Atmosfeer

Atmosfeer is 'n laag gasse om 'n planeet of ander stuk materie met 'n sekere massa  wat bymekaar gehou word deur die swaartekrag van daardie planeet of stuk materie. Die woord atmosfeer is afgelei uit die Grieks ἀτμός (atmos), wat "damp" beteken, en σφαῖρα (sphaira) wat "sfeer" beteken.

Die aarde se atmosfeer bestaan hoofsaaklik uit stikstof. Dit bevat ook suurstof waarmee die meeste organismes op aarde  asemhaal. Dit bevat ook koolstofdioksied wat deur plante opgeneem word, alge en sianobakterieë wat nodig is vir fotosintese. Die atmosfeer help om lewende organismes te beskerm teen genetiese skade wat deur die ultravioletstraling van die son, sonwind en kosmiese straling aangerig kan word. Die huidige samestelling van die aarde se atmosfeer is die produk van miljarde jare se biochemiese aanpassing van die paleoatmosfeer .

Atmosferiese druk 
Atmosferiese druk is die krag per eenheidarea wat altyd op 'n oppervlakte uitgeoefen word deur 'n omringende gas. Dit word bereken deur die planeet se gravitale krag in kombinasie met die totale massa van 'n kolom gas bokant die ligging daarvan. Op die aarde, word die eenhede van lugdruk gebaseer op die internasionaal erkende standaard atmosfeer (atm), wat gedefinieer word as 101,325 KPa (760 Torr)

Die druk van atmosferiese gas neem af met die hoogte weens die verminderderde gasmassa bokant elke ligging. Die hoogte waar die druk van 'n atmosfeer afneem met 'n faktor E ('n irrasionele getal met 'n waarde van 2.71828..) word die skaalhoogte genoem en dit word aangedui deur H.

Ontsnapping 
Oppervlak-swaartekrag, die krag wat die atmosfeer vashou, verskil van planeet tot planeet. Die sterk swaartekrag van die reuse planeet Jupiter, is in staat om ligte gasse, soos waterstof en helium te behou. Iets wat liggame waarvan die swaartekrag nie so sterk is nie, nie kan regkry nie. Die afstand na die son bepaal ook die energie wat beskikbaar is om atmosferiese gas te verhit na 'n vlak waar die molekules se hittebeweging groter is as die planeet se ontsnapspoed. Dit is die spoed waarteen gasmolekules uit die greep van die planeet se swaartekrag kan ontsnap. Die verafgeleë en koue Titaan, Triton en Pluto is in staat om hul atmosfeer te behou ten spyte van 'n lae aantrekkingskrag.

Met gasse is daar teen enige temperatuur molekules wat teen 'n verskillende spoed beweeg en daarom sal daar altyd 'n ligte lekkasie van gas in die ruimte wees. Ligte molekules beweeg vinniger as swaarder molekules met dieselfde termiese of kinetiese energie. Daarom sal gasse met 'n lae molekulêre massa vinniger verdwyn as die met 'n hoë molekulêre massa. Daar word geglo dat Venus en Mars albei van hul water verloor het nadat dit deur ligdissosiasie in waterstof en suurstof verander is en die waterstof  ontsnap het. Die magneetveld van die aarde help dat dit gebeur en die sonwind sal weer die ontsnapping van waterstof verhaas. Daar word bereken dat in die afgelope 3 miljard jaar het die aarde gasse deur die magnetiese pole verloor, insluitend 2 % van die atmosferiese suurstof.

Ander prosesse wat die atmosfeer kan uitdun is die effek van sonwinde, erosie wat veroorsaak word deur die botsing tussen hemelliggame, verwering en die verysing in die regoliet en poolkap.

Terrein 
Die atmosfeer het 'n sterk invloed op klipperige plekke. Hemelligame sonder 'n atmosfeer, of wat net 'n eksosfeer het, het oppervlaktes met talle kraters. Sonder 'n atmosfeer het die planeet geen beskerming teen meteoriete nie en wanneer hulle teen die planeet se oppervlakte bots, vorm dit kraters.

'n Rotsagtige hemelligaam met 'n sterk atmosfeer het nie noemenswaardige kraters op die oppervlak nie. Die wrywing wat veroorsaak word wanneer 'n meteoor die atmosfeer binnedring, sorg dat die meerderheid hiervan uitbrand voordat dit die oppervlakte tref. Wanneer die meteoor wel die oppervlakte tref, sal die effek daarvan dikwels uitgewis word deur die wind. Kraters kom dus selde voor op plekke met 'n atmosfeer.

Daar is wind en weer op planete met 'n atmosfeer. Winderosie speel 'n groot rol in die vorming van die terrein op klipperige planete met 'n atmosfeer, en met die verloop van tyd kan dit die effek van kraters en vulkane uitwis. Omdat vloeistof nie sonder druk kan bestaan nie, kom daar water op die oppervlakte van sommige planete voor. Ons weet dat die aarde en Titan  water op die oppervlakte het en volgens alle aanduidings het Mars in die verlede ook water op die oppervlak gehad.

