Jordens atmosfär
Det är svårt att säga precis hur jorden ursprungligen fick sin atmosfär, men vi kan med säkerhet säga att atmosfärens sammansättning har förändrats mycket sedan vår planet för 4,6 miljarder år sedan bildades ur ett moln av gas och stoft runt den unga solen.
Vad är atmosfären?
Atmosfären är luftskiktet runt jorden. De kemiska processerna i atmosfären har betydelse för livet på vår planet. Atmosfären hålls kvar av gravitationen och är därmed en del av jordens rotation.
Jordens atmosfär kan delas in i fyra olika skikt: troposfären, stratosfären, mesosfären och termosfären.
Atmosfärens sammansättning har förändrats drastiskt sedan jorden skapades för 4,6 miljarder år sedan.
De viktigaste processerna för livet på jorden äger rum i atmosfärens nedersta 15 kilometer – i troposfären. Där finns allt som rör jordens klimat och denna del av atmosfären innehåller olika gaser såsom bland annat
koldioxid, metan och vattenånga. Gaserna absorberar en del av den värmestrålning som sänds ut från jorden och skickar tillbaka värmen mot jordens yta igen.
Läs mer om de olika lagren i galleriet nedan.
De fyra lagren i jordens atmosfär
Jordens atmosfär kan delas in i fyra lager - troposfären, stratosfären, mesosfären och termosfären.
Troposfären
Troposfären är atmosfärens nedersta lager. Vid polerna sträcker sig troposfären cirka sju kilometer upp, medan den når upp till 15 kilometers höjd vid ekvatorn. För varje kilometer faller temperaturen i troposfären med 6,5 grader.
De viktigaste processerna för livet på jorden äger rum i troposfären. Här finns allt som rör jordens väder och klimat, och denna del av atmosfären innehåller olika gaser såsom bland annat koldioxid, metan och vattenånga.
Gaserna absorberar en del av de värmestrålar som släpps ut från jorden och skickar tillbaka värmen ned mot jordens yta.
Stratosfären
Stratosfären är nästa lager i atmosfären. Vid polerna börjar stratosfären vid åtta kilometers höjd, medan den vid ekvatorn börjar vid 16-17 kilometers höjd.
I stratosfären ökar temperaturen ju högre upp man kommer. Det beror på ozonskiktet som återfinns i stratosfären. Det skyddar jorden mot solens skadliga strålar.
Mesosfären
Mesosfären är det tredje lagret i atmosfären och det sträcker sig från 50 till 80 över jordens yta. I mesosfären börjar temperaturen falla igen eftersom det inte finns något ozon där som absorberar solens strålar.
Mesosfären är det lager i atmosfären som forskarna vet minst om. Det beror på att varken flygplan eller satelliter kan uppehålla sig i mesosfären.
Termosfären
Termosfären är atmosfärens yttersta och största lager. Det börjar cirka 80 kilometer över jordytan och sträcker sig ända ut till 600 kilometer över jordens yta.
Efter ytterst kalla temperaturer i mesosfären blir det återigen varmt i termosfären. Det beror på att luften i termosfären är väldigt tunn och därför krävs det inte så mycket energi för att värma upp den.
Den Internationella rymdstationen ISS befinner sig i termosfären, så också Hubble-teleskopet.
Vad består atmosfären av?
Atmosfären på jorden har varit relativt konstant under miljontals år. Den består av en kombination av flera olika gaser.
Atmosfären består huvudsakligen av 78 procent kväve, 21 procent syre, cirka en procent argon samt en liten del av ett antal andra olika gaser.
Kväve är neutralt i många av de betydande processerna på jorden, men spelar dock en viktig roll för livet på jorden genom att den bromsar den kraftigaste ultravioletta strålningen från solen mot jorden.
De 21 procent syre som atmosfären består av har stor betydelse för livet på jorden. Syre förbrukas i stora mängder och är viktigt för de flesta levande organismers energiomsättning. Å andra sidan producerar växter i och med fotosyntesen motsvarande mängder.
Den sista procentdelen av atmosfären är ädelgasen argon. Den har ingen betydelse för livs- och väderprocesserna.
Koldioxid i atmosfären
Jordens atmosfär består dessutom av koldioxid, ozon och ett antal andra gaser som utgör en liten men viktigt del av atmosfären. Till skillnad mot kväve, syre och argon varierar dessa komponenter från plats till plats och över tiden. Koldioxidmängden i atmosfären beror bland annat på fotosyntesens intensitet, hur mycket fossilt bränsle som används och hur mycket skog som bränns av.
Ozon finns främst i ozonlaget – i stratosfären. Dess viktigaste funktion där är att det är ett filter mot UV-strålning, medan det i den nedre delen av atmosfären – i troposfären – tillsammans med vattenånga och koldioxid är viktigt i förhållande till växthuseffekten.
