Cykly Zeme a Atmosféry — Modul Prehľad

link: https://www.ucar.edu/learn/1.htm

Tento on-line výučby modul pre stredné školy, učiteľov prírodovedných predmetov. Zatiaľ čo niektorí študenti môžu nájsť časti tejto stránky užitočné, primárne publikum je triednymi učiteľmi a to bol vyvinutý s cieľovým publikom. Stránka poskytuje základné informácie a podporu v triede učebné materiály. Obsah zamerať sa na klimatické zmeny a problémy týkajúce sa oboch stratospheric a tropospheric ozónu.

Nie sú siedmich častí, každá s aktivitami, na triede použitie. Každá časť obsahuje základné informácie, všeobecné vzdelávanie pojmov a zoznam činností.

  • Úvod do Atmosféry
  • Úvod Klímy
  • “Skleníkový Efekt”
  • Globálnej Zmeny Klímy
  • Úvod do Ozónu
  • Stratospheric Ozónu
  • Tropospheric Ozónu

Pred začatím činnosti, vám odporúčame prečítať si Prehľad nižšie a podkladový materiál poskytujeme v každej sekcii. To vám široký úvod do vedy obsahu, ktorý sa nachádza v tomto module.

Úvod

Bolo by to jeden z najhlbších objavov v dejinách nášho druhu, ak by sme mohli zistiť život na iných planétach okolo iných hviezd v galaxii. Či sa život ukáže ako inteligentný, technologický alebo jednoducho mikrobiálny, takýto objav by dokázal, že nie sme sami, že život (v jednej či druhej forme) je vo vesmíre rozšírený, ktorý sa zrazu zdá menej stark a prázdny.

Ako by sme mohli odhaliť taký vzdialený život? Nie je pravdepodobné, že v flotile vesmírnych lodí. Energie potrebné pre cestovanie hviezdami (s výnimkou sci-fi štýlu warp pohonu) sú jednoducho príliš veľké a cestovné časy sú príliš dlhé. Namiesto toho sa používajú sofistikované pozemné a vesmírne teleskopy na detekciu planét blízkych hviezdnych systémov. Ako planéty blokujú svetlo svojej hviezdy, ako je zistené zo Zeme, môže odhaliť chemické zloženie atmosféry planéty. Niektorí vedci sa domnievajú, že chemické zloženie atmosféry planéty poskytne dôkaz o prítomnosti života. Ako je to možné? Ako nám jednoduché plyny hovoria o prítomnosti alebo neprítomnosti života, ako ho poznáme? Aby sme to odpovedali, musíme sa pozrieť na našu vlastnú planétu.

Zem má polomer okolo 6400 km. Deväťdesiat deväť percent zemskej atmosféry sa nachádza vo vrstve s hrúbkou približne 50 km. Život na zemi sa rozprestiera na vrstve s hrúbkou nie viac ako 9 kilometrov, ktorá sa rozprestiera od holých niekoľko kilometrov nad hladinou mora (vzdušné organizmy a život na horách) až po niekoľko kilometrov pod úrovňou (hlboké oceánske povodne a podzemné mikrobiálne spoločenstvá).

Biosféra je časť krajiny, v ktorej existujú všetky známe formy života. Zaberá tenkú vrstvu vzduchu ( atmosféru ), vodu ( hydrosféru ) a pôdu ( litosféru ).

Cykly

Rovnako ako pozemské organizmy vyžadujú zdroj energie, vody a chemických zložiek nášho tela, tak aj celá globálna biosféra. Tieto služby sú poskytované biosfére globálnymi energetickými a chemickými cyklami.

Väčšina ľudí pozná pojmy cyklov – že určité látky sa pohybujú nekonečne v celej zemskej biosfére, hydrosfére, atmosfére a litosfére, existujú v rôznych formách a používajú rôzne organizmy v rôznych časoch, ale vždy sa pohybujú a stále cirkulujú. Väčšina študentov je pravdepodobne oboznámená s vodným cyklom. Voda vo svojich rôznych formách nepretržite prechádza cez litosféru, hydrosféru, atmosféru a biosféru. Voda sa odparuje do ovzdušia z pevniny a mora. Rastliny a zvieratá používajú a opätovne používajú vodu a uvoľňujú vodnú paru do ovzdušia. Kedysi vo vzduchu, vodná para cirkuluje a môže kondenzovať, aby vytvorila oblaky a zrážky, ktoré spadajú späť na zem. Raz alebo iný, všetky molekuly vody na zemi boli v oceáne, rieke,

Okrem vody, mnoho iných látok, ako je dusík , kyslík a uhlíkový cyklus cez zem a atmosféru. Tieto cykly sú dôležité pre jednotlivé zvieratá a rastliny a dokonca pre celé ekosystémy. Ale my sme menej oboznámení s predstavou, že tieto cykly zásadne ovplyvňujú planétu ako celok, dramaticky a nezameniteľne menia zemskú atmosféru. Keď o tom premýšľate, tento vplyv má zmysel. Atmosféra je najväčší, najrýchlejší a najspoľahlivejší globálny dopravný systém, ktorý máme.

