A Föld légkörének kialakulása Készítette: Cséki Gergő és Opre Gábor Meteorológus III. Budapest, 2007.12.12.

1. A világegyetem keletkezése és fejlődése A világűr hőmérséklete Univerzum kora Az anyag keletkezése Elemek képződése Ősrobbanás Kezdetben igen nagy, jelenleg alig néhány kelvin 2 milliárd év (l950-es nézet) 10-20 milliárd év (mai becslés) Egyszerre az összes Ősrobbanás után Állandó állapot Zérus (nincs sugárzás) Végtelen Állandóan Csillagokban folyamatosan

Két elmélet: a) Ősrobbanás A Világegyetem egy olyan forró és sűrű kezdeti állapotból jött létre, amelyben csak sugárzás és elemi részecskék létezhettek. Az Univerzum azután kitágult és lehűlt, miközben galaxisok és csillagok csomósodtak össze benne. b) Állandó állapot Világegyetem mindig is létezett. Az anyag szétszóródását, mely a Világegyetem megfigyelt tágulásából ered, új anyag folyamatos keletkezése egyenlítené ki.

2. Naprendszer kialakulása Figyelembe kell venni a bolygórendszer egységes anyagi összetételét, a tengely körüli forgásuk és keringésük irányát, a perdület eloszlását (A Naprendszerben a legnagyobb tömegű égitest a Nap, a rendszer tömegének 99,86 százalékát tartalmazza. A probléma az, hogy ugyanakkor a perdületnek csak 2 százaléka esik a Napra. ) Szigorúan figyelni kell a fizika megmaradási elveire.  Katasztrófa elméletek  véletlenül bekövetkező, kivételes esemény, nem oldja meg a perdület eloszlását,  a bolygók abból az anyagtömegből alakultak ki, amelyet a Napból egy közvetlen közelében elhaladó csillag a nagyobb gravitációs erejével szakított ki.

 Kaptációs elméletek  a Nap a bolygók anyagát a csillagközi térből vonzotta magához,  a bolygók hideg úton álltak össze, belsejükben radioaktív bomlás emeli a hőmérsékletet,  megoldja a perdület eloszlást, örökli a csillagközi gáz perdületét,  problémát jelent az a kicsi valószínűség, hogy hogyan fogja be ilyen rendezett módon a részecskéket.  Köd- vagy nebuláris elmélet  a bolygók és a Nap ugyanabból a gáz- és porfelhőből összesűrűsödés révén alakultak ki,  az elektromágneses erők nagy szerepe a perdület átadásban,  a bolygók hideg anyagból összetömörüléssel való keletkezése (kisbolygók bizonyítékai). kitágult és lehűlt, miközben galaxisok és csillagok csomósodtak össze benne. - Földtípusú (belső) bolygók: Merkúr, Vénusz, Föld, Mars – kőzetbolygók - Jupitertípusú (külső) bolygók: Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz – gázbolygók

3. A Föld légkörének kialakulása, változása - Földünket túlnyomó részt szilárd és folyékony anyagok alkotják. - Egy része azonban már a kezdetektől fogva gáz állapotban volt jelen. - Nagy sebességgel mozgó, egymással tartós kölcsönhatásban nem álló molekulák és atomok. - Légköri gázokra hat a Föld tömegvonzása, de kis sűrűségük miatt a gravitációs erőtér hatása nem tudott teljes mértékben érvényesülni. -> gázok alkotják a légkörünket.

- Földi légkör eredete: az a gáz és porfelhő, amelyből maga a Föld is kialakult. - Kb. 4 milliárd éve (a Föld életének kezdete) meteorok, üstökösök, bolygókezdemények becsapódása -> ezek jelentős mennyiségű gázokat szállítottak magukkal fagyott állapotban. (Nagyobb becsapódás esetén a bolygó belsejébe is kerülhetett bizonyos mennyiségű gáz). - Ütközés -> hőfelszabadulás -> ezen gázok elillanása és légkörbe kerülése.

