Homosfera

Homosfera to warstwa atmosfery, w której gazy objętościowe są jednorodnie mieszane w wyniku turbulentnego mieszania lub dyfuzji wirowej . Masowy skład powietrza jest w większości jednorodny, więc stężenia cząsteczek są takie same w całej homosferze. Szczyt homosfery nazywany jest homopauzą, znaną również jako turbopauza . Powyżej homopauzy znajduje się heterosfera , w której dyfuzja jest szybsza niż mieszanie, a gęstość ciężkich gazów zmniejsza się wraz z wysokością szybciej niż lżejszych gazów.

Niektóre procesy napędzające tę jednorodność obejmują konwekcję ogrzewania i wzorce przepływu powietrza. W troposferze wznoszące się ciepłe powietrze zastępuje wyższe chłodniejsze powietrze, które miesza gazy pionowo. Wzory wiatru przepychają powietrze po powierzchni, mieszając je poziomo. Na wyższych wysokościach istnieją inne reżimy cyrkulacji atmosferycznej, takie jak cyrkulacja Brewera-Dobsona w stratosferze ziemskiej , która miesza powietrze. W mezosferze Ziemi fale atmosferyczne stają się niestabilne i rozpraszają się, tworząc turbulentne mieszanie się tego regionu.

Homosfera Ziemi

Wykres przedstawiający siedem największych gazów składowych atmosfery ziemskiej. Względne stężenia utrzymują te same proporcje od 0 do około 100 km, reprezentowane przez względnie poziome linie. Przecinające się krzywe skrajnych prawych dziewięciu dziesiątych wykresu pokazują, jak te stosunki różnią się znacznie na wyższych wysokościach.

Ziemska homosfera zaczyna się na powierzchni Ziemi i rozciąga się do turbopauzy na około 100 km. Obejmuje całą troposferę , stratosferę , mezosferę i dolną część termosfery . Pod względem chemicznym homosfera składa się w 78% z azotu, w 21% z tlenu i śladowych ilości innych cząsteczek, takich jak argon i dwutlenek węgla. Zawiera ponad 99% masy ziemskiej atmosfery. Gęstość powietrza w homosferze maleje wraz z wysokością. Z definicji i w szczególności obejmuje również pasmo elementarnego mezosfery sodu o grubości 10 km.

Różnice w koncentracji

Jedynym wyjątkiem na dużą skalę od skutecznego mieszania jest warstwa ozonowa , której środek znajduje się na wysokości około 20-30 km, gdzie stężenie O ₃ jest znacznie wyższe niż w pozostałej części atmosfery. Jest to spowodowane nadchodzącym światłem ultrafioletowym , które zamienia O ₂ w O ₃ . Ten utworzony ozon blokuje większość światła ultrafioletowego przed przenikaniem do niższych warstw atmosfery i tworzeniem tam podobnych poziomów ozonu. Przy okresie półtrwania wynoszącym około jednego dnia w temperaturze pokojowej ozon rozpada się, zanim będzie mógł całkowicie zmieszać się z niższymi poziomami atmosfery. The dziura ozonowa jest stosunkowo stabilną strukturą spowodowaną połączeniem zanieczyszczeń i wiatrów antarktycznych w stratosferze.

Stężenie pary wodnej ( wilgotność ) zmienia się znacznie, zwłaszcza w troposferze i jest głównym składnikiem pogody . Parowanie wody jest napędzane ciepłem z napływającego promieniowania słonecznego, a wahania temperatury mogą powodować, że powietrze nasycone wodą usuwa wodę w postaci deszczu , śniegu lub mgły . Ciepło zdobyte i utracone przez wodę w tych procesach zwiększa turbulencje w niższych warstwach atmosfery, zwłaszcza w mezoskali i mikroskali . The Cyrkulacja Brewera-Dobsona to teoria cyrkulacji ozonu na dużą skalę.

Stężenia innych gazów śladowych są wyższe w pobliżu źródeł naturalnych i sztucznych. Obejmuje to zanieczyszczenia pochodzące z działalności człowieka (zwłaszcza rolnictwa, przemysłu i transportu), pola gazu ziemnego , radon wytwarzany w wyniku rozpadu radioaktywnego niektórych minerałów, gaz wulkaniczny , emisje z erupcji limnicznych . Tlen jest emitowany, a dwutlenek węgla jest absorbowany przez rośliny i mikroorganizmy przeprowadzające fotosyntezę , ale największy wpływ na poziom CO _{2 mają} pożary i działalność człowieka.