<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 13. DEO / 1
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 13. DEO / 3>>
Habitabilnost ekstrasolarnih planeta - S A D R Ž A J
HABITABILITET UNUTRAŠNJIH PLANETA SUNČEVOG SISTEMA
deo 2
ZEMLJA je jedina planeta na kojoj se razvio i održao život. Ona se nalazi u centru habitabilne zone naše zvezde – Sunca i to joj omogućava, između ostalog i postojanje vode u tečnom stanju. Sastav njene atmosfere zavise od veličine, unutrašnjosti planete, postojanja vulkanizma i tektonike ploča, stabilnog magnetnog polja, nakrivljenosti ose, postojanja pogodne atmosfere i pritiska.
SLIKA 17 Zemlja u brojkama
Zemljina atmosfera je sloj gasova koji okružuju planetu Zemlju i koji gravitacija zadržava oko Zemlje. Sadrži oko četiri petine azota i jednu petinu kiseonika, dok su količine ostalih gasova prisutne u tragovima. Atmosfera štiti život na Zemlji tako što apsorbuje ultravioletno Sunčevo zračenje i reguliše temperaturne ekstreme između dana i noći. Atmosfera ne završava naglo. Ona polagano postaje ređa i postupno nestaje u svemiru. Ne postoji konačna granica između atmosfere i svemira. Tri četvrtine mase atmosfere nalazi se unutar 11 km od površine planete. Ona ima masu od 5×1018 kg, od čega se 75 % nalazi ispod 11 km iznad površine. Visina od 120 km označava granicu gde atmosferski uticaji postaju vidljivi tokom ulaska svemirske letilice u atmosferu (veliko zagevanje). Takođe se često kao granica atmosfere i svemira uzima Karmanova crta na udaljenosti od 100 km od površine.
SLIKA 18
Vazduh je naziv za mešavinu gasova koji cine Zemljinu atmosferu, i to je jedan od osnovnih životnih uslova koji je potreban za disanje i fotosintezu. Dodaci u atmosferi su čvrste i tečne čestice. Njihova količina i voluminozni deo u atmosferi nisu stalni. Čvrste čestice su aerosoli i mogu da budu prirodni i veštački (stvoreni od čoveka). Takođe aerosoli mogu da budu organskog i anorganskog porekla. U prirodnim uslovima, atmosfera nikada nije sasvim suva i cista. Uvek ima primesa od kojih je atmosfera mutna i vlažna. Prirodni izvori kao što su jaki pustinjski vetrovi, šumski i stepski požari, vulkanski pepeo, cvetni polen i slično, zamućuju atmosferu. Takođe i veštački izvori doprinose mučenju atmosfere, posebno u velikim gradovima i industrijskim naseljima, šaljući u atmosferu jedinjenja hlora, fluora, sumpora i žive.
SLIKA 19 Zagađenje aerosolima
Dodir atmosfere sa litosferom i hidrosferom, je prostor u kome postoje najpovoljniji uslovi za nastanak, razvoj i opstanak života na Zemlji. Atmosfera štiti površinu Zemlje od kosmičkih zraka i od prekomernog zagrevanja danju i hlađenja noću. Da nema atmosfere dnevna temperatura bi bila preko 100 C°, a noćna ispod -100 C°.
Ozonski omotač ili ozonski sloj je deo Zemljine atmosfere (stratosfera) koji sadrži relativno visoku koncentraciju ozona, a to je između 10 do 50 km iznad Zemljine površine. Premda je količina ozona u atmosferi relativno mala (maksimalne koncentracije ne prelaze 0,001 %), njegova važnost za život na Zemlji je ogromna. To je filter za ultravioletno zračenje sa Sunca, koje ima talasnu dužinu manju od 320 nm (UVB i UVC). Osim ozona ni jedan od preostalih sastojaka atmosfere ne apsorbuje UV zračenje u rasponu od 240 do 290 nm. Kad bi to zračenje došlo do Zemljine površine, oštetilo bi genetički materijal (DNK), a fotosinteza, koja je neophodna za biljni svet, bila bi onemogućena.
SLIKA 20 Ozonski omotač
Ozon (O3) je alotropkiseonika čiji se molekul sastoji od 3 atoma kiseonika. Iako je količina ozona u atmosferi relativno mala (maksimalne koncentracije ne prelaze 0,001%), njegova važnost za život na Zemlji je ogromna. Ozon je gas jakog mirisa (oseti se u vazduhu već kod voluminoznog udela od 0,0001%), bledo plave boje. Pri temperaturi od -112°C pretvara se u tamno-plavu tečnost, a pri temperaturama nižim od -193° se pretvara u ljubičasto-crnu čvrstu masu. Slabo se rastvara u vodi, dok je u nepolarnim rastvorima dobro rastvorljiv. U velikim koncetracijama je vrlo nestabilan. U Zemljinoj je atmosferi smešten u stratosferi na visini od 20 do 50 km iznad površine Zemlje. Odgovoran je za upijanje nekih talasnih dužina ultravioletnog zračenja (UVC i UVB) koje dolazi od Sunca, a upravo zbog tog zračenja i nastaje od molekula kiseonika. Bez stratosferskog ozona život na Zemlji ne bi bio moguć.
