Περιεχόμενο
- Ύπαρξη αέρα
- Η πρώτη ατμόσφαιρα της Γης
- Η δεύτερη ατμόσφαιρα της Γης
- Γη Τρίτη (και Τρέχουσα) Ατμόσφαιρα
- Ζώντας σε έναν ωκεανό αέρα
- Αέρα, (σχεδόν) παντού
Η ζωή στη Γη κολυμπά στον πυθμένα ενός ωκεανού αέρα. Οι επισκέπτες από αλλού στο ηλιακό σύστημα δεν θα ήθελαν να γευτούν την ατμόσφαιρα της Γης. Ακόμη και οι πρώιμες μορφές ζωής της Γης θα βρίσκουν τη Γη σημερινή μάζα αέρα τοξική. Ωστόσο, οι κάτοικοι της Γης ευδοκιμούν σε αυτό το μοναδικό μείγμα αζώτου-οξυγόνου που οι άνθρωποι καλούν αέρα.
Ύπαρξη αέρα
Η ύπαρξη αέρα στη Γη, όπως και οι ατμόσφαιρες άλλων πλανητών, ξεκίνησε πριν ο πλανήτης σχηματιστεί. Η σημερινή ατμόσφαιρα της Γης αναπτύχθηκε μέσω μιας σειράς γεγονότων που ξεκίνησαν με το συγχωνεύοντας το ηλιακό σύστημα.
Η πρώτη ατμόσφαιρα της Γης
Η πρώτη ατμόσφαιρα της Γης, όπως η σκόνη και οι βράχοι που σχηματίζουν την πρώιμη Γη, συναντήθηκαν καθώς σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημα. Αυτή η πρώτη ατμόσφαιρα ήταν ένα λεπτό στρώμα υδρογόνο και ήλιο που απομακρύνθηκαν από το χάος των θερμών βράχων που τελικά θα γινόταν η Γη. Αυτή η προσωρινή ατμόσφαιρα υδρογόνου και ηλίου προήλθε από τα υπολείμματα της αεριζόμενης μπάλας που έγινε ο ήλιος.
Η δεύτερη ατμόσφαιρα της Γης
Η ζεστή μάζα του βράχου που έγινε η Γη πήρε πολύ χρόνο για να κρυώσει. Τα ηφαίστεια εμφυτεύτηκαν και απελευθέρωσαν αέρια από το εσωτερικό της Γης για εκατομμύρια χρόνια. Τα δεσπόζοντα αέρια που απελευθερώθηκαν αποτελούνται από διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμούς, υδρόθειο και αμμωνία. Με τον καιρό αυτά τα αέρια συσσωρεύθηκαν για να σχηματίσουν τη δεύτερη ατμόσφαιρα της Γης Μετά από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια, η Γη ψύχθηκε αρκετά ώστε το νερό να αρχίσει να συσσωρεύεται, να ψύχεται περαιτέρω η Γη και τελικά να σχηματίζει τον πρώτο ωκεανό της Γης.
Γη Τρίτη (και Τρέχουσα) Ατμόσφαιρα
Τα πρώτα αναγνωρίσιμα απολιθώματα της Γης, μικροσκοπικά βακτήρια, χρονολογούνται περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Πριν από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια, τα κυανοβακτήρια κατέλαβαν τους παγκόσμιους ωκεανούς. Κυανοβακτήρια απελευθέρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα μέσω της διαδικασίας φωτοσύνθεσης. Καθώς το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα αυξήθηκε, το διοξείδιο του άνθρακα μειώθηκε, καταναλώθηκε από τα φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια.
Ταυτόχρονα, το φως του ήλιου προκάλεσε την ατμοσφαιρική αμμωνία να σπάσει σε άζωτο και υδρογόνο. Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου ελαφρύτερου από τον αέρα έμεινε προς τα πάνω και τελικά έπεσε στο διάστημα. Το άζωτο, όμως, σταδιακά δημιουργήθηκε στην ατμόσφαιρα.
Περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, το αυξανόμενο άζωτο και το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα οδήγησαν σε μια μετατόπιση από την αρχαιότητα της αναγωγής στην σύγχρονη οξειδωτική ατμόσφαιρα. Η σημερινή ατμόσφαιρα 78 τοις εκατό αζώτου, 21 τοις εκατό οξυγόνο, 0,9 τοις εκατό αργόν, 0,03 τοις εκατό διοξείδιο του άνθρακα και μικρές ποσότητες άλλων αερίων παραμένει σχετικά σταθερή λόγω της φωτοσύνθεσης των φυτών και των βακτηρίων που εξισορροπείται από την αναπνοή των ζώων.
