Ατμόσφαιρα της Γης

Αρχικά, η ατμόσφαιρα της Γης δεν είχε σχεδόν καθόλου ελεύθερο οξυγόνο. Η πρώτη ατμόσφαιρα αποτελούνταν από αέρια του ηλιακού νεφελώματος, κυρίως υδρογόνο. Μπορεί να υπήρχαν και απλά υδρίδια, όπως αυτά που συναντάμε σήμερα στους γίγαντες των αερίων (Δίας και Κρόνος): υδρατμοί, μεθάνιο και αμμωνία. Σταδιακά η ατμόσφαιρα μετατράπηκε σε κυρίως διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο. Τα ελαφρύτερα αέρια, όπως το υδρογόνο και το ήλιο, δεν μπορούν να συγκρατηθούν από τη βαρύτητα της Γης και θα διέφευγαν. Για μεγάλο χρονικό διάστημα (π.χ. 2 δισεκατομμύρια χρόνια ή περισσότερο), στην ατμόσφαιρα κυριαρχούσε το διοξείδιο του άνθρακα.

Στο Μεγάλο Γεγονός Οξυγόνωσης η ατμόσφαιρα άλλαξε στο είδος που έχουμε τώρα, με το οξυγόνο να αντικαθιστά το διοξείδιο του άνθρακα. Η ατμόσφαιρά μας εξακολουθεί να αποτελείται κυρίως από άζωτο, αλλά οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί αλληλεπιδρούν περισσότερο με το οξυγόνο παρά με το άζωτο. Η οξυγόνωση ξεκίνησε με τα κυανοβακτήρια που παρήγαγαν ελεύθερο οξυγόνο μέσω της φωτοσύνθεσης. Οι περισσότεροι οργανισμοί σήμερα χρειάζονται οξυγόνο για την αναπνοή τους: μόνο λίγοι αναερόβιοι οργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν χωρίς οξυγόνο.

Ορισμένα τμήματα της ατμόσφαιρας είναι θερμά ή ψυχρά, ανάλογα με το ύψος. Αν κάτι ανέβαινε ευθεία προς τα πάνω, θα γινόταν πιο κρύο, αλλά στη συνέχεια θα γινόταν πιο ζεστό όσο το αντικείμενο ανέβαινε ψηλότερα. Αυτές οι μεταβολές της θερμοκρασίας χωρίζονται σε στρώματα. Αυτά είναι σαν τα στρώματα ενός κρεμμυδιού. Η διαφορά μεταξύ των στρωμάτων είναι ο τρόπος με τον οποίο αλλάζει η θερμοκρασία.

Αυτά είναι τα στρώματα της ατμόσφαιρας, ξεκινώντας από το έδαφος:

• Τροπόσφαιρα - Ξεκινά από το έδαφος. Τελειώνει κάπου μεταξύ 0 έως 18 χιλιομέτρων (0 έως 11 μίλια). Όσο ψηλότερα, τόσο πιο κρύα. Ο καιρός σε αυτό το στρώμα επηρεάζει την καθημερινή μας ζωή.
• Στρατόσφαιρα - Ξεκινά από τα 18 χιλιόμετρα (11 μίλια). Τελειώνει στα 50 χιλιόμετρα (31 μίλια). Όσο ψηλότερα, τόσο πιο ζεστά. Η θερμότητα προέρχεται από το στρώμα όζοντος στην κορυφή της στρατόσφαιρας. Υπάρχουν λίγοι υδρατμοί και άλλες ουσίες σε αυτό το στρώμα. Τα αεροπλάνα πετούν σε αυτό το στρώμα επειδή είναι συνήθως σταθερό και η αντίσταση του αέρα είναι μικρή.
• Μεσόσφαιρα - Ξεκινά από τα 50 χιλιόμετρα (31 μίλια). Τελειώνει στα 80 ή 85 χιλιόμετρα (50 ή 53 μίλια). Όσο ψηλότερα, τόσο πιο κρύα. Οι άνεμοι σε αυτό το στρώμα είναι ισχυροί, οπότε η θερμοκρασία δεν είναι σταθερή.
• Θερμόσφαιρα - Ξεκινά από τα 80 ή 85 χιλιόμετρα (50 ή 53 μίλια). Τελειώνει στα 640 χιλιόμετρα (400 μίλια) ή ψηλότερα. Όσο ψηλότερα, τόσο πιο θερμή. Αυτό το στρώμα είναι πολύ σημαντικό για τις ραδιοεπικοινωνίες, επειδή βοηθά στην ανάκλαση ορισμένων ραδιοκυμάτων.
• Εξώσφαιρα - Πάνω από τη θερμόσφαιρα. Πρόκειται για το ανώτερο στρώμα, το οποίο συγχωνεύεται με τον διαπλανητικό χώρο.

Τα σημεία όπου το ένα επίπεδο αλλάζει στο επόμενο ονομάζονται "-παύσεις". Έτσι, η τροπόπαυση είναι το σημείο όπου τελειώνει η τροπόσφαιρα (σε ύψος 7 έως 14 χιλιομέτρων). Η στρατόπαυση βρίσκεται στο τέλος της στρατόσφαιρας. Η μεσόπαυση βρίσκεται στο τέλος της μεσόσφαιρας. Αυτά ονομάζονται όρια.

Η μέση θερμοκρασία της ατμόσφαιρας στην επιφάνεια της Γης είναι 14 °C (57 °F).

Η ατμόσφαιρα έχει πίεση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, παρόλο που ο αέρας είναι αέριο, έχει βάρος. Η μέση ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 101,4 kilopascals (14,71 psi).

Η πυκνότητα του αέρα στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 1,2 χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο. Η πυκνότητα αυτή μειώνεται σε μεγαλύτερα υψόμετρα με τον ίδιο ρυθμό που μειώνεται η πίεση. Η συνολική μάζα της ατμόσφαιρας είναι περίπου 5,1 × 10 ¹⁸kg, που αποτελεί ένα πολύ μικρό μόνο μέρος της συνολικής μάζας της Γης.

• Χρονοδιάγραμμα ζωής