Atmosfir Bumi

Bumi unik di antara planet-planet tata surya kita dalam memiliki atmosfer yang aktif secara kimia dan kaya akan oksigen. Mars, misalnya, memiliki jauh lebih tipisatmosfer yang sekitar 90 persen karbon dioksida. Jupiter, di sisi lain, telah tidak ada permukaan padat; terdiri dari 90 persen hidrogen, 9 persen helium, dan 1 persen zat lain.

Umumnya diyakini bahwa 3 hingga 4 miliar tahun yang lalu, atmosfer Bumi terdiri  terutama amonia, metana, dan air, juga sedikit oksigen. Radiasi ultraviolet (UV) dari matahari mungkin menembus atmosfer, merender permukaan Bumi steril. Namun, radiasi UV yang sama mungkin memiliki memicu reaksi kimia (mungkin di bawah permukaan) yang akhirnya menyebabkan kehidupan di Bumi. Organisme primitif menggunakan energi dari matahari untuk memecah karbon dioksida (diproduksi oleh aktivitas vulkanik) untuk mendapatkan karbon, yang mereka masukkan dalam sel mereka sendiri. Produk per produk utama dari proses ini, yang disebut fotosintesis,  adalah Oksigen.

 

Tabel 20.1 menunjukkan komposisi udara kering di permukaan laut. Massa total dari suasana sekitar 5,3 3  1018  kg. Air dikecualikan dari tabel ini karenakonsentrasi di udara dapat bervariasi secara drastis dari lokasi ke lokasi.

 

 

 

 

 

 Gambar 20.1 menunjukkan proses utama yang terlibat dalam siklus nitrogen di Alam. Nitrogen molekul, dengan ikatan tiga, adalah molekul yang sangat stabil. Namun melalui fiksasi nitrogen biologis dan industri,  konversi molekuler nitrogen menjadi senyawa nitrogen, gas nitrogen atmosfer dikonversi menjadi nitrat dan senyawa lain yang cocok untuk asimilasi oleh ganggang dan tanaman.Mekanisme penting lainnya untuk memproduksi nitrat dari gas nitrogen adalah petir.

 

Langkah-langkahnya adalah

Sekitar 30 juta ton HNO3  diproduksi dengan cara ini setiap tahun. Asam nitrat dikonversi menjadi garam nitrat di tanah.

Gambar 20.1 Siklus nitrogen.

 

 

Proses utama siklus oksigen global ditunjukkan pada Gambar 20.2. Ini siklus rumit oleh fakta bahwa oksigen mengambil begitu banyak bahan kimia yang berbeda Bentuk. Oksigen atmosfer dihilangkan melalui pernapasan dan berbagai industri proses (sebagian besar pembakaran), yang menghasilkan karbon dioksida. Fotosintesis adalah mekanisme utama di mana oksigen molekul diregenerasi dari karbon dioksida dan air.

 

Para ilmuwan membagi atmosfer menjadi beberapa lapisan yang berbeda sesuai dengan suhu variasi dan komposisi (Gambar 20.3). Sejauh peristiwa yang terlihat yang bersangkutan, wilayah yang paling aktif adalah troposfer,  lapisan atmosfer yang berisi sekitar 80 persen dari total massa udara dan praktis semua uap air atmosfer

Gambar 20.2 Siklus oksigen. Siklus ini rumit karena oksigen muncul dalam begitu banyak bentuk kimia dan kombinasi,

terutama sebagai oksigen molekuler, dalam air, dan dalam senyawa organik dan anorganik.

 

 

 

 

Di atas troposfer adalah stratosfer, yang  terdiri dari nitrogen, oksigen, dan ozon. Di stratosfer, suhu udara  naik  dengan ketinggian. Efek pemanasan ini adalah hasil reaksi eksotermik yang dipicu oleh radiasi UV dari matahari (akan dibahas di Bagian 20.3). Salah satu produk dari urutan reaksi ini adalah ozon (O3), yang, seperti yang akan kita lihat segera, berfungsi untuk mencegah sinar UV berbahaya mencapai permukaan Bumi. Dalam  mesosfer,  yang berada  di atas stratosfer, konsentrasi ozon dan gas lainnya rendah, dan suhu menurun dengan ketinggian yang meningkat.

Termosfer,    atau ionosfer,   adalah lapisan paling atas atmosfer. Kenaikan suhu di wilayah ini adalah hasil dari pemboman oksigen molekuler dan nitrogen dan spesies atom oleh partikel energik, seperti elektron dan proton, dari matahari. Reaksinya adalah