9-ชั้นโอโซนและหลุมโอโซน

ชั้นโอโซนปกป้องชีวิตบนโลกได้อย่างไร?

• โอโซน เป็นก๊าซปฏิกิริยาสูงเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลก  มันจะเกิดขึ้นเมื่อเกิดการโฟโตไลซิส ของก๊าซออกซิเจน (O2) สร้างอะตอมออกซิเจนอิสระโดยใช้พลังงานจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์  แต่ละอะตอมออกซิเจนอิสระสามารถทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจนเพื่อก่อเป็นโมเลกุลโอโซน (O3).  โอโซนเล็ก ๆ จำนวนมากอาจเกิดขึ้นจากการแยกออกซิเจนจากพลังงานเมื่อฟ้าแลบหรือระหว่างการเผาไหม้  โฟโตไลซิสยังอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ และปล่อยอะตอมออกซิเจนจากโอโซนที่ผสมเป็นก๊าซออกซิเจน โอโซนมักจะก่อตัวที่ชั้นความสูงประมาณ 20-30 กิโลเมตร  ชั้นโอโซนที่จริงค่อนข้างแพร่กระจายมาก โอโซนผลิตขึ้นน้อยกว่า 10 ส่วนต่อจำนวนล้านส่วนของก๊าซที่อยู่ภายในชั้นนั้น  โอโซนในชั้นบรรยากาศจึงมีน้อยกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ยกตัวอย่างเช่น ซึงทำให้โดยรวมมีถึง 390 ppm

• แต่โอโซนมีฐานะเป็นมลพิษเมื่ออยู่ใกล้พื้นผิวโลก การเกิดโอโซนในบรรยากาศชั้นบนจะเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิต เพราะมันดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนที่เป็นอันตรายมากที่สุด  ประเภทแรก UV-C มีความยาวคลื่น 100-280 นาโนเมตรของ ซึ่งมีพลังมากพอที่จะสร้างเสียหายให้กับ DNA RNA และโปรตีน   สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะมีความเสี่ยงของอัตราการกลายพันธุ์สูง และอาจไม่สามารถที่จะอยู่รอดได้เลยถ้าสัมผัสกับรังสีเหล่านี้เป็นเวลานาน  ทั้งก๊าซออกซิเจนและโอโซนดูดซับ UV-C ทั้งหมดที่เข้าชั้นบรรยากาศ UV-B มีความยาวคลื่น 280-315 นาโนเมตร สามารถทำให้เกิดผิวไหม้ สร้างความเสียหายใน DNA กลายพันธุ์ทางพันธุกรรม และอาจเกิดโรคมะเร็งผิวหนังได้  ชั้นโอโซนดูดซับUV-B ส่วนใหญ่จากรังสีแสงอาทิตย์ที่เข้ามาเช่นกันแต่บางส่วนยังคงมาถึงพื้นผิวโลก   ตัวสุดท้าย UV-A มีความยาวคลื่นของ 315-400 นาโนเมตรและถูกดูดซึมโดยชั้นโอโซนไปเพียงปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น  โชคดีที่ UV- A ยังสร้างความเสียหายให้สารพันธุกรรมน้อยมาก

กิจกรรมของมนุษย์มีผลกระทบต่อชั้นโอโซนได้อย่างไร?

• โอโซนสามารถถูกสลายได้โดยสารปฏิกิริยาอื่น ๆ โดยเฉพาะอนุมูลอิสระ.  สารประกอบที่สามารถผ่านโฟโตไลซิสและอาจคายอะตอมของไนโตรเจน ไฮดรอกซิล (OH) คลอรีน (Cl) หรือโบรมีน (Br) ที่มีอิเล็กตรอนเพิ่ม และอนุมูลอิสระปฏิกิริยาสูงเหล่านี้สามารถขัดขวางวัฏจักรโฟโตไลติกของโอโซนและออกซิเจนได้  กระบวนการนี้เรียกว่าการสูญเสียโอโซน. สารประกอบส่วนใหญ่หนักเกินไปหรือมีปฏิกิริยาทางเคมีมากเกินไปที่จะเข้าสู่ชั้นโอโซน แต่สารเคมีที่ผลิตในเชิงอุตสาหกรรม เช่น คลอโรฟลูออโรคาร์บอน(CFCs) และ โบรโมฟลูออโรคาร์บอน (BFCs) สามารถเข้าไปถึงได้  สารเหล่านี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในครั้งแรกช่วงกลางศตวรรตที่ 20 แต่ในปี 1970 ผลกระทบที่เกิดกับโอโซนในชั้นบรรยากาศเริ่มเป็นที่ประจักษ์   ในปี 1985 หลุมในชั้นโอโซนถูกค้นพบที่เหนือขั้วโลกใต้