Video: Se utvecklingen av C02 i atmosfären
Denna visualisering från Nasa visar hur koncentrationen av C02 i atmosfären har ökat gradvis under många år.
Jordens första atmosfär
Jorden var för liten och för varm för att hålla kvar sin första atmosfär av helium och väte, som därför försvann ut i rymden.
Jorden blev dock gradvis kallare och fick en fast yta med vulkaner, som bidrog till att utveckla jordens andra atmosfär av vattenånga och koldioxid samt mindre mängder kväve, ammoniak och andra gaser – men fortfarande utan syre.
Bomber av iskometer
Därefter skedde två saker som fick betydelse för sammansättningen av den tredje och nuvarande atmosfären.
För det första bombarderades jorden av ishaltiga kometer, som tillförde klotet kaskader av vatten. Det är sannolikt att en stor del av vattnet i haven ursprungligen har kommit utifrån. Stora mängder koldioxid kunde lösa sig i haven, och på så sätt försvann de från atmosfären.
Det första livet på jorden skickade ut syre i atmosfären
För det andra uppstod livet på jorden för omkring tre miljarder år sedan, då syreproducerande cyanobakterier utvecklades.
Genom flera geologiska tidsåldrar skickade de ut syre i omgivningen. I första hand hamnade syret dock inte i atmosfären. Det fanns nämligen många ämnen, till exempel järn, som var redo att reagera med syret och binda det kemiskt.
Med tiden nådde syret dock även ut i atmosfären och stannade där. Dessutom bildades det ozonlager som skyddar livet mot solens ultravioletta strålning.
De senaste två miljarder åren har jorden haft en syrerik atmosfär, som påminner om den vi har i dag. Undersökningar tyder på att den enda skillnaden är att syre-nivån svängt en del med miljoner års intervall.
Atmosfären består av olika gaser som är viktiga och nödvändiga för livet på jorden.
Atmosfären på andra planeter
Utöver jorden har planeterna Venus och Mars, dvärgplaneten Pluto samt månarna Titan och Triton i vårt solsystem också en atmosfär.
Det är i synnerhet intressant att undersöka atmosfären på jordens närmaste planeter, då frågan är om vi kan leva på dem.
En gång var Venus förmodligen en beboelig planet med ett mindre hårt klimat och en tunnare atmosfär som liknade den vi har på jorden i dag.
Venus har en mycket tjock atmosfär
Venus kallas ibland ”Jordens tvilling”. Den påminner om jorden i storlek, och planetens yta består av ungefär samma stenmaterial som finns på jordens yta.
Temperaturen på Venus yta ligger dock i genomsnitt på cirka 460 grader vilket gör den till solsystemets varmaste planet.
Värmen kommer från solen och hålls kvar på planeten av en väldigt tjock atmosfär. Atmosfären på Venus består till 96 procent av koldioxid och därför har Venus en mycket hög växthuseffekt.
Venus tjocka atmosfär betyder att trycket på planetens yta är 92 gånger högre än på jordens yta.
Överst i Venus atmosfär ligger ett lager av svavelsyramoln som omger planeten och gör det omöjligt att se ytan utan radar.
Just på grund av den tuffa atmosfären på Venus är chanserna små för att vi ska kunna bo där.
Men om vi backar några miljarder år i tiden skulle det kunna ha gått att bo på Venus - då var det en planet med milda temperaturer, ljumma vindar och skvalpande havsvatten - så som det är på jorden i dag.
Nasas exempel på en före- och efterbild av Mars om de lyckas skapa ett magnetfält som kan hålla kvar atmosfären på den röda planeten.
Mars atmosfär är mycket tunn
Planeten Mars är den mest utforskade planeten i solsystemet, och forskarna menar att den en gång har liknat jorden.
Mars är en stenplanet som jorden. I dag är Mars yta torr och dammig, men de sonder och robotbilar som har utforskat planetens yta sedan 1970-talet har hittat tecken på att det tidigare har funnits vatten på Mars - till och med floder. På den tiden hade Mars även en tjockare atmosfär och var på det stora hela mer lämpad som hemvist för liv som vi definierar det i dag.
Tyvärr har Mars inte längre ett lika starkt magnetfält som jorden och därför är Mars inte skyddad mot solen på samma sätt. Mars atmosfär är därför riktigt tunn.
Trots det anser forskare att Mars är den planet i solsystemet som är lättast för oss att kolonisera och det finns många planer på hur det skulle kunna gå till. Exempelvis är det teoretiskt sett möjligt att skapa en artificiell atmosfär på Mars, men det skulle vara en dyr, ihållande och besvärlig affär.