Ilmakehä vs avaruus
Ilmakehä on kaasukerros avaruudessa olevien kappaleiden ympärillä, erityisesti planeettojen ja tähtien ympärillä. Universumin tyhjää aluetta kutsutaan avaruuteen. Ilmakehällä ja avaruudella on hyvin vastakkaisia ominaisuuksia, koska toinen sisältää ainetta ja toinen ei.
Tunnelma
Jos massiivisessa kappaleessa on tarpeeksi painovoimaa, havaitaan usein, että kaasut kerääntyvät kehon pinnalle. Tätä kaasukerrosta kutsutaan usein ilmakehäksi. On havaittu, että monien tähtien ympärillä kiertävien tähtitieteellisten kappaleiden, kuten planeettojen, kääpiöplaneettojen, luonnonsatelliittien ja asteroidien pinnalla on kaasukerroksia. Jopa tähdissä on tunnelmaa. Tämän kertyneen kaasukerroksen tiheys riippuu kehon painovoiman voimakkuudesta ja auringon aktiivisuudesta järjestelmässä. Tähdillä on suuri ilmakehä, kun taas satelliiteilla voi olla suhteellisen ohut ilmakehä. Joillakin planeetoilla voi olla tiheä ilmakehä.
Auringon ilmakehä ulottuu auringon näkyvän pinnan ulkopuolelle ja tunnetaan koronana. Korkean säteilyn ja lämpötilan vuoksi lähes kaikki materiaali on plasmatilassa. Maanpäällisillä planeetoilla, kuten Venuksella ja Marsilla, on huomattavan tiheä ilmakehä. Jovian planeetoilla on erittäin tiheä ja suuri ilmakehä. Joillakin aurinkokunnan satelliiteilla, kuten Io, Callisto, Europa, Ganymede ja Titan, on ilmakehä. Kääpiöplaneetoilla Plutolla ja Ceresillä on erittäin ohut ilmakehä.
Maalla on oma ainutlaatuinen ja dynaaminen tunnelmansa. Se toimii suojakerroksena planeetan elämälle. Se suojaa planeetan pintaa auringon ultraviolettisäteilyltä. Myös planeetan lämpötila pidetään korkeammalla tasolla säilyttämällä osa planeetan vastaanottamasta lämpöenergiasta. Äärimmäiset lämpötilaerot, jotka johtuvat korkeudesta ja sijainnista suhteessa aurinkoon, lieventyvät ilmakehän konvektiivisen luonteen kautta. Ilmakehän aiheuttama merenpinnan keskipaine on 1,0132×105Nm-2
Maan ilmakehän koostumus on seuraava:
Kaasu |
äänenvoimakkuus |
|---|---|
| Typpi (N2) | 780, 840 ppmv (78,084 %) |
| Happi (O2) | 209, 460 ppmv (20,946 %) |
Argon (Ar) |
9, 340 ppmv (0,9340 %) |
| Hiilidioksidi (CO2) |
394,45 ppmv (0,039445 %) |
Neon (Ne) |
18,18 ppmv (0,001818 %) |
Helium (He) |
5,24 ppmv (0,000524 %) |
| Metaani (CH4) | 1,79 ppmv (0,000179 %) |
Krypton (Kr) |
1,14 ppmv (0,000114 %) |
| Vety (H2) | 0,55 ppmv (0,000055 %) |
| Typpioksiduuli (N2O) | 0,325 ppmv (0,0000325 %) |
Hiilimonoksidi (CO) |
0,1 ppmv (0,00001 %) |
Xenon (Xe) |
0,09 ppmv (9×10–6 %) (0,000009 %) |
| Otsoni (O3) | 0,0 - 0,07 ppmv (0 - 7 × 10–6 %) |
| Typpidioksidi (EI2) |
0,02 ppmv (2×10–6 %) (0,000002 %) |
| Jodi (I2) | 0,01 ppmv (1×10–6 %) (0,000001 %) |
Maan ilmapiiri
Rakenteellisesti maan ilmakehä on jaettu useisiin kerroksiin kunkin alueen fysikaalisten ominaisuuksien perusteella. Ilmakehän pääkerrokset ovat troposfääri, stratosfääri, mesosfääri, termosfääri ja eksosfääri.
Troposfääri on ilmakehän sisin kerros, ja se ulottuu noin 9000 metriä merenpinnan yläpuolelle navoilla ja 17000 metriä päiväntasaajan ympärillä. Troposfääri on ilmakehän tihein alue ja sisältää noin 80 % ilmakehän kokonaismassasta.