Do atmosféry vstreknite do atmosféry takmer akýkoľvek stabilný plynný materiál a dlho sa rozšíri po celom svete. Napríklad, graf nižšie ukazuje, ako dym a popol oblak z erupcie Mt. Spoločnosť Spurr na Aljaške sa rozšírila a presunula sa v priebehu 4-dňového obdobia, čo bolo zistené satelitnými snímkami. Počas tohto obdobia sa pôvodný oblak preniesol rýchlo na východ od Aljašky a rozložil sa na plochu mnohokrát pôvodnú veľkosť.

Pretože cykly vyžadujú pohyb látok, aký lepší dopravný pás používať ako atmosféru? Aby sme vysvetlili, čo máme na mysli, poďme sa pozrieť na niekoľko dôležitých zložiek zemskej atmosféry a uvidíme, ako sú tieto cykly ovplyvňované.

Dusíkobsahuje veľkú časť atmosféry (približne 78%). Dusík sa pomaly prechádza cez zemský systém. Pre väčšinu biosféry je dusík v atmosfére ako oceán pre žíznivú osobu – prekvapivo bohatý, ale nie úplne v správnej chemickej forme. Molekula plynného dusíka pozostáva z dvoch atómov, ktoré sú navzájom veľmi tesne spojené. Trvalo obrovské množstvo energie, ako napríklad blesky alebo blesky, aby sa zlomil väzba. Je prekvapujúce, že sortiment druhov baktérií, ktoré sa špecializujú na získavanie dusíka zo vzduchu, môže tiež premeniť dusík na rôzne použiteľné formy. Tieto baktérie tiež uvoľňujú dusík z organického materiálu späť do atmosféry. Dusík je prvok, ktorý sa nachádza takmer úplne v atmosfére – na zemi alebo v mori je veľmi málo. Dusík je nevyhnutný pre život,

Kyslík sa nachádza v atmosfére v stabilnej koncentrácii približne 21%. Pretože je to veľmi reaktívny prvok, môže sa rýchlo skombinovať s inými prvkami a zmiznúť z atmosféry. Napriek tomu pretrváva a vo vysokej koncentrácii. Je to cyklovanie kyslíka prostredníctvom fotosyntézy a dýchania, ktoré zodpovedá jeho prítomnosti a stabilite. Svet bez cyklov, bez života, by si zachoval malý akýkoľvek kyslík vo svojej atmosfére.

Kyslík sa však viac než jednoducho pohybuje medzi organizmami a atmosférou. Niektorý z atmosférických kyslíka ( ) sa nachádza vysoko vysoko do horných častí atmosféry nazývaných stratosférou. Tam, v rade reakcií poháňaných slnečným žiarením, sa mení na novú zlúčeninu, ozón ( ). Prítomnosť stratosférického ozónu nám mimoriadne prináša príšery biosféry! Ozón slúži na absorpciu biologicky škodlivého ultrafialového (UV) žiarenia zo slnka. Bez ozónovej vrstvy by sa povrch zeme vykúpený pri vysokej intenzite UV žiarenia; s ozónovou vrstvou je množstvo UV žiarenia prijaté na povrchu mizne malé. Nakoniec sa každá molekula ozónu rozpadne, reformuje, a môžu byť buď prepravované inde v atmosfére alebo sa môžu znova zúčastniť reakcií tvoriacich ozón. Po stovky miliónov rokov (aspoň), tieto ozónu tvárnenie a ničiť účinky boli zvyčajne v rovnováhe, vytvára vyvážený –  cyklus vo väčšej cykle atmosférického kyslíka.

Atmosféra v dynamickej rovnováhe

Kyslík a dusík nie sú jediné prvky, ktoré prechádzajú biosférou. Väčšina prvkov kritických pre život neustále cykluje. Preto môže byť zemská atmosféra opísaná ako stav dynamickej rovnováhy . Veci sa neustále pohybujú a meniace sa látky vstupujú do atmosféry a vystupujú z nej, tvoria rôzne zložky v rôznych časoch a na rôznych miestach.

Na zemi sa dynamická rovnováha mení so sezónou. Napríklad na jar a v lete rastúce rastliny berú uhlík z pôdy a atmosféry. Na jeseň av zime rastliny uvoľňujú uhlík do pôdy a do atmosféry. Pretože väčšina rastlinného života na Zemi sa nachádza na severnej pologuli, dochádza k globálnym sezónnym zmenám oxidu uhličitého v atmosfére. Atmosféra v statickej rovnováhe (podobne ako v Marse) naznačuje mŕtvy svet. Všetky reakcie prebehli a elementy našli svoju najstabilnejšiu chemickú formu. Atmosféra žijúcej planéty, ako je tá naša, je úplne iná. Nestabilné, zaujímavé a nepravdepodobné reakcie sa stali po celý čas vďaka cyklom!

Záverečné myšlienky

Navrhujeme, aby ste tento modul používali na to, aby povzbudili svojich študentov, aby preskúmali cykly, ktoré tvoria ich svet. Tiež vás odporúčame, aby ste vyzvali svojich študentov, aby sa pozreli na atmosféru a jej vplyv na jednotlivcov, ekosystémy a planetárnu biosféru, ako sa pohybuje, reaguje a mení pod vplyvom litosféry, hydrosféry a biosféry. Cykly sú opakujúcou sa témou v siedmich jednotkách:

Každá jednotka má základné informácie, koncepcie, ciele a príslušné praktické aktivity pre vyučovanie v triede.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *