Aarde se atmosfeer

Die Aarde se atmosfeer is die atmosfeer (gaslaag) wat om die Aarde voorkom. Die aantrekkingskrag van die Aarde hou die atmosfeer in posisie sodat dit saam met die Aarde om sy eie as en om die son roteer. Lewe op aarde sou sonder die atmosfeer nie moontlik wees nie; dit verskaf die lug wat ons asem, die water wat ons drink en vorm daarnaas 'n natuurlike beskerming teen gevaarlike sonstrale en selfs meteoriete.^[1]

Samestelling van die atmosfeer

Konstante gasse: stikstof (78%), suurstof (21%) en edelgasse, bv. argon, helium, neon, radon, kripton en xenon (1%)
Wisselende gasse: koolstofdioksied, waterstof/waterdamp. Verskil van een oomblik tot die volgende en van plek tot plek.
Vaste deeltjies: stof, sout en rookdeeltjies

By seevlak is lug 'n mengsel van die volgende gasse^[2]:

Bestanddele	Persentasie volume	Geskatte massa in miljard ton	Molêre massa (kg/kmol)
Stikstof (N₂)	78.08 %	3 870 000	28
Suurstof (O₂)	20.95 %	1 158 000	32
Argon (Ar)	0.93 %	61 800	40
Waterdamp (H₂O)	0.0075 (0 tot 4 %)	13 240	18
Koolstofdioksied (CO₂)	0.03 %	2 160	44
Neon (Ne)	0.0018 %	69	20.2
Kripton (Kr)	0.0001 %	13	83.8
Helium (He)	0.0005 %	8	4
Osoon (O₃)	0.00006 %	8	48
Waterstof (H₂)	0.00005 %	0.129	2
Xenon (Xe)	0.000009 %	1.7	131.3
Totaal	100 %	1 000 000	28.95

Volgens die ideale gaswet is die digtheid van lug by standaard kondisies (101.325 kPa (seevlak) en 0 °C) die volgende:

\rho _{lug,STP}={\frac {PM}{RT}}={\frac {101.325\times 28.95}{8.314\times 273.15}}=1.292\ kg/m^{3}

Invloed van humiditeit

Lug se humiditeit bepaal die hoeveelheid waterdamp in die lug. By 30 °C en 100% lughumiditeit kan die persentasie waterdamp by seevlak (101.325 kPa) so hoog as 4.2 vol% wees.

Struktuur van die atmosfeer

Die atmosfeer bestaan uit vier verskillende lae of sfere, elk met sy eie funksie:

Die osoonlaag

Daar is 'n osoonlaag hoog bo die aarde wat skadelike sonstrale afskerm. Die osoonlaag bestaan uit gasse soos osoon, suurstof, stikstof, koolstofdioksied en edelgasse.

Osoon is 'n diepblou gas bestaande uit drie chemies-verbonde suurstofatome wat hoofsaaklik in die stratosfeer voorkom. Die osoonlaag is die aarde se natuurlike beskerming teen die son se skadelike ultravioletstrale.

Die gat in die osoonlaag is die eerste keer in 1985 ontdek. Hierdie gat het tot in 2000 gegroei tot 24 miljoen km² (drie keer so groot soos Amerika).

Dikte van die atmosfeer

Die aarde se atmosfeer strek tot so hoog as 1 000 km en hoër. Dáárom is dit moontlik om atmosferiese wrywing op satelliete waar te neem.

57,8% van die atmosfeer, volgens massa, is benede die hoogste piek van Berg Everest.
72% van die atmosfeer, volgens massa, is benede die algemene hoogte waarop passasiersvliegtuie vlieg (10 km).
99,99999% van die atmosfeer, volgens massa, is benede die hoogte van die Noord-Amerikaanse X-15-vliegtuig se hoogste vlug, wat op 'n hoogte van 108 km plaasgevind het. Daaruit kan ons aflei dat die meeste van die atmosfeer (99,9999%), volgens massa, benede 100 km lê. Daar is wel rare atmosferiese verskynsels, bv. Auroras, bo hierdie hoogte.
In 1 cm lug by seevlak is daar ongeveer 28 triljoen (28 x 10 18 of 28 000 000 000 000 000 000) molekules, wat met 'n snelheid van sowat 500 m/ s sisteemloos deurmekaar beweeg. Op 'n hoogte van 600 km is daar slegs ongeveer 300 000 tot 3 000 000 gasmolekules per cm 3 omdat die lug hier aansienlik dunner is.