SLIKA 21 Molekul ozona se sastoji od tri atoma kiseonika
Za razliku od ozona u ozonskom omotaču, koji je neophodan za život na Zemlji, ozon pri tlu je nepoželjan. U manjim količinama iritira očnusluznicu, grlo, nos i disajne puteve, dok u velikim koncentracijama može da bude smrtonosan. Ozon koji nastaje u nižim slojevima atmosfere ili troposferski ozon, je sastavni deo gradskog smoga. Troposferski ozon je u neposrednom dodiru sa živim organizmima. Lako reaguje sa drugim molekulima, oštećuje površinsko tkivo biljaka i životinja, pa štetno deluje na ljudsko zdravlje (disajne organe), biljne useve i sume.
SLIKA 22 Oštećenja od UV-zračenja na DNA
Zbog sve većeg prometa, količina ozona u troposferi je u stalnom porastu. Ozon je najjače oksidaciono sredstvo posle fluora i vrlo je otrovan. Sluzi za sterilizacijuvode, operacionih i sportskih dvorana, pozorišta, zatim u farmaceutskoj, kozmetičkoj, štamparskoj industriji i slično.
SLIKA 23 Ozonska rupa merena od nekoliko satelitskih misija u Zemljinoj orbiti, uvek u oktobru od 1979. do 2012. godine
Ultravioletno zračenje ljudsko oko ne može da vidi, jer ga sočivo u oku prethodno apsorbuje. Pri tome je prelaz između violet prema ultraviolet individuelno uslovljen. Tako sočivo štiti mrežnjaču od štete, jer bi čovek inače u toku svog života oslepeo. Ultravioletno zračenje je deo kratkotalasnog Sunčevog zračenja. Zbog apsorpcije u Zemljinoj atmosferi, posebno u ozonskom sloju, UV-a zračenje prodire malo kroz Zemljinu atmosferu, a UV-B zračenje sa talasnom dužinom ispod 300 nanometra do Zemljine površine. Neki od gasova koje ispušta industrija ili automobili, utiču na ozonsku vezu i remete ravnotežu u ozonskom sloju, što dovodi do ozonske rupe, pri čemu se pojačava UV-B zračenje na Zemljinu površinu. I drugi kosmički objekti kao što su pulsari, gasovite mase pune naboja i većina fiksnih zvezda, šalju UV-zračenje. Osim toga, polarna svetlost sadrži takođe ultravioletno zračenje, kao i munje.
SLIKA 24
Za Zemljinu habitabilnost je vazna refleksija i apsorpcija zračenja, koju opet reguliše atmosfera, jer je Sunce najvažniji izvor energije za Zemlju. Oko 1.370 W/m2 energije dolaze do gornje granice atmosfere na kojoj se nalazi jedna površina koja stoji uspravno prema dolazećim kratkotrajnim Sunčevim zracima. Ova vrednost se označava kao solarna konstanta. Pošto Zemlja ima okrugao oblik i u zavisnosti od godišnjeg doba i geografskog položaja, dobija različitu jačinu zračenja sa Sunca, globalno može da se kaže, da prosečni na Zemlju dolaze 342 W/m2.
Od tog solarnog zračenja, 19% odmah apsorbiraju atmosfera i oblaci i pretvaraju u toplotu. Daljih 26% se reflektuju natrag u svemir. Jedan deo se rasipa u atmosferi i kao difuzno zračenje dolazi do površine Zemlje. Zraci koji se ne rasipaju, nazivaju se direktno zračenje. Difuzno i direktno zračenje zajedno se označavaju kao globalno zračenje. Od toga se još 4% reflektuju sa Zemljine površine. Odnos reflektovanog zračenja prema zračenju koje pada na Zemlju se zove albedo. Ostalih 51% ukupnog Sunčevog zračenja apsorbuje Zemljina površina. Tamo se putem fotosinteze pretvaraju u biomasu ili greju vode i površinu. Kod ovih procesa, iz kratkotalasnog Sunčevog zračenja nastaje dugotalasno toplotno zračenje (termalno zračenje u infracrvenoj oblasti). Međutim, 98% apsorbovanog kratkotalasnog zračenja sa Sunca se ponovo emituje sa Zemljine površine kao toplotno zračenje. To zračenje upijaju oblaci i šalju ponovo 77% na površinu Zemlje. To se označava kao suprotno zračenje. Od toga se zaista 21% emituje u svemir. Ovaj deo je efektivno zračenje. Suprotno zračenje stvara prirodni efekat staklene bašte i time omogućava održavanje prosečne temperature površine od 15°C. Sama atmosfera emituje 49% dugotalasnog zračenja u svemir.
SLIKA 25
Atmosferski pritisak je pritisak koji vlada u atmosferi prouzrokovan tezinom vazduha. On zavisi od visine i njegova srednja vrednost je 101.325 Pa ili jedna atmosfera (760 mm Hg). Jedna atmosfera odgovara nadmorskoj visini od 1,3 m. Atmosferski pritisak se menja počevši od visine mora, pa sve do mezosfere. Iako se atmosferski pritisak menja zavisno od vremena, NASA je izračunala srednje vrednosti atmosferskog pritiska na Zemlji, za celu godinu. Tabela ispod prikazuje na kojim visinama se vlada pojedini atmosferski pritisak.
SLIKA 26
<< HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 13. DEO / 1
HABITABILNOST EKSTRATERESTRIJALNIH PLANETA – 13. DEO / 3>>