Samestelling 

Die atmosfere van die planete Venus en Mars bestaan hoofsaaklik uit koolstofdioksied met klein hoeveelhede stikstof, argon, suurstof en spore van ander gasse.

Die atmosferiese samestelling van die aarde word grootliks gereguleer deur die byprodukte van alle vorme van lewe op die aarde. Droë lug in die aarde se atmosfeer bevat 78.08% stikstof, 20.95% suurstof, 0.93% argon, 0.038% koolstofdioksied en spore van waterstof, helium en ander edelgasse. Daar is ook 'n hoeveelheid waterdamp teenwoordig, ongeveer 1 % op seevlak.

Die lae temperature en hoër aantrekkingskrag op die sonnestelsel se reuse planete, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus sorg dat dit gasse behou met 'n lae molekulêre massa. Hierdie planete se atmosfeer bestaan uit waterstof-helium  met 'n geringe hoeveelheid van meer komplekse verbindings.

Twee satellietliggame van buite planete het beduidende atmosfere. Titan, 'n maan van Saturnus en Triton, 'n maan van Neptunus het atmosfere wat hoofsaaklik uit stikstof bestaan. Wanneer Pluto in sy wentelbaan die naaste aan die son kom, bestaan Pluto se atmosfeer uit stikstof en metaan, presies soos die van Triton. Hierdie gasse word egter gevries wanneer dit verder van die son af wegbeweeg.

Met die hulp van die Hubble-ruimteteleskoop kon wetenskaplikes vir die eerste keer na die atmosferiese samestelling van 'n eksoplaneet, Planeet HD 209458b, kyk. Dis 'n reuse gasstruktuur wat na aan die Pegasus konstellasie wentel. Waterstof, suurstof, koolstof en swael is op hierdie planeet se atmosfeer ontdek.

Struktuur

Aarde 
Die Aarde se atmosfeer bestaan uit 'n aantal lae, soos aangedui in die diagram aan die regterkant van die bladsy. Hierdie lae verskil ten opsigte van samestelling, temperatuur en druk. Die onderste laag is die troposfeer met die planetêre grenslaag as basis. Driekwart van die atmosferiese massa sit in die troposfeer, en die diepte daarvan wissel tussen 17 km by die ewenaar en 7 km by die pole. Die stratosfeer, van 20 tot 50 km, sluit die osoonlaag in wat op 'n hoogte van tussen 15 en 35 km lê. Dit absorbeer die ultravioletstraling van die son. Die mesosfeer, tussen 50 en 85 km, is die laag waarin meteoriete uitbrand. Die termosfeer is die laag van 85 km tot by die basis van die eksosfeer op 690 km en dit sluit die ionosfeer in. In hierdie area word die atmosfeer ionies gemaak deur die son se uitstraling. Die Kármán-lyn is in die termosfeer geleë op 'n hoogte van 100 km en dit word gewoonlik beskryf as die grens tussen die aarde se atmosfeer en die buitenste ruim. Die eksosfeer strek vanaf 690 tot 1000 km bo die oppervlak en hier tree dit in wisselwerking met die aarde se magnetosfeer op.

Sirkulasie 
Die sirkulasie van die atmosfeer word veroorsaak deur die termiese verskille wat ontstaan omdat konveksie hitte beter versprei as termiese straling. Op planete waar sonstraling die vernaamste hittebron is, word oormatige hitte in die trope na 'n hoër breedtegraad gestuur. Wanneer 'n planeet dan 'n sekere hoeveelheid hitte intern versamel het, soos in die geval van Jupiter, kan die konveksie in die atmosfeer termiese energie van binne na die oppervlakte bring.

Belangrikheid 
Vanuit 'n geologiese perspektief speel die atmosfeer 'n belangrike rol in die morfologie van 'n planeet. Die wind waai stof en ander partikels rond en dit erodeer die oppervlakte, en laat 'n neerslag wat deel vorm van die eoliese proses. Ryp en neerslag het ook 'n invloed op die terrein. Klimaatsveranderings kan ook 'n planeet se geologiese geskiedenis verander. Met die bestudering van die aarde se oppervlakte verkry jy beter insig oor die atmosfeer en klimaat van die planeet, soos dit tans is, en soos dit in die verlede was.

Vanuit 'n meteorologiese perspektief bepaal die atmosfeer die klimaat en al sy veranderings.

Vir 'n bioloog of paleontoloog hou die samestelling van die atmosfeer direk verband met die voorkoms van lewe en die ewolusie daarvan.

Sien ook  
 Aarde se atmosfeer
 Lugdruk

Bronne

Lees ook 
 Sanchez-Lavega,, Agustin (2010). An Introduction to Planetary Atmospheres. Taylor & Francis. ISBN 978-1-4200-6732-3

Eksterne skakels  
 Properties of atmospheric strata – The flight environment of the atmosphere 
 Atmosphere – an Open Access journal

Gasse