Aardatmosfeer (stikstof en temperatuur)

[zpidermen]

2 Vraagjes:

- Waarom zit er zoveel stikstof in de atmosfeer (78%)? Waar komt het vandaan? Wat is het nut/doel van al die stikstof?

- Er zijn 2 lagen in de atmosfeer waar de temperatuur toeneemt met de hoogte, namelijk stratosfeer en thermosfeer. Hoe komt dat?

[Jan van de Velde]

http://www.enviroliteracy.org/article.php/479.html



Er bestaan niet zoveel lichte moleculen dat ze allemaal in gasvorm voorkomen. Bij de vorming van de aarde zijn de zwaardere dan ook vooral in de kern terechtgekomen, de lichtere als vanzelfsprekend in de korst of de atmosfeer. Dat waren in eerste instantie voornamelijk waterstof en helium.

N2 is zo'n licht molecuul, en met een hoge bindingsenergie. Die wordt niet makkelijk verbroken. In een evenwichtssituatie tussen stikstofgas en (andere) stikstofverbindingen kun je dus logischerwijs een evenwicht verwachten dat vrij ver naar het gas verschuift. En dat heeft het in de loop van de geologische tijd dan ook gedaan.

http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_atm....27s_atmosphere

[wombat]

2 Vraagjes:

- Waarom zit er zoveel stikstof in de atmosfeer (78%)? Waar komt het vandaan? Wat is het nut/doel van al die stikstof?

- Er zijn 2 lagen in de atmosfeer waar de temperatuur toeneemt met de hoogte, namelijk stratosfeer en thermosfeer. Hoe komt dat?

Tijdens de vorming van de aarde bestond de atmosfeer voor een zeer groot percentage uit stikstof. Pas na jaren toen planten of algen uit zonlicht en CO2 (uitvinding van het chlorofyl door moeder natuur) energie konden putten en daarbij zuurstof als afvalstof in de atmosfeer dumpten steeg het perc. zuurstof en zakte daarbij automatisch het aandeel stikstof.

[Jan van de Velde]

Tijdens de vorming van de aarde bestond de atmosfeer voor een zeer groot percentage uit stikstof.

Dat is 100 % in tegenspraak met wat wiki zegt (zie verwijzing in mijn eerdere bericht) en hoewel wiki ook wel eens fout is denk ik dat Wombat hier mis is. Ik zou Wombat's uitspraak dan ook graag met een bron bevestigd zien.

[Jan van de Velde]

http://www.soest.hawaii.edu/GG/ASK/atmo-nitrogen.html

Why is nitrogen the most common element in the earths atmosphere?  

   The answer lies mostly in three facts:  

1. nitrogen is volatile in most of its forms  

2. it is unreactive with materials that make up the solid earth  

3. it is very stable in the presence of solar radiation.  

   To understand the abundance of N in the atmosphere, it is useful to compare it to O (the next most abundant element in the atmosphere). Compared to O, N is 4 times as abundant in the atmosphere. However, we must also consider the relative abundances of O and N over the entire Earth (oxygen is about 10,000 times more abundant). These earthly abundances overall reflect the composition of the material from which the Earth originally formed and the process of Earth's accretion. Oxygen is a major component of the solid earth, along with Si and elements such as Mg, Ca and Na. Nitrogen is not stable as a part of a crystal lattice, so it is not incorporated into the solid Earth. This is one reason why nitrogen is so enriched in the atmosphere relative to oxygen. The other primary reason is that, unlike oxygen, nitrogen is very stable in the atmosphere and is not involved to a great extent in chemical reactions that occur there. Thus, over geological time, it has built up in the atmosphere to a much greater extent than oxygen. It is important to know that both nitrogen and oxygen are intimately involved with the cycle of life on the planet, but that chemicals cycle through this material on a short time scale relative to the geological processes that have, over time, made the earth what it is today (compositionally and physically). N and O are found in the living biosphere and fossil organic matter (and both are soluble in sea water too). But, only a small fraction (less than 1% for N and much, much less than 1% for O) of the total for these element on the planet are to be found in these places.  

Dr. Ken Rubin, Assistant Professor  

Department of Geology and Geophysics  

University of Hawaii, Honolulu HI 96822

http://www.physicalgeography.net/fundamentals/5b.html

Early Atmosphere ( 4.4 to 4.0 billion years ago)

hydrogen, helium, H2O, hydrogen cyanide (HCN), ammonia (NH3), methane (CH4), sulfur, iodine, bromine, chlorine, argon  

Lighter gases like hydrogen and helium quickly escaped to space.  

All water was held in the atmosphere as vapor because of high temperatures.  

 

Secondary Atmosphere ( 4.0 to 3.3 billion years ago)

By 4.0 billion years ago:

H2O, CO2, and nitrogen (N) dominant. Cooling of the atmosphere causes precipitation and the development of the oceans.

Chemosynthetic bacteria appear on the Earth at 3.6 billion years ago. Life begins to modify the atmosphere.  

Living Atmosphere  

3.3 billion years ago to Present  

By 3.0 billion years ago CO2, H2O, N2 dominant. O2 begins to accumulate.  

Continued release of gases from the lithosphere.

Water vapor clouds common in the lower atmosphere.

Development, evolution and growth of life increases the quantity of oxygen in the atmosphere from <1% to 21%.

500 million years ago concentration of atmospheric oxygen levels off.

Humans begin modifying the concentrations of some gases in the atmosphere beginning around the year 1700.

at present:( N2 - 78%, O2 - 21%, Argon - 0.9%, CO2 - 0.036% )

[wombat]

Tijdens de vorming van de aarde bestond de atmosfeer voor een zeer groot percentage uit stikstof.

Dat is 100 % in tegenspraak met wat wiki zegt (zie verwijzing in mijn eerdere bericht) en hoewel wiki ook wel eens fout is denk ik dat Wombat hier mis is. Ik zou Wombat's uitspraak dan ook graag met een bron bevestigd zien.

Klopt , ik ben te kort door de bocht gegaan.

Het grootste aandeel gas was CO2.

[Brinx]

Over de vraag waarom de temperatuur van de atmosfeer in verschillende lagen toeneemt met de hoogte heb ik hier een nuttige link:

http://www.albany.edu/faculty/rgk/atm101/structur.htm

Hierin wordt onder andere uitgelegd dat die twee lagen waar het om gaat de stratosfeer en de thermosfeer zijn (figuurtje is te vinden op de gelinkte pagina). Bij de stratosfeer speelt de aanwezigheid van ozon een belangrijke rol in het temperatuurprofiel: het ozon absorbeert in de hoogste lagen van de stratosfeer UV-straling tussen 200 en 250 nanometer erg efficient, waardoor die luchtlaag flink wordt opgewarmd. Verder onder die laag wordt er ook nog UV geabsorbeerd door het ozon, maar minder efficient: daar gaat het om de straling met een golflengte tussen 44 en 80 nm.

In de thermosfeer is de hogere temperatuur met toenemende hoogte te wijten aan het feit dat de chemische samenstelling van de atmosfeer op die hoogten sterk afhankelijk is van de hoogte. De relatief hoge concentratie van moleculaire zuurstof in de hogere lagen van de thermosfeer, samen met het feit dat moleculaire zuurstof een goede stralingsabsorbeerder is (ik heb niet kunnen vinden om welke specifieke golflengten het daar gaat), maakt dat de thermosfeer in de hogere regionen warmer is.

Soms wordt de thermosfeer trouwens niet als aparte luchtlaag gezien, maar als delen van de mesosfeer en de exosfeer.