• จากอันตรายที่ทราบกันดีของ CFCs และ BFCs ชุมชนระหว่างประเทศได้เร่งรีบพัฒนาและลงนามพิธีสารมอนทรีออล ซึ่งเป็นข้อตกลงในการจำกัดการผลิตสาร CFCs ในปี 1987 และจะสิ้นสุดการผลิตในปี 1996  ปัจจุบันนี้มีเพียง CFCs รีไซเคิล หรือผู้ผลิตก่อนปี 1996 ที่อาจจะมีใช้ในประเทศที่พัฒนาแล้ว และสารที่อันตรายน้อยกว่า คือ ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (HCFCs) ได้ถูกนำมาใช้ทดแทน  บางแบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าหากการจำกัดสาร CFCs นั้นล้มเหลวจะทำลายชั้นโอโซนหมดในปี 2060, แต่ในปี 2003 นักวิทยาศาสตร์พบว่าอัตราการสูญเสียโอโซนได้เริ่มชะลอตัวลง  ความสำเร็จนี้เกิดจากกฎการควบคุมสาร CFCs และการดำเนินการแนวทางนี้ไปเรื่อยๆนั้น อาจกู้คืนชั้นโอโซนกลับมาภายในปี 2100

8-ภาวะเรือนกระจก

ภาวะเรือนกระจกคืออะไร?

• อุณหภูมิโดยรวมของโลกโดยรวมจะเย็นมากกว่าที่เป็นอยู่ในขณะนี้หากมันไม่ได้มีชั้นบรรยากาศที่หนา  เนื่องจากรังสีจากดวงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศ รังสีส่วนหนึ่งจะสะท้อน จึงส่องถึงพื้นผิวโลกน้อยกว่ากรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศอยู่   รังสีบางส่วนก็จะยังสะท้อนจากพื้นผิวของโลกกลับเข้าสู่บรรยากาศและเข้าไปในอวกาศ สัดส่วนของรังสีสะท้อนจะมีประมาณ 30% ของรังสีจากดวงอาทิตย์ทั้งหมด   อีก 50% ของรังสีแสงอาทิตย์ทั้งหมดจะถูกดูดซึมโดยพื้นผิวโลก และส่วนที่เหลือจะถูกดูดซึมโดยชั้นบรรยากาศ

• พื้นผิวโลกร้อนขึ้นจากรังสีที่เข้ามาจึงแผ่รังสีอินฟราเรดหรือความร้อน ซึ่งมีความยาวคลื่นยาวกว่ารังสีแผ่เข้าโลกที่มองเห็นส่วนใหญ่   แม้ว่าชั้นบรรยากาศช่วยให้รังสีที่มองเห็นส่วนใหญ่ผ่านเข้าไปได้ ก๊าซส่วนใหญ่ภายในชั้นบรรยากาศสามารถดูดซับและแผ่รังสีอินฟราเรดกลับ   ดังนั้นความร้อนมักจะติดและกระจายอยู่ในชั้นบรรยากาศและมีเพียงบางส่วนถูกแผ่กลับออกไปสู่อวกาศ   กระบวนการการแผ่รังสีดวงอาทิตย์เข้าสู่บรรยากาศของโลกและติดอยู่ในรูปของความร้อนนี้เรียกว่าภาวะเรือนกระจกเพราะผลที่เกิดขึ้นนั้นคล้ายกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในเรือนกระจกที่ใช้ในการปลูกพืช

ปัจจัยสนับสนุนใดที่ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก?

• โมเลกุลก๊าซใด ๆ ที่ประกอบด้วยธาตุมากกว่าหนึ่งธาตุสามารถดูดซับและแผ่รังสีอินฟราเรดกลับ   เนื่องจากกว่า 99% ของชั้นบรรยากาศของโลก ประกอบด้วย ก๊าซไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน เพียงเศษเสี้ยวของชั้นบรรยากาศของโลกเท่านั้นที่ก่อให้เกิดภาวะเรือนกระจก   ไอน้ำ เป็นปัจจัยสนับสนุนใหญ่ที่สุดต่อภาวะนี้ ซึ่งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความชื้นโดยรวมหรือน้ำในบรรยากาศ   ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นปัจจัยสนับสนุนอีกอย่างหนึ่ง ซึ่งส่งผลประมาณ 9-26%   ก๊าซมีเทนและฟลูออโรคาร์บอนต่างๆมีศักยภาพในการเกิดก๊าซเรือนกระจกมากกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ผลของก๊าซมีเทนมีประมาณ 4-9% และฟลูออโรคาร์บอนทำให้เกิดเพียงเล็กน้อย เนื่องจากมีอยู่ปริมาณน้อยกว่าในชั้นบรรยากาศ   โอโซนเป็นตัวอย่างของโมเลกุลที่มีเพียงธาตุเดียวที่ก่อให้เกิดภาวะเรือนกระจก ประมาณ 3-7%   การปรากฏของเมฆและมลพิษทางอากาศยังมีอิทธิพลต่อภาวะเรือนกระจกโดยการเพิ่มจำนวนรังสีดวงอาทิตย์ที่จะสะท้อน

ภาวะเรือนกระจกเป็นอันตรายอย่างไร?

