3.2.1. A légkör kialakulása, anyaga, és szerkezete

Középszint:

Sorolja fel és csoportosítsa a légkört alkotóanyagokat.

Ismertesse a légkör szerkezeti felépítését, a szférák jellemzőit és a bennük lezajló változások lényegét.

Tudjon a témához kapcsolódó ábrát elemezni.

Mutassa be példák alapján az emberi tevékenység légszennyező és az ózonréteget károsító hatásait, következményeit, a szennyezés csökkentésének lehetőségeit. 

Emelt szint:

Ismertesse a légkör fejlődését, összetételének változását, az ózonréteg kialakulását.

Következtessen a levegő minőségére az összetétel változását bemutató adatsorokból.

 

Atmoszféra

• A légkör (atmoszféra) a Földet körülvevő 10.000 km vastagságú gázburok, melyet a Föld forgása során magával visz, és megvédi felszínét a világűrből érkező káros sugaraktól, valamint a hőmérsékletet egyenletes szinten tartja. 
• A Naprendszerben csak a Föld légköre alkalmas az élet fennmaradására.  
• Nem csak megszűri a halálos sugarakat, de elégeti a Föld atmoszférájába hulló meteorokat is.

Légkör:

• A légkörben felhők, gázok, aeroszolok találhatók (aeroszol: részecskék, amik nem gáz halmazállapotúak). 
• A légköri jelenségek alapja a Nap sugárzása. 
• A sugárzás fizikai törvénye szerint, a sugárzó testek által kibocsátott hullámhosszok, és a test hője között fordított összefüggés van, tehát a magas hőmérsékletű testek rövid hullámhosszú sugárzást bocsátanak ki.

Napállandó: A Napból érkező energiamennyiség, mely eléri a Földet. A földi légkör 1 négyzetméterére merőlegesen beeső energia 1361 watt.

Az atmoszféra összetétele:

A légkör különböző gázok keverékét, valamint cseppfolyós és szilárd anyagokat egyaránt tartalmaz.

1. Állandó gázok: azok a gázok, melyek melyek mennyisége hosszú időn keresztül változatlan. 
1.  oxigén
2. nitrogén
3. argon
4. neon
5. hélium
6. kripton
7. xenon 
2. Változó gázok: azok a gázok, melyek mennyisége folyamatosan (néhány éven, évtizeden belül) változik: 
1. ózon
2. metán
3. hidrogén
4. szén-dioxid
3. Erősen változó gázok: ezeknek a gázoknak a mennyisége percről-percre változik 
1. szén-monoxid
2. nitrogén-dioxid
3. ammónia
4. kén-dioxid
5. kén-hidrogén
6. vízgőz

Összetétele:

(troposzféra+sztratoszféra)

N2 - nitrogén : 78%

O2 - oxigén: 21%

Ar - argon: 0,9%

egyéb - 0,1%

Az egyéb gázok pontos mennyiségét ppm - parts per million, ppb - parts per billion megjelelöléssel lehet kifejezni. Apró számuktól függetlenül nagyon fontosak, a kis mennyiség miatt kis veszteség is nagyon jelentős lehet.

Az atmoszféra szerkezete:

Tömegvonzás miatt a légkör 95%-a a legalsó rétegben, a tropo+sztratoszférában helyezkedik el.

Hőmérsékleti tulajdonságok 5 szint (szférák, melyeket pauzák határolnak):

ALSÓ LÉGKÖR:

1. ) Troposzféra:  

• 10-12 km vastag, ez a legfontosabb szféra.  
• Ez tartalmazza a légkör tömegének 80% át, és a légkör teljes vízmennyiségét. 
• Itt mennek végbe az időjárási jelenségek (túlnyomórészt), és felső határa közelében utazunk, ha repülővel megyünk valahová.
• Hőmérséklete a felszíntől folyamatosan csökken egészen a tropopauzáig, ahol a hőmérséklet -56°C

2.) Sztratoszféra: 

• 11-50 km között helyezkedik el.  
• Az ózonréteg (az ibolyántúli sugarak az oxigént atomokra bontják, melyek a maradék 2atomos oxigénnel egyesülve 3atomos ózont hoz létre - O3 ) jelenléte miatt ebben a szférában a hőmérséklet folyamatosan nő. 
• Az ózon nagyon bomlékony anyag (mikor elnyeli a sugarakat, újra szétbomlik, melyekből később újra ózonmolekulák lesznek), a bomlás és keletkezés körforgásban van. 
• Az ózon Napból érkező energiát nyel el, és ez okozza a hőmérséklet növekedését. 
•  A Sztratopauzában már +10°C van.

