Atmosfera - skład i budowa

Kula ziemska jest otoczona powłoką gazową, nazwaną atmosferą. Jest to mieszanina gazów, o stałym składzie do ok. 100 km od powierzchni Ziemi, nazwana powietrzem. Obecność atmosfery stanowi warunek istnienia życia na naszej planecie. Gdy Ziemia była młoda, atmosfera składała się głównie z trujących gazów. Rośliny wydalające tlen w procesie fotosyntezy sprawiły, że nastąpiła zmiana składu atmosfery, umożliwiająca życie zwierząt i ludzi. Znaczne ilości tlenu wytwarzają lasy deszczowe, gdzie pokrywa roślinna jest wyjątkowo gęsta. 

Skład suchego powietrza jest następujący:

W powietrzu znajdują się ponadto składniki i domieszki w zmiennej ilości. Jest to para wodna, a także dwutlenek węgla, którego ilość miejscowo może być większa niż normalnie.

W powietrzu znajdują się też zanieczyszczenia, które są zarówno pochodzenia naturalnego (morskie, lądowe, wulkaniczne, roślinne), jak i antropogenicznego (pyły i gazy).

Domieszki zawarte w atmosferze mają bardzo duże znaczenie dla wielu zachodzących tu procesów, np. para wodna chroni kulę ziemską przed nadmiernym wypromieniowaniem ciepła, tworząc tzw. efekt cieplarniany. Do efektu tego przyczynia się także dwutlenek węgla. Znajdujące się w atmosferze pyły stanowią jadra kondensacji, na których skrapla się para wodna, tworząc chmury i mgły. Zanieczyszczenia pyłowe ograniczają dopływ promieniowania słonecznego do powierzchni Ziemi. Pyły i gazy mogą przyczyniać się do powstawania smogu - mieszaniny mgły i dymu ("smog londyński") lub tzw. smogu fotochemicznego, tworzącego się pod wpływem promieniowania słonecznego w powietrzu silnie zanieczyszczonym spalinami z silników samochodowych. Wraz z wysokością zmienia się w atmosferze temperatura, a powietrze ulega rozrzedzeniu.

Zróżnicowanie cech fizycznych atmosfery pozwala wyróżnić w niej 5 warstw. Są to:

Troposfera, warstwa przylegająca do powierzchni Ziemi, sięgająca od około 7 km nad biegunami do 17-18 km nad równikiem. Odznacza się ona spadkiem temperatury i wilgotności wraz z wysokością, co następuje wraz z oddalaniem się od głównych źródeł ciepła i wilgoci, jakimi są dla atmosfery powierzchnie lądowe i wodne Ziemi. Temperatura spada tu średnio o 0,6°C na każde 100 m i na górnej granicy troposfery nad obszarami międzyzwrotnikowymi wynosi około -70 - -80°C.

Stratosfera, sięgająca do około 50 - 55 km, w której w górnej części temperatura powietrza wzrasta do 0°C. Na wysokości 20-30 km występuje ozonosfera, warstwa o podwyższonej zawartości ozonu.

Mezosfera, w której ponownie następuje spadek temperatury do około -80 °C. Warstwa ta sięga do około 85 km wysokości.

Termosfera, warstwa, w której następuje wzrost temperatury do wartości ponad 1000°C. W termosferze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego dochodzi do silnej jonizacji gazów. Tę część atmosfery określa się często mianem jonosfery. Występują tu zorze polarne.

Egzosfera, rozciągającą się jeszcze powyżej 600 km. Następuje tu ucieczka gazów atmosferycznych w przestrzeń międzyplanetarną.

Atmosfera stopniowo zanika, nie tworząc granicy z przestrzenią międzyplanetarną.