• การเพิ่มก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศมากขึ้น เพิ่มความจุในการดูดซับและแผ่รังสีอินฟราเรดกลับ   ในทางกลับกันนี้เพิ่มขึ้นแนวโน้มที่จะติดอยู่และกระจายความร้อน ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก .  ก๊าซเรือนกระจกอาจจะเพิ่มขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศโดยกระบวนการทางธรรมชาติหลายอย่าง แต่ปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาที่ผ่านมาคือการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลของมนุษย์   การเผาไหม้ ของถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาตินับว่าเป็นตัวการหลักในการเพิ่มระดับคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นถึง 40% จากการสังเกตในช่วง 150 ปีที่ผ่านมา   สิ่งนี้เพิ่มก๊าซเรือนกระจกและมีความเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิของโลกโดยเฉลี่ย ระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้น ภาวะมหาสมุทรเป็นกรด และและพายุที่รุนแรงมากขึ้น   วิธีจำกัดการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศขณะนี้ถือว่าเป็นคำถามที่สำคัญที่สุดคำถามหนึ่งในด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อการอยู่รอดและความผาสุขของสัตว์หลายพันธุ์รวมถึงวัฒนธรรมของมนุษย์ทั่วโลก

7-วัฏจักรออกซิเจน

สิ่งที่ทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกมีเอกลักษณ์คืออะไร?

• ออกซิเจนเป็นธาตุปฏิกิริยา สูงที่มีประมาณ 21% ใน ชั้นบรรยากาศของโลก หรือกลุ่มก๊าซปกคลุมซึ่งห่อหุ้มโลกในรูปแบบก๊าซโดยมีสูตรคือ O2.  เนื่องจากธาตุนี้มีแนวโน้มเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีได้ง่าย แง่มุมชั้นบรรยากาศของเราในเรื่องนี้นับเป็นเรื่องที่ผิดปกติ  โลกเป็นเพียงดาวเคราะห์เดียวที่มีจำนวนมากของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ และนี่คือสาเหตุหลักเกิดมาเป็นวัฏจักรของออกซิเจนระหว่างทางชีวภาคและชั้นบรรยากาศ  อย่างไรก็ตาม O2 ยังสามารถสร้างขึ้นในชั้นบรรยากาศโดยกระบวนการโฟโตไลซิส ซึ่งเป็นพันธะเคมีของโมเลกุลไอน้ำ (H2O) ในชั้นบรรยากาศสองโมเลกุล หรือ ไนตรัสออกไซด์ (N2O) ถูกสลายโดยใช้พลังงานจาก รังสีอัลตราไวโอเลต จากดวงอาทิตย์เพื่อให้ผลิตก๊าซออกซิเจน   การโฟโตไลซิสของน้ำยังผลิตไฮโดรเจนอีกด้วย ในขณะที่การโฟโตไลซิสของไนตรัสออกไซด์จะผลิตไนโตรเจน  ออกซิเจนที่ได้จากชั้นบรรยากาศในระหว่างกระบวนเผาไหม้ จะเปลี่ยนแปลงทางเคมีไปเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

• โฟโตไลซิสของ O2 เองก็อาจเกิดขึ้นได้  ในกรณีนี้ โมเลกุลของก๊าซออกซิเจนที่แบ่งออกเป็นอะตอมออกซิเจนสองอะตอม สามารถรวมตัวกับโมเลกุลอื่น ๆ ของก๊าซออกซิเจนให้ผลิตโอโซน (O3).  บรรยากาศชั้นถัดขึ้นไปมีชั้นโอโซนเสถียร ซึ่งปกป้องการสร้างความเสียหายส่วนใหญ่ที่มาจากรังสีอัลตราไวโอเลตจากชั้นไบโอสเฟียร์หรือชีวภาคของโลก  โอโซนอาจก่อตัวใกล้กับพื้นผิวโลกผ่านการเผาไหม้ และสามารถกลายเป็นส่วนประกอบหมอกควันที่มีปฏิกิริยาสูงและอันตราย  แหล่งของโอโซนในชั้นบรรยากาศจึงเป็นกำหนดว่ามันจะเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตราย

ออกซิเจน-องค์ประกอบสำคัญในชั้นไบโอสเฟียร์หรือชั้นชีวภาค

• สิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิกทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นบนบกหรือในน้ำต่างมีความต้องการออกซิเจนจากชั้นบรรยากาศ หรือละลายในชั้นอุทกภาคหรือไฮโดรสเฟียร์ เพื่อการหายใจซึ่งเป็นกระบวนการการสร้างพลังงานสำหรับใช้งานทางชีวภาพโดยสลายน้ำตาลกลูโคสใไปเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ  แหล่งของน้ำตาลกลูโคสอาจมาจากการบริโภคสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ จากการสลายของเสียทางชีวภาพหรือสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว หรือแม้แต่การสังเคราะห์แสงโดยตรง  ซึ่งได้แก่ พืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรีย จะทำทั้งการสังเคราะห์แสงและการหายใจ  การสังเคราะห์แสงยังหมายถึงการที่ออกซิเจนจะถูกส่งกลับไปสู่ชั้นบรรยากาศหรือชั้นอุทกภาค เพราะเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานแสงในการแยกน้ำเป็นออกซิเจน  พลังงานที่ผลิตโดยกระบวนการนี้จะใช้ในการตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปแบบของน้ำตาลกลูโคส  การปล่อยออกซิเจนในระหว่างการสังเคราะห์แสงเป็นการผลิตออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดและอธิบายได้ว่าทำไมระดับของก๊าซนี้จึงสูง

เราจะพบออกซิเจนในชั้นเปลือกโลกได้หรือไม่?

