Innehåll
- Existens av luft
- Jordens första atmosfär
- Jordens andra atmosfär
- Jordens tredje (och nuvarande) atmosfär
- Bor i ett hav av luft
- Luft, (nästan) överallt
Livet på jorden simmar i botten av ett hav av luft. Besökare från andra håll i solsystemet skulle inte hitta jordens atmosfär inbjudande. Även jordens tidigaste livsformer skulle finna att jordens nuvarande luftmassa är giftig. Ändå trivs jordens invånare i denna unika kväve-syre-blandning som människor kallar luft.
Existens av luft
Förekomsten av luft på jorden, som atmosfärerna från andra planeter, började innan planeten till och med bildades. Jordens nuvarande atmosfär utvecklades genom en sekvens av händelser som började med koalescerande solsystem.
Jordens första atmosfär
Jordens första atmosfär, som dammet och klipporna som bildade den tidiga jorden, samlades när solsystemet bildades. Den första atmosfären var ett tunt lager av väte och helium som blåste bort från kaoset i heta stenar som så småningom skulle bli jorden. Denna tillfälliga väte- och heliumatmosfär kom från resterna av den gasformiga bollen som blev solen.
Jordens andra atmosfär
Den heta massan av sten som blev jorden tog lång tid att svalna. Vulkaner bubblade och släppte gaser från jordens inre i miljoner år. De frisläppande dominerande gaserna bestod av koldioxid, vattenånga, vätesulfid och ammoniak. Med tiden samlades dessa gaser för att bilda jordens andra atmosfär. Efter ungefär 500 miljoner år, jorden kyldes tillräckligt för att vatten började ackumuleras, ytterligare kyldes jorden och bildades så småningom jordens första hav.
Jordens tredje (och nuvarande) atmosfär
Jordens första igenkännbara fossil, mikroskopiska bakterier, går ungefär 3,8 miljarder år tillbaka. För 2,7 miljarder år sedan befolkade cyanobakterier världens hav. cyanobakterier släppt syre in i atmosfären genom fotosyntesprocessen. När syre i atmosfären ökade minskade koldioxiden, konsumerad av de fotosyntetiska cyanobakterierna.
Samtidigt orsakade solljus atmosfärisk ammoniak till kväve och väte. De flesta lättare än luft väte flöt uppåt och slutligen flydde ut i rymden. Kväve byggdes dock gradvis upp i atmosfären.
För cirka 2,4 miljarder år sedan ledde den ökande kväve och syre i atmosfären till en övergång från den tidigt minskande atmosfären till den moderna oxiderande atmosfär. Den nuvarande atmosfären med 78 procent kväve, 21 procent syre, 0,9 procent argon, 0,03 procent koldioxid och små mängder andra gaser förblir relativt stabil på grund av fotosyntes av växter och bakterier balanserad med djurens andning.
Bor i ett hav av luft
De flesta av jordens väder och liv förekommer i troposfären, det atmosfäriska lagret närmast jordytan. Vid havsnivå är lufttryckets kraft lika 14,70 pund per kvadrat tum (Psi). Denna kraft kommer från massan av hela luftkolonnen ovanför varje kvadrat tum av en yta. Så var kommer luften ifrån i en bil? Eftersom bilar inte är lufttäta behållare, trycker luftens kraft över och omgivande bilen luft in i bilen.
Men var kommer luften ifrån i ett plan? Flygplan är mer lufttäta än bilar, men inte helt lufttäta. Luftkraften ovanför och omgivande planet fyller planet med luft. Tyvärr kryssar moderna flygplan på eller över 30 000 fot där luften är för tunn för människor att andas.
Att öka kabinlufttrycket till ett överlevande tryck kräver omdirigering av en del av luften från flygmotorerna. Luftkomprimerad och uppvärmd av motorerna rör sig genom en serie kylare, fläktar och grenrör innan de läggs till luften i flygkabinen. Trycksensorer öppnar och stänger en utflödesventil för att bibehålla ett kabinlufttryck mellan 5 000 och 8 000 fot över havet.
Att upprätthålla högre lufttryck vid högre höjder kräver att flygplanets strukturella styrka ökar. Ju större skillnaden mellan det inre lufttrycket och det yttre lufttrycket, desto starkare krävs det yttre skalet. Medan havsnivån är möjligt är trycket motsvarande 7000 fot över havet, ungefär 11 psi, används ofta i flygkabiner. Detta tryck är bekvämt för de flesta medan det minskar flygmassan.
Luft, (nästan) överallt
Så var kommer luft ifrån kokande vatten? Svaret, helt enkelt uttryckt, är upplöst luft. Mängden luft upplöst i vatten beror på temperatur och tryck. När temperaturen ökar minskar mängden luft som kan lösas i vatten. När vatten når koktemperaturen, 100 ° C (212 ° F), kommer den upplösta luften ur lösningen. Eftersom luft är mindre tätt än vatten stiger luftbubblorna till ytan.
Omvänt ökar mängden luft som kan lösas i vatten när trycket ökar. Vattenens kokpunkt minskar med höjden eftersom lufttrycket minskar. Genom att använda ett lock ökar trycket på vattenytan och ökar koktemperaturen. Effekten av lägre tryck på koktemperaturer kräver receptjusteringar vid tillagning vid högre höjder.