Massa

Soos alle gasse het lug ook massa. ŉ Liter suiwer, droë lug by seevlak en by ŉ temperatuur van 0˚C het ŉ massa van sowat 1 293 g – dit wil sê 733 keer ligter as ŉ ewe groot volume water. Die totale massa van die lug wat die aarde omring – die atmosfeer, soos dit bekend staan – is sowat 5 000 biljoen t. Hierdie massa is gelyk aan die van ŉ laag water van 10 m diep wat die hele aardoppervlak bedek.

Lugdruk

Aangesien lug massa het, oefen dit druk uit; by seevlak is die lugdruk gelyk aan die van 760 mm (76 cm) kwik. Dit beteken dat die lug by seevlak op elke oppervlakte van 1 cm 2 'n druk uitoefen wat gelyk is aan die van 'n kolom kwik 76 cm hoog. Aangesien 1 cm 3 kwik 'n massa van omtrent 13,6 g het, sal hierdie druk aangedui word deur 76 x 13,6 = 1 033 g of 1,033 kg. Hoe hoër ons natuurlik gaan, hoe dunner word die lug, sodat dit nie soveel druk kan uitoefen nie. Die lugdruk neem dus af met hoogte. Hierdie afname kan bereken word met die barometriese formule.

Kleur

Lug is kleurloos. Die blou kleur van die lug word veroorsaak deurdat 'n deel van die ligstrale van die son meer verstrooi word as die ander. Vyf van die kleure van die son se spektrum gaan min of meer reguit deur die atmosfeer; maar die ander twee, blou en violet, word in groter mate in alle rigtings verstrooi, en dit veroorsaak dat die lug blou lyk.

Geleidingsvermoë

Lug is 'n swak geleier van elektrisiteit, en hoewel dit die vernaamste medium is waardeur klank ons ore bereik, word klank eintlik nie baie goed daarin voortgeplant nie: By seevlak beweeg klank met 'n snelheid van sowat 330 m/ s deur lug, vergeleke met sowat 1 500 m/ s in water en sowat 5 500 m/ s in yster. Soos alle gasse, is lug 'n swak geleier van hitte. Dit is die rede waarom vesels en pelse waarin groot volumes lug is, so ŉ goeie beskerming teen koue gee.

Die belangrikheid van lug

Lug is noodsaaklik vir die lewe van feitlik alle dier- en plantorganismes. Sonder lug sou daar geen reën wees nie, aangesien die lug die waterdamp, wat wolke vorm, “gevange" hou. Waterdamp en klein waterdruppeltjies het 'n laer digtheid as lug, daarom bly dit bo. Die suurstof in die lug is nodig vir verbranding; en soos ons reeds gesien het, is lug nodig vir die voortplanting van klank.

Die atmosfeer beskerm die aarde teen die grootste gedeelte van die gevaarlike strale wat deur die son uitgestraal word, en tree ook op as 'n isolator teen uiterstes in die temperatuur. Ten slotte tree die lug ook op soos 'n groot deursigtige skild en beskerm die aarde teen die miljoene meteore wat elke dag uit die buitenste ruimte na die aarde val. Wanneer hierdie rots – en metaalliggame die atmosfeer binnedring, brand hulle uit vanweë wrywing met die lug.

Lugbesoedeling

Hoofartikel: lugbesoedeling.

Oorsake van lugbesoedeling

Lugbesoedeling is die gevolg van sowel natuurlike prosesse as menslike aktiwiteite.

Natuurlike oorsake

Oseaniese soutdeeltjies: seewater is sout, en wanneer die soutwater verdamp, word die soutdeeltjies saam met die water na die atmosfeer verplaas
Vulkaniese uitbarstings: met die uitbarsting van Krakatoa in 1883 in Indonesië het 'n aswolk tot op 'n hoogte van 80 km opgestyg en die stof is verskeie kere om die aarde deur die wind versprei
Moerasgasse: dit is gasse wat in moerasse ontstaan wanneer plante ontbind
Organiese ontbinding: gasse wat vrygestel word wanneer organiese materiaal of lewende wesens soos plante en diere ontbind
Stof
Stuifmeel
Plantasie- en veldbrande (weens natuurlike oorsake)
Winderosie, byvoorbeeld sandstorms