• อาจจะแปลก แต่ทว่า เปลือกโลก หรือขอบเปลือกหินของโลกเป็นคลังเก็บออกซิเจนใหญ่ที่สุดของบนโลก โดยมีมากกว่า 99% ของอะตอมออกซิเจนทั้งหมด   ออกซิเจนเปลือกโลกปริมาณเล็กน้อยพบในรูปของก๊าซ ตัวอย่าง มันอาจถูกขังอยู่ในฟองอากาศขณะที่แมกม่าเย็นและแข็งตัว  อะตอมออกซิเจนอาจจะรวมอยู่ในแร่ธาตุด้วยเช่นกัน เช่น แคลไซท์ (CaCO3) ที่มีออกซิเจนอยู่มาก  คุณสมบัติที่น่าสนใจของเปลือกโลกคือธาตุเหล็กอิสระหรือแร่ที่มีธาตุเหล็กที่สัมผัสกับอากาศอาจจะใช้ออกซิเจนจากชั้นบรรยากาศในช่วงที่มีสภาวะทางเคมี การก่อ เป็นสนิมซึ่งเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของเหล็กออกไซด์

6-วัฏจักรไนโตรเจน

ทำไมวัฎจักรไนโตรเจนถึงสำคัญ?b>

• ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลกในชั้นบรรยากาศชั้นของก๊าซรอบดาวเคราะห์  นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของ biosphereหรือโดเมนของสิ่งมีชีวิตเพราะอยู่ในทางชีววิทยาโมเลกุล DNA RNA และโปรตีน  แม้จะมี ความอุดมสมบูรณ์ของไนโตรเจนในบรรยากาศอย่างไรก็ตามมันไม่สามารถนำมาได้อย่างง่ายดายขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต  ไนโตรเจนถือว่าเป็นปัจจัยจำกัดในการผลิตทางชีวภาพ  วัฏจักรของไนโตรเจนข้าม "ช่อง" ที่แตกต่างกันหรือสิ่งแวดล้อมโดเมนบนโลกจึงเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์

บรรยากาศวิธีที่สามารถ ไนโตรเจนถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร?

• ไนโตรเจนในบรรยากาศส่วนใหญ่พบในรูปแบบของก๊าซไนโตรเจน (N2)ซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางเคมี  ปริมาณน้อยสามารถแปลงเป็น แอมโมเนียNH3) “คงที่” มีประโยชน์ทางชีวภาพรูปแบบของไนโตรเจนจากฟ้าผ่าและการไหม้ หรือการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือ วัสดุทางชีวภาพ  ด้านอุตสาหกรรม การผลิตปุ๋ยแก้ไขไนโตรเจนมากกว่าปีละกว่าสองแหล่งนี้รวมกัน  แบคทีเรียบางชนิด มีความสามารถในการการตรึงทางชีวภาพ ของไนโตรเจน  ในพืชตระกูลฝักเป็นจำนวนมากเช่นเมล็ดถั่วและถั่วมีความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนในขณะที่เชื้อแบคทีเรียอื่น ๆ มีชีวิตอยู่อย่างอิสระในดิน  โดยไม่คำนึงถึงรูปแบบของการตรึงแอมโมเนีย และรูปแบบที่เป็นกรดของมันแอมโมเนียม (NH4+) เข้าสู่Biosphereผ่านแบคทีเรียและพืช

ไนโตรเจนเคลื่อนย้ายภายในBiosphereอย่างไร?

• พืชและแบคทีเรียบางชนิดอาจแปลงแอมโมเนียทางชีวภาพไปยัง ไนไตรท์ (NO2-) และ ไนเตรต (NO3-)ในกระบวนการที่เรียกว่าnitrification  เหล่าอนินทรี, หรือคาร์บอนที่ขาดแคลนทั้งหมดนี้ของไนโตรเจนทางชีวภาพหลอมรวม ในกรดอะมิโนและโปรตีน DNA และ RNA nbsp; อินทรีย์ชีวภาพเหล่านี้ เป็นรูปแบบของไนโตรเจนซึ่ง มีทั้งคาร์บอนและไนโตรเจน สามารถถูกสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในbiosphereใช้และถูกส่งผ่านทางการใช้

