گراد
جو زمین
جو زمین لایه ای از گازها است که که زمین را احاطه کرده اند که این گازها بوسیله جاذبه زمین نگهداشته شده اند. جو زمین شامل نیتروژن (78.1%) و اکسیژن (20.9%) همراه مقدار کمی از آرگون (0.9%)، دی اکسید کربن (متغیر، ولی حدود 0.035%) ، بخار آب ودیگر گازها می شود. جو زمین موجودات روی زمین را از طریق جذب اشعه فرابنفش خورشید و کم کردن دمای بالای بین روز و شب محافظت می کند.
مرز دقیقی بین لایه های جو وجود ندارد ولی جو به سرعت با افزایش ارتفاع رقیق می شود و هیچ مرز مشخصی بین جو و فضای خارج از جو وجود ندارد. 75% از جو زمین تا ارتفاع 11 کیلومتر از سطح سیاره وجود دارد. در ایالات متحده کسانی که به بالای 50 مایل (80 کیلومتر) سفر کنند فضانورد شناخته می شوند. ارتفاع 400000 پا (75 مایل یا 120 کیلومتر) جایی است که تاثیر قابل توجهی هنگام ورود به آن می گذارد.همچنین ارتفاع 100 کیلومتری یا 62 مایلی به عنوان مرز بین اتمسفر و فضا به طور مکرر استفاده می شود.
دما و لایه های جوی
دمای جو زمین همراه با ارتفاع تغییر می کند؛ رابطه ریاضی بین دما وارتفاع مابین لایه های مختلف جومتغیر است:
تراپوسفر- 0- 17/7 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می شود.
استراتوسفر- 17/7 -50 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
مزوسفر- 50 – 85/80 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می شود.
ترموسفر- 85/80 - +640 کیلومتر دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
اگزوسفر
مرزهای بین این مناطق تروپوپوز، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاری شده اند.
میانگین دمای جو در سطح زمین 14 درجه سانتی گراد است.
فشار
فشار جو نتیجه مستقیمی از وزن هواست. این به این معنی است که به همراه مکان و زمان تغییر می کند چون مقدار (و وزن) هوای بالای زمین به همراه مکان و زمان تغییر می کند. فشار جوی در اتفاع حدود 5 کیلومتری تقریبا به اندازه 50% سقوط می کند. میانگین فشار جو در سطح دریا حدود 101.3 کیلو پاسکال است.(حدود 14.7 پوند بر اینچ مربع)
جرم و جرم حجمی
جرم حجمی هوا در سطح دریا حدود 1.2 کیلو گرم بر متر مکعب است. این جرم حجمی با افزایش ارتفاع کم و به همین صورت فشار آن کاهش می یابد. مجموع جرم جو زمین در حدود 5.1 × 1018 کیلوگرم است که بخش بسیار ناچیزی از کل جرم زمین را تشکیل می دهد.جرم حجمی فشار جو زمین با افزایش ارتفاع تغییر می کنند. این تغییر تقریبا می تواند نمونه کاربردی Barometric formula باشد.
مناطق مختلف جوی
مناطق جوی به چند طریق نامگذاری می شوند:
یونوسفر – منطقه ای که شامل یونها میشود: تقریبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 کیلومتر.
اگزوسفر- بالای یونوسفر، جایی که جو به طرف فضا رقیق می شود.
لایه اوزون- یا اوزونوسفر، حدود 10-50 کیلومتری جایی که اوزون استراتوسفری یافت می شود. باید توجه داشت در داخل این منطقه اوزون از نظر حجم یک عنصر فرعی است.
مگنتوسفر- این منطقه جایی است که میدان مغناطیسی زمین با بادهای خورشیدی مقابله می کند. این لایه برای ده ها هزار کیلومتر در فاصله زیادی از خورشید ادامه دارد.
کمربندهای تشعشعی وان آلن- مناطقی هستند که ذرات از طرف خورشید متراکم می شوند.
فرضیه جو زمین
تاریخچه زمین تنها مطالب بسیار اندکی قبل از یک بیلیون سال پیش می داند ، ولی پیرو یک رشته حوادث محتمل ارائه می شود. این نظریه از یک منطقه فعال پژوهشی به جا مانده است.
اتمسفر امروزی گاهی به عنوان سومین اتمسفر شناخته می شود. چنانکه ترکیب شیمیایی از دو ترکیب قابل ملاحظه شیمیایی تشخیص داده شده است. اتمسفر اصلی مقدمتا از هلیم و هیدروژن تشکیل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.
حدود 3.5 بیلیون سال پیش سطح زمین به اندازه ای سرد شد که پوسته آن شکل گرفت، به شدت بوسیله آتشفشان ها یی که بخار، دی اکسید کربن و بخار آمونیاک آزاد می کردند محصر شد. این باعث بوجود آمدن اتمسفر دومی شد که مقدمتا شامل دی اکسید کربن، و بخار آب و همراه مقداری نیتروژن و بدون اکسیژن می شد.دومین اتمسفر به عنوان اتمسفر رایج 100 برابر اولین اتمسفر گاز داشت. به طور کلی این باور وجود دارد که پدیده گلخانه ای با بالا رفتن مقدار دی اکسید کربن باعث نگهداری زمین از یخ زدگی می شود.
در طول چند بیلیون سال بعد بخار آب از طریق متراکم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقیانوسها شد که شروع به حل کردن دی اکسید کربن کرد. حدود 50% از دی اکسید کربن جذب اقیانوسها می شدند. فوتوسنتز گیاهان باعث بازشدن و تبدیل شدن دی اکسید کربن به اکسیژن می شد. بیشتر اوقات کربن زیادی در سوختهای فسیلی، سنگهای رسوبی و پوست حیوانات محبوس است. چنانکه اکسیژن آزاد شده برای تشکیل نیتروژن با آمونیاک واکنش می دهد؛ افزون بر این باکتری می تواند آمونیاک را به نیتروژن تبدیل کند.
به نظر می رسد بیشتر گیاهان مهمترین عامل افزایش میزان اکسیژن هستند.در ابتدا با عنصرهای مهمی از جمله آهن ترکیب شده ولی سرانجام باعث انباشته شدن اکسیژن در جو وهمچنین پیشرفت این نظریه شد. همراه با ظهور لایه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت می شدند. این اتمسفر نیتروژن _اکسیژن سومین اتمسفر به حساب می آید.