DÜNYANIN ATMOSFERİ

Yer, yüzey şekillerinin ve gezegen üzerindeki yaşamın ortaya çıkması ve şekillenmesinde önemli rol oynamış ve yine bu iki öğe ile birlikte evrimleşmiş dinamik bir atmosfer (ya da hava küre, hava yuvarı) tabakasına sahiptir. Yerçekimi sayesinde tutulan bu gaz tabakası, büyük ölçüde gezegenin iç katmanlarından kaynaklanan gazların yanardağ etkinliği ile yüzeye çıkması ile oluşmakla birlikte, gezegenin tarihi boyunca dünya dışı kaynaklardan da beslenmiş ve etkilenmiştir. Basınç ve yoğunluk açısından diğer yer benzeri gezegenlerden Mars'a göre yaklaşık 100 kat büyük, Venüs'e göre ise yaklaşık 100 kat küçük bir gaz kütlesini ifade eder. Ancak bileşim açısından bu iki gezegenin atmosferlerinden çok farklı olduğu gibi, Güneş Sistemi içinde de eşsizdir.
Yer atmosferi, gezegenin tüm kütlesinin yaklaşık bir milyonda birini oluşturur. Yer çekimi nedeniyle bu gaz kütlesinin bir ağırlığı vardır, ve gezegen yüzeyine doğru alçaldıkça artan bir basınç yaratır. Bu nedenle, Yer yüzeyine yaklaştıkça sıkışma etkisiyle yoğunluğu artar. Atmosfer kütlesinin dörtte üçü, ortalama yüksekliği 11 km. olan troposfer tabakası içinde toplanmıştır. Yükseğe doğru ise yoğunluk ve basıncı azalarak devam eder, ve belirli bir sınırı olmaksızın, çok seyrek bir gaz olarak kabul edilebilecek gezegenler arası ortam içinde erir. Atmosferin etkilerinin belli belirsiz de olsa gözlenebildiği en büyük uzaklık Yer merkezinden 50.000 km. yükseğe kadar çıkabilir, ancak yeryüzünden 200 km. yükseklikte, gaz yoğunluğunun, uyduların hareketini bile çok fazla etkilemeyecek kadar azaldığı bilinmektedir. Pratik nedenlerle, Yer yüzeyinden 100 km. yükseğe yerleştirilen hayali Karman hattı, dünya ile uzayın sınırı olarak kabul edilir.
Yer atmosferi, birbirinden farklı fiziksel özelliklere sahip çok sayıda katmana ayrılır.

Troposfer:

 Meteorolojik olayların gerçekleştiği, atmosferin en hareketli kısmını oluşturur. Adı, Yunanca 'hava değişikliği', 'mevsim değişikliği' anlamlarında kullanılan 'tropos' sözcüğünden türetilmiştir. Yer'in kendi ekseni etrafındaki dönüşünün neden olduğu merkezkaç kuvveti, gezegenin diğer katmanlarında olduğu gibi, troposfer tabakasının da ekvatorda şişkinleşmesine yol açar. Kutuplarda 7-8 kilometre olan troposfer kalınlığı, ekvator düzeyinde 17-18 kilometreyi bulur. Atmosfer basıncı, deniz seviyesinde 1,01325 bar düzeyindedir, bu değer 1 atmosfer olarak kabul edilir. Basınç, yükselti ile her 5,5 kilometrede yarıya inecek şekilde azalır. Troposfer, ısı enerjisinin büyük kısmını, güneş ışınları ile ısınan yer yüzeyinin yaydığı kızılötesi ışınlardan alır ve bir ideal gaz davranışına yakın bir düzen içerisinde, yükseltiyle düşen basıncına paralel olarak, sıcaklığı da düşer. Her 1 kilometrelik yükselme, sıcaklıkta 6,5oC değerinde bir azalma getirir. Bu şekilde, troposferin üst sınırında -55oC düzeyinde bir alt noktaya inen sıcaklık, tropopoz adı verilen bu düzeyin üzerinde yeniden yükselmeye başlar. Tropopoz, troposfer ile stratosferin sınırını belirler. Kutuplarda sıcaklığın düşüklüğü, tropopoz yüksekliğinin ekvator bölgesine göre az olmasının nedenlerinden biridir.
Yükseltinin artması ile atmosfer sıcaklığının azalması arasındaki ilişki, mutlak ve değişmez bir kural değil, genel bir eğilim olarak görülmelidir. Yerel ve zamanla ilişkili çok sayıda değişken sıcaklığın yatay ve dikey değişimlerini etkilediği gibi, hava akımları, bulutluluk, nem, yağışlar, basınç değişiklikleri gibi meteorolojik olaylar, kaotik bir sistem içinde troposferin dünya ölçeğinde karmaşık davranış biçimini ortaya koyar ve uzun vadede iklimleri belirler.