• ไนโตรเจนยังสามารถย้ายเข้าไปอยู่ในช่องอื่น ๆ จากBiosphere  ของเสียทางชีวภาพและ สิ่งมีชีวิตที่ตายมีแนวโน้มที่จะต้องดำเนินการโดยตัวย่อยสลายซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะปล่อยแอมโมเนียมายังlithosphere หรือโดเมนของหินและดิน  สิ่งมีชีวิตที่ถูกฝังอยู่ก่อนที่พวกเขาจะสามารถสลายจะเพิ่มรูปแบบอินทรีย์และอนินทรีของไนโตรเจนในดิน  Nitrifying bacteria อาจผลิตไนไตรท์และไนเตรทเกินและพืชตระกูลถั่วอาจแก้ไขไนโตรเจนมากเกินความจำเป็น ในทั้งสองกรณีการปล่อยออกเกินเป็นผลพลอยได้ใน ดิน  ในทางกลับกันdenitrifying bacteria สามารถแปลงไนเตรตกลับไปเป็นรูปแบบที่เป็นก๊าซของไนโตรเจนที่นำไปสู่​​การเคลื่อนไหวของไนโตรเจนจากBiosphereทางชีวภาพไปยังบรรยากาศ

ไนโตรเจนสามารถกลายเป็นปัญหาทางสิ่งแวดล้อมได้หรือ?

• ปริมาณของไนโตรเจนกำหนดโดยมนุษย์ในวันนี้เป็นที่สองเท่านั้น กับปริมาณที่กำหนดโดยชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมดบนโลก  ดังนั้นมนุษย์ได้เพิ่มปริมาณ ไนโตรเจนทางชีวภาพที่มีในระยะเวลาอันสั้น  สิ่งนี้ช่วยเหลือการเจริญเติบโตของพืชผลทางการเกษตร แต่ไนโตรเจนส่วนเกินในเปลือกโลกอาจย้ายเข้าไปอยู่ในhydrosphere  น้ำฝนอาจนำไนโตรเจนอนินทรีเข้าไปใน น้ำบาดาลหรือบริเวณใกล้เคียงทะเลสาบและลำธาร  ระดับสูงของไนโตรเจนในน้ำดื่มสามารถเป็นพิษต่อมนุษย์  ในองค์กรขนาดใหญ่ของน้ำพวกเขาสามารถนำไปสู่ eutrophicationการเจริญเติบโตของสาหร่ายอย่างรวดเร็วและมากเกินไป   ระยะการเจริญเติบโตจะ ตามด้วยการตายขนาดใหญ่และการสลายตัวของสาหร่ายขนาดใหญ่กิน ปริมาณของออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการมีชีวิตอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตสัตว์น้ำอื่น ๆ

• อีกวิธีการหนึ่งที่ไนโตรเจนสามารถกลายเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมคือผ่านการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สกัดจากเปลือกโลก  ไนโตรเจนอยู่ในเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้ที่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศเป็นแอมโมเนียและไนโตรเจนออกไซด์ (NOx)  ไนโตรเจนออกไซด์สามารถมีส่วนร่วมให้เกิดฝนกรดและหมอกควันซึ่งทั้งสองอย่างสามารถเป็นอันตรายต่อBiosphere

5-วัฏจักรคาร์บอน

ทำไมจึงศึกษาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของคาร์บอน?

• คาร์บอนจะพบได้ในทุกสิ่งมีชีวิตและอีกหลายก๊าซสารประกอบคาร์บอนเป็นที่รู้จักกันที่มีอิทธิพลต่อสภาพภูมิอากาศ ดังนั้นองค์ประกอบนี้เป็นสิ่งสำคัญที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์  คาร์บอนเป็นที่รู้จักกัน เพื่อย้ายข้ามโดเมนสิ่งแวดล้อมหลายอย่างหรือ "ช่อง"ในช่วงเวลาและ กระบวนการมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวเหล่านี้แตกต่างอย่างเห็นได้ชัด  กระบวนการหลักและช่องในการเคลื่อนไหวเหล่านี้ประกอบด้วยวัฏจักรคาร์บอน.  วงจรนี้ถือเป็นหนึ่งในธาตุบนโลกที่สำคัญที่สุด

จากบรรยากาศไปยัง Biosphereและในทางกลับกัน

• คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นสารประกอบคาร์บอนที่รู้จักมากที่สุดที่พบใน ชั้นบรรยากาศชั้นกํํ๊าซปกคลุมรอบโลก  ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ย้ายจากบรรยากาศไปยัง biosphereหรือโดเมนของสิ่งมีชีวิต เช่นพืช สาหร่ายและแบคทีเรียบางอย่างดำเนินการสังเคราะห์แสง  พืชรับ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และ "แก้ไข" คาร์บอนในรูปแบบที่เป็นของแข็งโดยใช้พลังงานจาก ดวงอาทิตย์และอะตอมไฮโดรเจนจากน้ำเพื่อสร้างน้ำตาล  น้ำตาลเหล่านี้สามารถนำมาใช้สำหรับการเจริญเติบโต พลังงานหรือ การสืบพันธุ์ เมื่อพืชถูกกิน หรือย่อยสลาย คาร์บอนย้ายไปสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในรูปแบบคงที่  สิ่งมีชีวิตอื่นๆ เหล่านี้ถูกกิน หรือสลายตัวไปอีกผ่านคาร์บอนภายในBiosphereแม้ว่าบางส่วนของ คาร์บอนจะกลับสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างกระบวนการการหายใจของแอโรบิก  ในขั้นตอนนี้น้ำตาลจะแตกไป ให้พลังงานสิ่งมีชีวิต  การสลายของน้ำตาลก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนถูกใช้เพื่อสร้าง น้ำ

เชื้อเพลิงฟอสซิลมาจากไหน?