Menslike oorsake

Voertuie: motors en ander voertuie se uitlaatgasse bevat giftige gasse wat 'n skadelike uitwerking het
Nywerhede: veral papier- en pulpfabrieke, yster- en staalwerke, olieraffinaderye, smelterye en chemiese fabrieke blaas rook en giftige gasse die lug in
Brandstofverbranding: bv. steenkool wat verbrand word om elektriese krag op te wek. Die verbranding van tien ton steenkool produseer een ton swaeldioksied. Groot hoeveelhede swaeldioksied kan dodelik wees.
Huishoudelike vure: baie mense het nog nie elektrisiteit nie en verbrand hout om hul voedsel gaar te kry
Afvalverbranding: vullishope word aan die brand gesteek om van die vullis ontslae te raak
Landbou-aktiwiteite: gevaarlike chemikalieë word gebruik om die grond en gewasse te bespuit, en hierdie gasse beland in die atmosfeer
Veldbrande (as gevolg van menslike oorsake)
Oorloë: wanneer bomme ontplof, word skadelike gasse in die atmosfeer vrygestel. Chemiese oorlogvoering kan ook vernietigende gevolge hê - vir mense sowel as die plant- en dierelewe

Termiese kragstasies verbrand miljoene tonne steenkool per jaar. Die meeste kragstasies in Suid-Afrika word in Mpumalanga aangetref, aangesien die meeste steenkool hier voorkom. Dit is een van die grootste bronne van lugbesoedeling in Suid-Afrika.

Gedurende die Eerste Wêreldoorlog is gifgasse gebruik wat onskuldige mense en diere doodgemaak het. Die gevolge wat chemiese wapens vir die mens kan inhou, is in 'n koerantberig wat in Beeld van 11 Oktober 2001 verskyn het, uiteengesit:

	Mosterdgas	Sarin	VX-gas
Gebruik	In die Eerste Wêreldoorlog en deur Irak teen Iran	Ontwikkel deur Duitsland in die Tweede Wêreldoorlog, maar nie gebruik nie. Irak gebruik dit teen Iran. Die Aum Shinrikyo-sekte in Tokio gebruik dit in die moltreinaanval van 1995.	Verfynde weergawe van Sarin
Kenmerk	Kleur- en reuklose vloeistof in sy suiwerste vorm, bruin gas met 'n knoffelreuk wanneer met ander chemikalieë gemeng word.	Hoogs giftige gas wat die sentrale senuweestelsel aanval - 100 mg is dodelik.	Dodelik giftige gas - 10 mg is 'n dodelike dosis. Kleur- en reuklose vloeistof wat in gas verander wanneer dit met suurstof in aanraking kom. Kan deur lug of water versprei word.
Simptome	Vel jeuk, oë traan, longe brand. Veroorsaak groot brandwonde, veral in die lies en onder die arms, en skroei die oë en longe.	Hoes, sweet, naarheid, diarree en asemhalingsprobleme.	Hoes, hoofpyn, loopneus, naarheid en kwyling.
Uitwerking	Veroorsaak pynlike blase regoor die liggaam wanneer ingeasem word, chroniese longskade, blindheid en kanker.	Word deur die asemhalingskanaal en vel geabsorbeer. Kan lei tot dood weens versmoring.	Deur vel geabsorbeer of ingeasem. Sit die funksionering van die hart en longe stop.
Voorkoming	Gasmasker.	Gasmasker.	Gasmasker en beskermende klere.

Kernkragstasies kan baie gevaarlik vir die mens wees as daar probleme ontstaan. Hier kan ons dink aan die ontploffing by Tsjernobil in USSR (hedendaagse Oekraïne).

Gevolge van lugbesoedeling

1. Gesondheid: longsiektes en ander siektes soos asbestose. In 2001 het 7 000 Suid-Afrikaanse eisers 'n Britse asbesmaatskappy vir £20 miljoen (R300 miljoen) gedagvaar as vergoeding vir asbesverwante siektes wat hulle gekry het terwyl hulle in die maatskappy se asbesmyne in Suid-Afrika gewerk het.

2. Suurreën Suurreën is een van die komplekse probleme van die moderne lewe. Sommige van die gasse in die rook van kragsentrales en fabrieke meng met die reëndruppels in die lug. Wanneer dit dan reën, maak die chemikalieë die reën suur. Wanneer dit oor riviere en mere reën, kan die suurreën die waterplante en -diere doodmaak. Dit beskadig ook woude, plantasies en landdiere, en vreet selfs aan geboue.

