بیگ بنگ: جو زمین از گازهای مختلفی تشکیل شده و چگالی آن به طرف بالا به سرعت کم می شود. اما ساختار جو زمین از چه چیزی تشکیل شده است؟ در این مقاله نگاهی داریم به ساختار جو زمین، البته همیشه چیزها همانطور که امروز هستند، در تعادل مطلق قرار ندارند و می توانند بسته به شرایط متفاوت باشند.

به گزارش بیگ بنگ، جو زمین از مولکولهای: نیتروژن (78%)، اکسیژن (21%)، آرگون (0.9%) و مقادیری دی اکسید کربن، نئون، هلیوم، متان، کریپتون، هیدروژن، اکسید نیتروژن، زنون، ازون، ید، مونو اکسید کربن و آمونیاک، تشکیل شده است. همچنین در ارتفاعات پایین تر مقادیری بخار آب نیز دارد. جوی که امروز سیاره ما دارد، بطور کلی با جو اولیه زمین متفاوت است. زمانی که سیاره برای نخستین بار در حدود 4.4 میلیارد سال پیش رو به سردی گذاشت، آتشفشانها بخار، دی اکسید کربن و آمونیاک را به جو تزریق کردند که غلظتشان یکصد برابر جو امروز زمین بود.

نخستین باکتری موسوم به سیانوباکتری، احتمالاً نخستین جاندار اکسیژن ساز بوده است. تقریباً 2.7 تا 2.2 میلیارد سال پیش، چنین باکتری هایی مقادیر بسیار فراوانی اکسیژن را آزاد کرده و مولکول های دی اکسید کربن را از هم گسلاندند. همچنان که اکسیژن آزاد می شد، با آمونیاک واکنش داده و بدین ترتیب نیتروژن آزاد می شد. دی اکسید کربن جو نیز به وسیله گیاهان و بعدها عوامل انسانی به جو زمین تزریق شد.

ساختار جو زمين

جو زمين داراي لایه های مختلفی است که زیر به اختصار در موردشان توضیح داده شده:

لايه تروپوسفر:

تروپوسفر لايه پاييني جوّ زمين است كه ارتفاع آن در قطب‌ها در حدود 7 تا 8 كيلومتر و در استوا در حدود 16 تا 18 كيلومتر است. تغييرات آب و هوايي تأثير مختصري بر روي اين ارتفاع دارد. هواي لايه تروپوسفر مدام در حال جابجايي در راستاي عمودي است. اين پديده عمدتاً در اثر تابش نور خورشيد به سطح زمين، گرم شدن و كم چگال شدن هواي مجاور سطح زمين رخ مي‌دهد. «تروپو» ريشه يوناني دارد و به مفهوم اختلاط، گشتن و چرخيدن است. فشار هوا در مرز بالايي اين لايه فقط در حدود 10 درصد فشار در سطح دريا است. مرز اين لايه، با لايه بعدي جو (كه خود در حد يك لايه چند كيلومتري است)، [تروپوپاز] ناميده مي‌شود.

لايه استراتوسفر:

استراتوسفر دومین لایهٔ جو زمین است که ارتفاع آن در 50 کيلومتري از سطح زمين، قرار دارد. در اين لايه با افزايش ارتفاع، دماي هوا افزايش پيدا مي‌كند. قسمت اعظم لايه ازون كه سطح كره زمين را در برابر پرتو فرابنفش خورشيد حفاظت مي‌كند، در قسمت‌هاي پاييني اين لايه قرار دارد. ضخامت لايه ازن با تغييرات فصلي و جغرافيايي دستخوش تغيير مي‌شود. «استراتو» از ريشه لاتين به معني پخش و گسترده گرفته شده است. مرز اين لايه با لايه بعدي جو (كه خود در حد يك لايه چند كيلومتري است)، [استراتوپاز] ناميده مي‌شود.

لايه مزوسفر:

اين لايه تا ارتفاع حدود 80 تا 85 کيلومتري از سطح زمين قرار گرفته و میان استراتوسفر و ترموسفر قرار دارد. در اين لايه با افزايش ارتفاع، دماي هوا كم مي‌شود. «مزو» ريشه‌اي يوناني دارد و به معني وسط است. روزانه حدود ۵۰ تن شهاب‌سنگ وارد جو زمین می‌شود و بیشتر آنها در مزوسفر تبخیر می‌شوند. این‌گونه مواد موجود در شهاب‌سنگ‌ها در مزوسفر پراکنده می‌شوند و این لایه هم‌اکنون دارای مقادیر آهن و فلزات دیگر است. بالون‌های هواشناسی و هواپیما نمی‌توانند به این لایه برسند

لايه ترموسفر:

اين لايه تا ارتفاع حدود 600 تا 640 كيلومتري از سطح زمين قرار دارد. در معدودي مراجع نيز اين لايه را فاقد مرز فوقاني دانسته‌اند. عنوان ترموسفر به سبب دماي فوق‌العاده زياد ترموديناميكي، به اين لايه نسبت داده شده است. در اين لايه با افزايش ارتفاع، دما نيز افزايش پيدا مي‌كند. اين دما ممكن است به 1500 كلوين نيز برسد كه منشاء اصلي آن يونيزه شدن مولكول‌هاي اكسيژن و نيتروژن، در اثر برخورد با پرتو فرابنفش خورشيد است. جلوه سرخي شفق يكي از پديده‌هاي قسمت پاييني لايه ترموسفر است.

لايه يونوسفر:

اين لايه هويت مستقلي ندارد و در واقع همان بخش اعظم از لايه ترموسفر است كه فرايند يونيزه شدن مولكول‌هاي گازي در آن صورت مي‌گيرد. يونوسفر نقش اصلي در انتشار امواج الكترومغناطيسي داشته و اثرات مهمي بر ارتباطات راه دور دارد. پديده بازتابش امواج راديويي تابيده شده از سطح زمين در همين لايه اتفاق مي‌افتد. شديده شفق نيز در همين لايه پديد مي‌آيد.

لايه اگزوسفر:

این لایه بالاترین لایهٔ جو زمین است که جو پس از آن پایان می‌پذیرد و خلأ آغاز می‌گردد. هوا در این لایه بسیار رقیق است و تفاوت چندانی با خلأ ندارد. اجزای اصلی این لایه هیدروژن و هلیم هستند که تراکم کمی دارند و بسیاری از ماهواره‌ها در این لایه قرار دارند. ارتفاع این لایه بالاي 600 کيلومتر تا حدود 10000 كيلومتر از سطح زمين است که عموماً اتم‌ها و مولکول‌هاي جو تحت تاثير بادهاي خورشيدي و ميدان مغناطيسي زمين به فضاي اطراف رانده مي‌شوند.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع: Atmosphere of Earth , universetoday.com