KÖZÉPSŐ LÉGKÖR

3.) Mezoszféra (mezosz=közép): 

• 50-85 km közötti réteg. 
• Ebben a szférában a hőmérséklet újra elkezd erősen csökkenni, felső határában már eléri a -120°C-t is. 
• Itt égnek el a meteorok, melynek következménye, hogy nagy számban vannak jelent vas és fématomok.

FELSŐ LÉGKÖR

4.) Termoszféra

•  80-500 km között.
• Ez a ritka réteg ionokból (elektromos töltésű részecskék) áll, amik jól vezetik az elektromos áramot, ezért ionoszférának nevezzük.  
• Emiatt a képessége miatt visszaveri az elektromágneses hullámokat, amik a távközlésben kapnak nagy szerepet. 
• A Nap sugárzása főként ebben a rétegben nyelődik el, tehát itt a hőmérséklet újra nagyon magas, kb 1000°C, de meghaladhatja a 2000°c-t is.  
• Főként oxigén és nitrogén található, atomos állapotban. Itt keletkezik a sarki fény, ezen belül kering a Nemzetközi Űrállomás is.

5.) Exoszféra:  

• Ez a legfelső, egyben legvastagabb rétege a légkörnek. 
• 500 km és nagyjából 10.000 km között van. 
• Hőmérséklete napközben 1000°C, éjjel pedig egészen fagypontig hűl. 
• Alkotói oxigén, nitrogén, hélium, felette pedig a hidrogén az uralkodó. 
• Az exoszféra anyaga már nagyon ritka, nehéz behatárolni, folyamatosan átmegy a világűrbe.

 A LÉGKÖR KIALAKULÁSA

• a Föld elsődleges légköre a kozmikus gázokból, hidrogénből, héliumból, metánból, ammóniából, kén-hidrogénből, vízgőzből állhatott
• a kozmikus gázok elillantak a világűrbe
• a másodlagos légkör a későbbi vulkanizmus hatására alakult ki, gázokból, és vízgőzből állt
• a fotoszintetizáló növények oxigént termeltek, így később ki tudott alakulni az ózonréteg is 
• a szén-dioxid egy része elnyelődött (megtalálhatók a mésztartalmú kőzetekben)
• az ózonréteg kialakulása után jött létre az élet a szárazföldön

 A levegő szennyezése - emberi tevékenység hatása

• természetes szennyező anyagok: vulkánok por- és gázfelhői, virágporok
• mesterségesek: 
• CO - szénmonoxid - tökéletlen égés során
• CO2 - szén-dioxid - üvegházhatás fokozódása, éghajlati övezetek eltolódása, száraz területek bővülése, csapadék csökkenése
• O3 - ózon - bőrrák, genetikai károsodás
• SO2 - kén-dioxid: légzőszervek károsodása, szem, és felső légutak károsodása
• ólom : megtámadja a simaizomzatot idegrendszert, vörösvérsejteket
• szmog: a levegőben levő ózon, nitrogén-oxidok, és szénhidrogének hatására keletkezik

Globális klímaváltozás

• 1980-as években: antarktiszi jégminta elemzésekor kapott eredményeket összehasonlították a régebbi levegőmintákkal --> a metán, nitrogén-monoxid, és CO2 koncentrációja fokozódó ütemben növekszik
• 10 évente 0,2-0,5 °C-ot melegszik a klíma az üvegházhatás fokozódása miatt 

Ózonréteg elvéokonyodása

• az ózonréteget a freonok (halogénezett szénhidrogének) pusztítják 
• hűtőszekrényekben, spray-k töltőanyagaként, vegyipari nyersanyagként használták
• 1987-ben Montrealban nemzetközi egyezmény a freonok felhasználásáról: 1990-től a gyártásuk elkezdett fokozatosan megszűnni

Savas esők

• oka: a levegőbe jutó kén-dioxid, nitrogén-oxid, ammónia, szénhidrogének
• főleg az erdőket, növényeket károsítják, de hatással van a műemlékekre, szobrokra is 
• csökkenteni lehetne alacsonyabb kéntartalmú olaj, szén használatával, kénmentesítéssel, katalizátoros autók teljes körű használatával