Stratosfääri on troposfäärin yläpuolella oleva kerros, ja niitä erottaa alue, jota kutsutaan tropopaussiksi. Se ulottuu tropopausista 51 000 metrin korkeuteen merenpinnasta. Se sisältää surullisen otsonikerroksen, ja tämän kerroksen UV-säteilyn imeytyminen suojaa elämää planeetan pinnalla. Stratosfäärin raja tunnetaan stratopaussina.
Mesosfääri sijaitsee stratosfäärin yläpuolella ja ulottuu stratopausista 80 000-85 000 m merenpinnan yläpuolelle. Mesosfäärin sisällä lämpötila laskee korkeuden mukana. Mesosfäärin yläkerrosta pidetään kylmimpänä paikkana maan päällä, ja lämpötila voi olla jopa 170 K. Mesosfäärin yläraja on mesopaussi.
Termosfääri, joka on mesosfäärin yläpuolella oleva kerros, ulottuu mesopaussin ulkopuolelle. Termosfäärin todellinen korkeus riippuu auringon aktiivisuudesta. Tämän alueen lämpötila nousee korkeuden myötä kaasun alhaisen tiheyden seurauksena. Molekyylit ovat kaukana toisistaan, ja auringon säteily antaa näille molekyyleille kineettistä energiaa. Molekyylien lisääntynyt liike rekisteröidään lämpötilan nousuna. Termosfäärin yläraja on termopaussi. Kansainvälinen avaruusasema kiertää maata termosfäärissä.
Lämpepaussin jälkeinen ilmakehän alue tunnetaan eksosfäärinä. Se on maan ilmakehän ylin kerros ja erittäin ohut verrattuna ilmakehän alempaan alueeseen. Se koostuu pääasiassa vedystä ja heliumista sekä atomihapesta. Eksosfäärin takana oleva alue on ulkoavaruus.
Space
Maan ilmakehän takana olevaa tyhjyyttä voidaan kutsua ulkoavaruudeksi. Tarkemmin sanottuna tyhjiä v altavia alueita tähtien välillä kutsutaan avaruuteen. Maan näkökulmasta ei ole rajaa, mistä ulkoavaruus alkaa. (Joskus itse eksosfääriä pidetään osana ulkoavaruutta)
Avaruus on lähes täydellinen tyhjiö, ja lämpötila on lähes absoluuttinen nolla. Tilan keskilämpötila on 2,7K. Siksi avaruusympäristö on vihamielinen elämänmuodoille (mutta jotkut elämänmuodot voivat selviytyä näistä olosuhteista; esim. tardigradit). Lisäksi tilalla ei ole rajoja. Se ulottuu näkyvän maailmankaikkeuden rajalle. Siksi avaruus ulottuu näkyvän horisonttimme ulkopuolelle.
Avaruus on myös jaettu eri alueisiin tutkimuksen ja viittauksen helpottamiseksi. Planeettaa ympäröivä avaruusalue tunnetaan nimellä geoavaruus. Aurinkokunnan planeettojen välistä avaruutta kutsutaan planeettojen väliseksi tilaksi. Tähtienvälinen avaruus on tähtien välinen tila. Galaksien välistä avaruutta kutsutaan galaksien väliseksi tilaksi.
Mitä eroa on ilmakehän ja avaruuden välillä?
• Ilmakehä on riittävän painovoimaisen massan ympärille kerääntynyt kaasukerros. Avaruus on tyhjiö tähtien välillä tai ilmakehän takana oleva alue.
• Ilmakehä koostuu kaasumolekyyleistä ja lämpötila vaihtelee riippuen korkeudesta merenpinnasta. Myös ilmakehän tiheys pienenee korkeuden myötä. Tunnelmat voivat tukea elämää.
• Tila on tyhjä ja melkein täydellinen tyhjiö. Ilmakehä koostuu kaasuista ja paineen laskusta korkeudella alimman pinnan korkeudesta.
• Avaruuden lämpötila on lähellä absoluuttista nollaa, joka on 2,7 Kelviniä. Ilmakehän lämpötila on korkeampi kuin ulkoavaruus ja riippuu tähden tyypistä, etäisyydestä tähdestä, painovoimasta, kappaleen (planeetan) koosta ja tähtien aktiivisuudesta.