Hierdie neerslag van sure geskied ook deur sneeu, hael en mis en word dit nat neerslae genoem. Wanneer dit in 'n droë gasvorm geskied, word dit droë neerslag genoem.

Gevolge van suurreën:

Waterlewe in groot mere en riviere word vernietig
Plantasies en woude gaan dood
Die grond word besoedel
Oeste misluk en word vernietig
Mense se gesondheid lei daaronder
Piramides, standbeelde en historiese geboue verval. 'n Goeie voorbeeld hiervan is die Parthenon in Griekeland, wat as gevolg van suurreën in die laaste kwart van hierdie eeu erger verweer het as in die vorige 24 eeue.

3. Rookmis (smog) Rookmis ontstaan oor stede waar die rook met die mis meng. In 1952 het dr. S.R. Craxford, die destydse minister van omgewingsake in Brittanje, die dood van 4 000 mense in Londen aan rookmis toegeskryf. Hierdie rookmis het twee weke lank voortgeduur. In 1956 het 'n drie dae lande rookmis oor Londen die dood van meer as 1 000 mense veroorsaak en gelei tot die instelling van die Skoonlugwet van 1956. In 1953 sterf 260 mense in New York en in 1970 word 8 000 mense in Japan siek as gevolg van rookmis.

4. Verandering in die temperatuur Verskeie faktore dra by om die temperatuur van plekke te bepaal. Hierdie faktore sluit in:

Breedtegraadligging. Hoe verder noord of suid van die ewenaar die plek geleë is, hoe kouer word dit.
Seestrome. Koue of warm seestrome verlaag of verhoog die temperatuur.
Koue of warm winde
Berge. Keer koue lug af.
Afstand van die see af. Hoe verder van die see, hoe groter is die verskil in temperatuur tussen dag en nag en tussen somer en winter - dit word kontinentale klimaat genoem; maritieme klimaat verwys na klein temperatuurspelings tussen dag en nag en tussen somer en winter - gebiede by die see ondervind maritieme klimaat.
Hoogte bo seevlak. Hoe hoër bo seevlak, hoe kouer word dit.

Kweekhuiseffek

Die son se strale kom in kort golwe na die aarde en verhit die aarde. Die hitte van die son word deur die grond en water geabsorbeer. Die aarde straal weer hierdie hitte in die vorm van lang golwe terug na die ruimte. Sekere gasse in die atmosfeer laat straling deur na die aarde maar verhoed dat teruggestraalde hitte in die ruimte verlore gaan. Hierdie verskynsel staan bekend as die kweekhuiseffek.

Sonder die kweekhuiseffek sou die atmosfeer 30 °C kouer gewees het. Die mens is besig om teen 'n geweldige tempo al hoe meer koolstofdioksied en chlorofluoorkoolstowwe in die atmosfeer vry te stel, wat veroorsaak dat die temperatuur van die atmosfeer met 0,4% per jaar styg.

Aardverwarming

Hoofartikel: aardverwarming.

Daar word geprojekteer dat die temperatuur gedurende die volgende eeu tussen 1,4 °C en 5,8 °C sal styg. Dit kan veroorsaak dat die ys by die pole begin smelt, wat tot 'n styging in die seevlak kan lei.

Wetenskaplikes voorspel 'n styging van tussen 1m en 6m. Hulle bespiegel ook dat die weer meer intens sal raak: warm lande sal hoër somertemperature hê, kouer lande sal kouer wintertemperature hê, daar sal meer vloede voorkom en droogtes sal langer duur.

Die gevolge hiervan sal 'n afname in oeste, 'n toename in tropiese siektes, die uitsterf van sekere spesies, verwoestyning en uiterste weerstoestande wees.

Kyk ook

Barometriese formule

Verwysings

↑ John Farndon: Kompaktwissen Geografie. Starnberg: Coventgarden bei Dorling Kindersley 2003, bl. 138
↑ Air - Composition and Molecular Weight (The engineering toolbox)

Bronne

Hierdie artikel is in sy geheel of gedeeltelik uit die Engelse Wikipedia vertaal.
KENNIS, 1980, ISBN 079810824X, volume 2, bl. 344, 345

Eksterne skakels

Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Aarde se atmosfeer.

[1] John Farndon: Kompaktwissen Geografie. Starnberg: Coventgarden bei Dorling Kindersley 2003, bl. 138

[2] Air - Composition and Molecular Weight (The engineering toolbox)

[1]

[2]