• อีกวิธีหนึ่งคาร์บอนบางส่วนเป็นยากที่จะสลายอาจจะออกจากBiosphereและกลายเป็นส่วนหนึ่งของ lithosphereหรือโดเมนของกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกี่ยวข้องกับเปลือกหินของโลก  สิ่งมีชีวิตที่ตายอาจจะถูกฝังอยู่อย่างรวดเร็วเกินไปสำหรับ จุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่จะใช้เป็นแหล่งอาหารซึ่งมักจะเก็บคาร์บอนใน biosphere  ให้ความร้อนที่เพียงพอและความดันวัสดุชีวภาพฝังอยู่สามารถแปลงเป็นถ่านหิน น้ำมันและมีเทน (CH4) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่าก๊าซธรรมชาติ  ก๊าซมีเทนจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยตรงโดยทางกิจกรรมทางธรณีวิทยาเช่นภูเขาไฟหรือโดยมนุษย์ กิจกรรมเช่นการทำเหมืองแร่ มันเป็นเรื่องที่ยังผลิตใน biosphere โดย จุลินทรีย์บางอย่าง  พลังงานถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซมีเทนทั้งหมดสามารถปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศเมื่อพวกเขาถูกเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิง ภูเขาไฟยังสามารถปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง 

คาร์บอน ไดออกไซด์มีผลต่อมหาสมุทรอย่างไร?

• ขณะที่บทบาทของคาร์บอนในBiosphereชั้นบรรยากาศ และ ชั้นเปลือกโลกมีความคุ้นเคยกับคนจำนวนมากในบทบาทของคาร์บอนในhydrosphere, หรือโดเมนของของเหลวซึ่งบางครั้งถูกลืม  บางคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศสามารถละลายในน้ำจืดและในมหาสมุทรโดยตรงเพื่อสร้างกรดคาร์บอน(H2CO3)  ในขณะที่ระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น ปริมาณของสารนี้ ที่ละลายในมหาสมุทรของโลกที่ทะเลสาบและลำธารยังเพิ่มขึ้น  อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่รูปแบบละลายเป็นกรดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในท้ายที่สุดลดค่า pH ของ hydrosphere สิ่งมีชีวิตในแม่น้ำจำนวนมากความไวต่อค่า pH  นี่คือความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งมีชีวิตที่สร้างโครงสร้างออกจากแคลเซียมคาร์บอเนตเนื่องจากสารนี้จะสลายภายใต้เงื่อนไขที่เป็นกรดเกินไป  คาร์บอนไดออกไซด์ใน hydrosphere จึงสามารถมีอิทธิพลต่อ Biosphere  โดยรวม วัฏจักรคาร์บอนมีชุดกระบวนการที่ซับซ้อนทั้งหมดที่อาจจะส่งผลกระทบต่อทุกชีวิตบนโลก

4-ประวัติของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ

ประวัติของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ

• เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ได้เป็นเพียงปรากฏการณ์ใหม่ มันเกิดขึ้นทั้งหมดตลอดประวัติศาสตร์ของโลก สำหรับที่ผ่านมาสี่พันล้านปีที่ผ่านมาโลกได้มีช่วงเวลาปกติของอุณหภูมิที่เย็นลงและอบอุ่น ในช่วงระยะเวลาที่อบอุ่นมีน้ำแข็งน้อยมาก ที่แกนโลกและมันยังคงอยู่ร้อนที่เส้นรุ้งที่สูง ในช่วงระยะเวลาเย็นที่เสามีน้ำแข็งถาวร ซึ่ง บ่อยครั้งขยายที่ลงไปต่ำกว่าเส้นรุ้ง ช่วงเย็นจะเรียกว่า ยุคน้ำแข็ง ยุคน้ำแข็งล่าสุดสิ้นสุดวันที่ 10.000 ปีที่ผ่านมาก่อให้เกิดการสูญพันธ์

• หนึ่งในวิธีหลักที่เรารู้ว่าสิ่งที่สภาพภูมิอากาศเป็นเหมือนในอดีตที่ผ่าน คือผ่านแกนน้ำแข็ง ในสถานที่ใกล้เสาเช่นแอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์หิมะและน้ำแข็งสร้างขึ้นในช่วงเวลาหลายปีและชั้นรูปแบบ เป็นกองหิมะขึ้นในช่วงเวลาก่อนหน้านี้จะ อัดและกลายเป็นน้ำแข็ง บรรจุฟองฝุ่นและอากาศที่สามารถบอกเราว่าสภาพภูมิอากาศเป็นเหมือนเวลาที่หิมะตก เจาะลงไปในน้ำแข็งนักวิทยาศาสตร์จะใช้ตัวอย่างหลักการนี้เพื่อศึกษาสิ่งที่สภาพภูมิอากาศเป็นเหมือนในอดีต 