Ζώντας σε έναν ωκεανό αέρα
Οι περισσότεροι από τους καιρούς και τη ζωή της Γης εμφανίζονται στην τροπόσφαιρα, το ατμοσφαιρικό στρώμα που βρίσκεται πλησιέστερα στην επιφάνεια της Γης. Στο επίπεδο της θάλασσας, η δύναμη της πίεσης αέρα είναι ίση 14,70 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Αυτή η δύναμη προέρχεται από τη μάζα ολόκληρης της στήλης του αέρα πάνω από κάθε τετραγωνική ίντσα μιας επιφάνειας. Από πού προέρχεται ο αέρας σε ένα αυτοκίνητο; Δεδομένου ότι τα αυτοκίνητα δεν είναι αεροστεγή δοχεία, η δύναμη του αέρα πάνω και γύρω από το αυτοκίνητο ωθεί αέρα στο αυτοκίνητο.
Αλλά από πού προέρχεται ο αέρας σε ένα αεροπλάνο; Τα αεροπλάνα είναι πιο αεροστεγή από τα αυτοκίνητα, αλλά δεν είναι πλήρως αεροστεγή. Η δύναμη του αέρα πάνω και γύρω από το επίπεδο γεμίζει το αεροπλάνο. Δυστυχώς, τα σύγχρονα αεροσκάφη κρουαζιέρες σε ή πάνω από 30.000 πόδια όπου ο αέρας είναι πολύ λεπτός για να αναπνεύσει ο άνθρωπος.
Η αύξηση της πίεσης του αέρα στην καμπίνα σε μια επιβιωμένη πίεση απαιτεί την ανακατεύθυνση μέρους του αέρα από τους κινητήρες των αεροπλάνων. Ο αέρας που συμπιέζεται και θερμαίνεται από τους κινητήρες κινείται μέσω μιας σειράς ψυγείων, ανεμιστήρων και συλλεκτών πριν προστεθεί στον αέρα στην καμπίνα των αεροπλάνων. Οι αισθητήρες πίεσης ανοίγουν και κλείνουν μια βαλβίδα εκροής για να διατηρούν μια πίεση αέρα καμπίνας μεταξύ 5,000 και 8,000 ποδιών πάνω από τη στάθμη της θάλασσας.
Η διατήρηση μεγαλύτερης πίεσης αέρα σε υψηλότερες ανυψώσεις απαιτεί αύξηση της δομικής αντοχής του κελύφους των αεροπλάνων. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ της εσωτερικής πίεσης αέρα και της εξωτερικής πίεσης του αέρα, τόσο ισχυρότερο είναι το εξωτερικό περίβλημα. Ενώ η πίεση της στάθμης της θάλασσας είναι δυνατή, η πίεση ισοδυναμεί με 7.000 πόδια πάνω από τη στάθμη της θάλασσας, περίπου 11 psi, χρησιμοποιείται συχνά στις καμπίνες του αεροπλάνου. Αυτή η πίεση είναι άνετη για τους περισσότερους ανθρώπους μειώνοντας τη μάζα του αεροπλάνου.
Αέρα, (σχεδόν) παντού
Από πού προέρχεται ο αέρας από το βραστό νερό; Η απάντηση, απλά, είναι διαλυμένο αέρα. Η ποσότητα του αέρα που διαλύεται στο νερό εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η ποσότητα του αέρα που μπορεί να διαλυθεί στο νερό μειώνεται. Όταν το νερό φτάσει σε θερμοκρασία βρασμού, στους 212 ° F (100 ° C), ο διαλυμένος αέρας βγαίνει από το διάλυμα. Δεδομένου ότι ο αέρας είναι λιγότερο πυκνός από το νερό, οι φυσαλίδες αέρα ανεβαίνουν στην επιφάνεια.
Αντίστροφα, η ποσότητα του αέρα που μπορεί να διαλυθεί στο νερό αυξάνεται καθώς αυξάνεται η πίεση. Το σημείο βρασμού του νερού μειώνεται με ανύψωση επειδή μειώνεται η πίεση του αέρα. Χρησιμοποιώντας ένα καπάκι αυξάνεται η πίεση στην επιφάνεια του νερού, αυξάνοντας τη θερμοκρασία βρασμού. Η επίδραση της χαμηλότερης πίεσης στις θερμοκρασίες βρασμού απαιτεί προσαρμογές συνταγών κατά το μαγείρεμα σε υψηλότερα υψόμετρα.