- Bizonyos ütközések -> légkör jelentős hányadának űrbe szökése, majd újbóli kialakulása (vulkanizmus -> a nagyobb becsapódások által a Föld belsejébe jutott gázmennyiség légkörbe kerülése). - A légkör anyaga folyamatosan elszökik, a gázmolekulák ugyanis bizonyos valószínűséggel a légkör felső határáig emelkedhetnek, és onnan az űrbe szökhetnek. A szökés annál valószínűbb, minél kisebb a tömegvonzás és a gáz molekulasúlya, illetve minél nagyobb a hőmérséklet és a napszél elsodró hatása.

- Kőzetbolygók közül legerősebb gravitációs erőtérrel a Föld rendelkezik -> segít a légkör megtartásában. - Naptól való „ideális” távolság -> nem túl meleg légkör -> nehezebb molekuláknak csak kis hányada tud elszökni a világűrbe. - Föld mágneses tere -> segít megakadályozni, hogy a napszél elsodorja a molekulákat a légkör felső részéből. - ! De legkisebb molekulasúlyú gázok (hidrogén, hélium) ezen hatások mellett is bolygóközi térbe szöknek.

- Földtörténet során a légkör jelentős változáson ment keresztül - Földtörténet során a légkör jelentős változáson ment keresztül. - Földkéreg megszilárdulása után (felszíni vizek kialakulása előtt): széndioxidból (CO2), nitrogénből (N2), és vízből (H2O) állt, kisebb mennyiségben jelen lehetett metán (CH4), ammónia (NH3), kéndioxid (SO2) és sósav (HCl). - Bolygófelszín lehűlése -> CO2-tartalom csökkenése (a gázt a csapadékként kicsapódó víz szénsav formájában a szilárd kőzetfelszínre mosta, ahol az elmálló ásványok (szilikát) szilárd csapadék formájában megkötötték (mészkő)). - A metán, az ammónia és a sósav lehettek az első egyszerűbb szerves vegyületek alkotóelemei a felszíni vizekben.

- 3,8-4 milliárd éve élővilág megjelenése -> újabb változás a Föld légkörének állapotában. - Tengeri növények a vízben oldott CO2-t megkötötték, algák fotoszintézise során vízből és CO2-ből szabad oxigén (O2) keletkezett. - Kezdetben az oxigén az óceánmeder és a szárazföldi felszín redukált állapotú ásványainak oxidációjára fordítódott. - 2 milliárd éve a folyamat befejeződött -> óceánok vizében az oxigén szintjének megemelkedése -> légkörbe jutás -> különböző állati szervek elszaporodása, melyek életfolyamataikhoz oxigént használtak.

Másfél milliárd éve a légkör oxigéntartalma a mai szinten stabilizálódott. A földkéregben jelentős mennyiségben volt jelen egy ősi radioaktív izotóp, a 40K, ennek radioaktív bomlása során stabil 40Ar izotóp keletkezett, így a légkör argontartalma folyamatosan emelkedett.

4. A Föld légkörének jelenlegi állapotáról Jelenleg a légkör túlnyomórészt nitrogénből (78,1%) és oxigénből (20,9%) áll, és tartalmaz még jelentős mennyiségben argont (0,9%). A többi gáz, beleértve a szén-dioxidot, a metánt, és a többi nemesgázokat (kivéve a vízgőzt) aránya összesen sem tesz ki 0,1%-ot! A vízgőz átlagos tömegaránya kb. 0,25%, a szén-dioxidé 0,036%. A vízgőztartalom időben és térben széles határok között változik, a szén-dioxid aránya viszont nagyjából állandó. - A légkörben számottevő mennyiségű, különféle kémiai összetételű anyag található szilárd, vagy folyékony állapotban, kisméretű részecskék formájában. Ezek a részecskék a gravitáció hatására a levegőhöz képest lefelé süllyednek, de minél kisebb a méretük, annál kisebb a süllyedés sebessége, a levegő mozgásai pedig könnyen újra a magasba emelik őket.

A levegőben eloszolva lebegő apró szilárd részecskék vagy folyadékcseppecskék a levegővel együtt alkotják az ún. légköri aeroszolt.

Felhasznált irodalom http://www.sulinet.hu http://www.smmi.hu http://www.cab.u-szeged.hu/local/naprendszer http://www.hetek.hu

Köszönjük a figyelmet!