• หนึ่งในหลักการของพวกเขา พวกเขาเจาะเข้าไปในน้ำแข็งลึกพวกเขาสามารถมองย้อนกลับไปในเวลาหนึ่งชิ้นส่วนของข้อมูลที่มีอยู่ในนแกนนำ้แข็งเหล่านี้ ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปออกซิเจนที่แตกต่างกัน ออกซิเจน 16 และออกซิเจน-18 เป็นไอโซโทปที่พบมากที่สุดของออกซิเจนที่พบบนโลก ทั้งสองไอโซโทปเหล่านี้สามารถพบได้ในโมเลกุลของน้ำ แต่ออกซิเจน 16 เป็นเรื่องธรรมดามาก เพราะออกซิเจน 16 มีนิวตรอนน้อยลงและมีน้ำหนักเบากว่าออกซิเจน-18, โมเลกุลของน้ำกับออกซิเจน-16 ระเหยได้ง่ายขึ้น เพราะมันระเหยได้ง่ายขึ้นก็มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกลับเข้ามาในสายฝนและหิมะ สู่พื้นดินและชั้นน้ำแข็งที่ก่อตัวในภายหลัง เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบจำนวนค่อนข้างสูงของออกซิเจน-16 กับออกซิเจน-18 พวกเขาเทียบและรู้ว่าสภาพภูมิอากาศอุ่นในช่วงเวลานั้นเพราะน้ำที่ระเหยง่านขึ้น

• บรรจุแกนน้ำแข็งที่ยังฟองอากาศติดอยู่บอกให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าก๊าซที่ อยู่ในปัจจุบันในบรรยากาศในเวลาชั้นน้ำแข็งถูกสร้างขึ้นมา การปรากฏตัวของก๊าซเรือนกระจกมากขึ้นเช่นก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระบุว่าสภาพภูมิอากาศอุ่นในช่วงเวลานั้น นักวิทยาศาสตร์ยังมองไปที่ปริมาณของฝุ่นละอองในปัจจุบันแกนน้ำแข็ง ฝุ่นบ่งชี้ว่าสภาพภูมิอากาศเป็น windier และทำให้เย็นอีกวิธีหนึ่ง

• นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ผ่านมาก็คือการฟอสซิล นักวิทยาศาสตร์นำตัวอย่างตะกอนจากมหาสมุทรทะเลสาบและที่ดินและการศึกษาพืชและสัตว์ที่เก็บรักษาไว้มี เกสรจากต้นไม้บางอย่างเช่นต้นบีชระบุสภาพภูมิอากาศที่หนาวเย็นในขณะที่เกสรต้นไม้ต่าง ๆ เช่นต้นสนแนะนำอากาศอุ่น นอกจากนี้เรายังสามารถมองต้นไม้แหวนค้นพบสิ่งที่เป็นสภาพภูมิอากาศเช่นในอดีตที่ผ่านมา; แหวนบางระบุปีที่หนาวเย็นที่ต้นไม้ไม่สามารถที่จะเติบโตได้มากในขณะที่แหวนหนาระบุปีที่อบอุ่น 

• ขณะนี้เราอยู่ในยุค Cenozoic เริ่ม 65 ล้านปีที่ผ่านมา สำหรับที่ผ่านมา 800 000 ปีรอบโลกร้อนและความเย็นได้ซ้ำแล้วซ้ำอีกเกี่ยวกับทุก 100,000 ปี ยุคหิน 251-65.5 ล้านปีที่ผ่านมาก็คือตอนที่ไดโนเสาร์อาศัยอยู่และเป็นอุ่นกว่าวันนี้มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้นและปล่อยก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ Paleozoic พ. ศ. เป็น 545-251 ล้านปีที่ผ่านมาและเป็นเย็นโดยทั่วไป ยุค Precambrian มากกว่า 545 ล้านปีที่ผ่านมาก็คือตอนที่ชีวิตแรกเริ่มต้นที่จะสร้างบนโลกและได้มากที่แตกต่างกันภูมิอากาศ บางครั้งมันก็กลายเป็นความอบอุ่นดังนั้นมหาสมุทรน้ำตื้นที่ปกคลุมหลายทวีปและกลายเป็นธารน้ำแข็งเย็นที่อาจจะพบที่เส้นศูนย์สูตร

3-ภูมิอากาศของโลก

ภูมิอากาศโลก

• ปัจจัยสภาพอากาศ หมายถึงระยะสั้น - ระยะยาวของรัฐบรรยากาศและการเปลี่ยนแปลงชั่วขณะ,ทั่วพื้นที่บาง มันเป็นเสียงที่องค์ประกอบต่างๆเช่นอุณหภูมิ,ภัยแล้งฝนและอื่น ๆ อีกมากมายที่เกิดขึ้นในช่วงสั้น ๆ ของเวลา บน มืออื่น ๆ สภาพภูมิอากาศโลกถูกกำหนดในระดับที่กว้างขึ้นอธิบายรูปแบบที่เฉพาะเจาะจงของสภาพอากาศในช่วงเวลาที่ยาวนานของเวลา

• ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่จะกำหนดและรูปร่างภูมิอากาศโลกเป็นดวงอาทิตย์ของเรา รังสีจากดวงอาทิตย์เดินทางผ่านพื้นที่และชั้นบรรยากาศของโลกที่ประมาณ 40% ของมันจะในที่สุดผ่านและการเข้าถึงพื้นผิว ปัจจัยต่างๆเช่นชั้นโอโซนในบรรยากาศทำให้รูปแบบของโล่กับชิ้นส่วนบางอย่างสเปกตรัมของรังสีแสงอาทิตย์แต่นี้ 40% ของพลังงานแสงอาทิตย์เป็นมากกว่าความเพียงพอใน การให้มีเฉลี่ยอุณหภูมิประมาณ 16 o C บนดาวเคราะห์ของเราและดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าการมีชีวิตและการเก็บรักษาสายพันธุ์บนโลก 

• นี้รังสีไม่ถึงพื้นผิวโลกในเครื่องแบบลักษณะเนื่องจากตำแหน่งของดาวเคราะห์และปรากฏการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาของเราและนี้คือว่าทำไมเรามีการเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยอุณหภูมินี้ระหว่างต่างๆสถานที่บนโลก มันควรจะกล่าวถึงโลกที่หมุนไปรอบ ๆเส้นสมมุติที่เชื่อมต่อสองขั้ว (ทางทิศใต้และทิศเหนือ) และผ่าน ใจกลางโลก แกนของการหมุนนี้ไม่ตรง แต่มีมุมเอียงที่เพิ่มขึ้นตลอดศตวรรษที่ผ่านมา (ในขณะแกนเอียงเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 23.4 o) และค่อยๆเพิ่มขึ้นนี้คือเหตุผลว่าทำไมเราจะท้ายที่สุดมีอากาศอบอุ่น ในช่วงฤดู​​ร้อนและฤดูหนาวที่หนาวเย็น นอกจากนี้แกนเอียงของการหมุนในร่วมกับการเคลื่อนไหวเป็นรูปวงรีของโลกรอบดวงอาทิตย์มีหน้าที่สำหรับการสร้างฤดูกาลที่แตกต่าง อย่างไรก็ตามสองครั้งต่อปี ((วิษุวัต) แสงจากดวงอาทิตย์ ความสว่าง เท่ากัน บนซีกโลกเหนือและภาคใต้ทั้งสองและดังนั้นเราจึงมี 12 ชั่วโมงของวันและ 12 ชั่วโมงของคืน 

• ดังนั้นเราได้เรียนรู้ว่าการฉายรังสีแสงอาทิตย์เป็นช่วยให้การใช้พลังงานที่มีอยู่ของเรา อย่างไรก็ตามโลกเป็นโดยตัวเองสูง ระบบการสื่อสาร (หรือเพียงแค่สิ่งมีชีวิต) ที่ จัดสรร พลังงานรอบนี้โลกจึงกำหนดและรูปแบบการสร้างและเขตภูมิอากาศทั่วโลกปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ทำหน้าที่เป็นปั๊มความร้อนเป็นกระแสน้ำในมหาสมุทรต่างๆ. เก็บไว้ในใจเมื่อกลายเป็นน้ำอุ่นแล้วมันจะขยายจึงใกล้กับเส้นศูนย์สูตรโกหกน้ำมากขึ้นในมหาสมุทรนี้จะอบอุ่น มหาสมุทรเป็นเกือบ 70% ของพื้นผิวโลกและดังนั้นพวกเขาสามารถ ถือได้ว่าเป็นหน่วยงานกำกับดูแลอุณหภูมิของดาวเคราะห์ของเรา นอกจากนี้การดำรงอยู่ของเทือกเขาในลักษณะก่อความจำเป็นกับโลกรูปแบบภูมิอากาศ ภูเขาบังคับเมฆที่เข้ามาจะเพิ่มขึ้นดังนั้นยั่ว สิ่งที่เรียกว่า เงาฝน ที่ด้านหนึ่งของภูเขาแห้งคล้ายกับทะเลทราย (ด้านใต้ลม) และอื่น ๆ ที่เป็นเปียกและฝนเนื่องจากฝน (ลมข้าง) ปัจจัยอื่น ๆ ที่เล่นบทบาทสำคัญในการปรับสภาพภูมิอากาศโลกที่มีลม,ภูเขาไฟและอื่น ๆ อีกมากมาย

• > การเปลี่ยนแปลงใดๆที่มีศักยภาพในทางดาราศาสตร์,ปัจจัยทางธรณีวิทยาบรรยากาศหรือจะกระตุ้นลอยตามมาในโลก ภูมิอากาศ สภาพภูมิอากาศโลกโดยปกติการเปลี่ยนแปลงในการก้าวช้ามาก แต่ทั้งหมด บ่งชี้แสดงให้เห็นว่าสภาพภูมิอากาศทั่วโลกของเรามีการเปลี่ยนแปลงในอย่างรวดเร็วและ วิธีที่เกี่ยวข้องกับ