Stratosfer:

Tropopozdan başlayarak 50 km. yüksekliğe kadar uzanır. İçerdiği ozon (O3) molekülleri Güneş'ten gelen morötesi ışınları soğurarak bu katmanın ısınmasına yol açar. Bu nedenle, tropopoz düzeyinde -50oC ile -60oC arasında olan sıcaklık stratosferin alt kesimlerinde her kilometrede 1oC , üst kesimlerinde ise her kilometrede 3oC kadar artarak stratosferin üst sınırı olan stratopozda 0oC düzeyine kadar yükselir. Bu sıcaklık dağılımı, stratosferin hava akımlarının son derece az olduğu bir tabaka olarak korunmasını sağlar. Bu özellik, stratosfer düzeyinde oluşan kirliliğin kalıcı olabilmesi gibi bir sakınca da yaratabilmektedir. Yeryüzündeki yaşam için ölümcül etkilere sahip morötesi ışınları süzen ozon tabakası için zararlı bileşiklerin stratosfere ulaşmasını önlemek bu açıdan önem taşımaktadır.

Mezosfer:

 50-90 km. yükseklikler arasında yer alır. Stratosfer ile sınırını, sıcaklık artışının bir kez daha tersine döndüğü stratopoz düzeyi belirler. Mezosfer boyunca sıcaklık yine artan yükseklikle birlikte, basınçla orantılı olarak düşmeye devam eder ve 90 km. de -100oC olur. Mezosferde atmosfer yoğunluğu deniz düzeyindekine göre 1/1000-1/1.000.000 kadardır. Ancak bu seyrek gaz kütlesi de yeryüzündeki yaşam açısından önemlidir. Küçük boyuttaki göktaşları, hızla girdikleri bu katmanda sürtünme etkisi ile buharlaşarak yok olurlar.

Termosfer:

Mezosferin üst sınırında, sıcaklık eğrisinin yine yön değiştirdiği 90 km. yükseklikte başlar. Bu aynı zamanda, iyonosfer olarak adlandırılan atmosfer katmanının alt sınırıdır. Bu düzeyden başlayarak, atmosferin daha alçaktaki üç katmanda alışılmış bileşimi değişmeye başlar. Güneş ışınımlarının yoğun etkisinin hissedildiği bu yükseltilerde iyonize atomlar ve serbest elektronlar bir plazma ortamı içinde bulunurlar. Çeşitli dalga boylarında ışınımların gözlendiği termosfer, adını yükselti ve Güneş etkinliğine göre 200-1600oC arasında değişen sıcaklığından alır.

Egzosfer:

Termosferin sona erdiği termopoz düzeyinin üstünde kalan atmosfer bölümüdür. Çok seyrek hidrojen ve helyum atomlarından oluşur, giderek seyrelip gezegenler arası ortamla birleşir.
Atmosferin bileşimi

Yer atmosferinin 80-100 km. yüksekliğe kadar olan kısmı, yani kabaca troposfer, stratosfer ve mezosfer tabakaları, su buharı ve organik kökenli gazlar dışında değişmez bir bileşimdedir. Atmosferdeki su buharı oranı, hacim olarak % 0-4 arasında değişmekle birlikte, ortalama bir değer olarak % 1 kabul edilebilir. Su buharı bir kenara bırakılırsa, kuru havanın % 99,9 dan fazlasını 3 temel gazın oluşturduğu görülür: Oksijen (%20,9), azot (%78,1), argon (% 0,9).

Atmosferin Bileşimi:

Yer atmosferinin 80-100 km. yüksekliğe kadar olan kısmı, yani kabaca troposfer, stratosfer ve mezosfer tabakaları, su buharı ve organik kökenli gazlar dışında değişmez bir bileşimdedir. Atmosferdeki su buharı oranı, hacim olarak % 0-4 arasında değişmekle birlikte, ortalama bir değer olarak % 1 kabul edilebilir. Su buharı bir kenara bırakılırsa, kuru havanın % 99,9 dan fazlasını 3 temel gazın oluşturduğu görülür: Oksijen (%20,9), azot (%78,1), argon (% 0,9).