42597 meteo 3 (2)
Wstęp
Nie wolno powiedzieć, że jesteś niezbędna do życia: ty jesteś sama życiem.
ANTOINE DE SAINT-EXUPERY (1900-1944)
Astronomowie, poszukując śladów życia poza Ziemią, przede wszystkim szukają na innych ciałach niebieskich oznak obecności wody. Jest ona podstawowym elementem warunkującym życie, stanowi bowiem istotny czynnik biologiczny i główną substancję żywej materii. Jak dotąd Ziemia jest jedynym znanym ciałem niebieskim, na którym woda występuje w trzech stanach skupienia: ciekłym, gazowym i stałym1. Tworzy ona wodną powłokę naszej planety, tzw. hydrosferę, obejmującą wody atmosferyczne, powierzchniowe i podziemne.
Pierwszą postacią wody na Ziemi była para wodna znajdująca się w jej atmosferze. Pierwotna atmosfera naszej planety była jednak prawdopodobnie pary wodnej pozbawiona; przypuszcza się, że składała się głównie z wodoru i helu. Atmosfera ta zanikła na skutek do dziś nie do końca poznanych procesów, co do których istnieją tylko mniej lub bardziej uzasadnione hipotezy.
Obecny skład atmosfery jest związany z procesami zachodzącymi we wnętrzu Ziemi i na jej powierzchni. Gdy już utworzyła się skorupa ziemska, ok. 4 mld lat temu, w wyniku silnej działalności wulkanicznej powstała atmosfera o znacznej zawartości dwutlenku węgla, azotu i pary wodnej, a także innych gazów, w tym związków siarki i azotu. Prawdopodobnie atmosfera Ziemi była wtedy podobna do obecnej atmosfery Wenus: dwutlenek węgla stanowił 95%, azot 4%, para wodna 0,1%, inne gazy śladowe 0,9% (Boryczka, 1998). W miarę dalszego stygnięcia kuli ziemskiej i otaczającej ją powłoki gazowej para wodna osiągnęła stan nasycenia i nastąpiła kondensacja - powstały chmury i opady, a w ich wyniku oceany (ok. 3,6 mld lat temu) i inne zbiorniki wodne na powierzchni istniejących wówczas kontynentów. Współczesne badania satelitarne wskazują, że część wody na powierzchni Ziemi może też pochodzić z „kul śnieżnych” spadających tu z komet we wczesnym etapie rozwoju naszej planety.
Powstanie oceanów miało istotny wpływ na dalszą ewolucję atmosfery. Stały się one kolebką życia, gdyż tutaj powstały pierwsze organizmy - początkowo beztlenowe (ok.
2,9 mld lat temu), później tlenowe (organizmy fotosyntetyzujące ok. 2,4 mld lat temu), chronione przez wodę przed zabójczym promieniowaniem ultrafioletowym. Pierwszymi autotrofami, które rozkładały wodę, aby uzyskać wodór, wydzielając tlen, były sinice. Zwiększanie ich liczebności w oceanach powodowało, że ilość wolnego tlenu także rosła. Jego nadmiar w wodzie był uwalniany do atmosfery. Kiedy fotosynteza zaczęła nabierać coraz większego znaczenia, pojawiły się rośliny zielone. Organizmy te produkowały w procesie fotosyntezy tlen, pobierając jednocześnie dwutlenek węgla. Wymiana gazów między wodą i atmosferą prowadziła do zmniejszania w atmosferze ilości dwutlenku węgla przez wiązanie go w skałach osadowych, głównie na dnie oceanów, i wzbogacania jej w tlen. Jego część pod wpływem promieniowania ultrafioletowego uległa fotodysocjacji w ozon, co osłabiło dopływ do powierzchni Ziemi ultrafioletu
0 najmniejszej długości fal, najbardziej aktywnego biologicznie2. Dzięki temu organizmy mogły rozwijać się już na lądzie. Momentem przełomowym w dziejach Ziemi było zatem pojawienie się organizmów fotosyntetyzujących, głównie glonów, które w ciągu milionów lat doprowadziły do obecnego składu atmosfery.
Para wodna, która pozostawała w atmosferze, odegrała również niebagatelną rolę w kształtowaniu warunków na powierzchni Ziemi. Rola ta jest związana ze zdolnością pochłaniania przez parę promieniowania cieplnego; podobne właściwości ma dwutlenek węgla. Obecności tych dwóch gazów w atmosferze ziemskiej zawdzięczamy zjawisko efektu cieplarnianego. Polega on na tym, że atmosfera jest w dużej mierze „przezroczysta” dla krótkofalowego promieniowania słonecznego, natomiast zatrzymuje większą część długofalowego promieniowania własnego Ziemi, zachowuje się więc jak szyba w szklarni. Dzięki temu zjawisku temperatura przy powierzchni Ziemi wynosi ok. 15°C, gdyby brakło atmosfery, wynosiłaby ok. -18°C. Fakt ten jest znany, ale w powszechnej świadomości jest wiązany z obecnością dwutlenku węgla, gdy w rzeczywistości większa część efektu cieplarnianego (wg różnych autorów 60-95%) jest uwarunkowana przez parę wodną, której zawartość w atmosferze jest wielokrotnie większa niż dwutlenku węgla (Lityński, 2006).
Z tego krótkiego przeglądu, pozostającego wszakże na marginesie zasadniczego tematu książki, wynika, że kształtowanie się zarówno składu i temperatury atmosfery, jak
1 hydrosfery na Ziemi stanowiło jeden wspólny proces, któiy doprowadził do wykształcenia się warunków klimatycznych i hydrologicznych panujących współcześnie na naszej planecie.
Warunki te są ze sobą ściśle powiązane. Podstawowy opis zarówno pogody w jakimś dniu, jak klimatu jakiegoś obszaru zawsze zawiera charakterystykę temperatury powietrza oraz informację przynajmniej o opadach atmosferycznych, chociaż często również o zachmurzeniu. Połowa informacji zatem dotyczy elementów meteorologicznych bezpośrednio związanych z wodą. Należy jednak pamiętać, że cechy termiczne masy powietrznej są także uwarunkowane tym, czy napływa ona znad wody czy lądu, zachodzą więc tu także związki pośrednie. Z drugiej strony - występowanie lub brak opadów kształtuje zasoby wód powierzchniowych i podziemnych, a ilość opadów i ich przebieg roczny decydują o ustroju rzek, jezior i wód podziemnych danego obszaru.
12
Woda występuje także na Marsie (para wodna jako istotny składnik jego atmosfery' oraz lód na biegunach i prawdopodobnie jako zmarzlina, brak jest natomiast wody w postaci ciekłej), Wenus (tylko w postaci, pary wodnej w atmosferze) i śladowo w atmosferze Jowisza i Saturna oraz jako lód w płaszczu Urana i Neptuna.
' Największa ilość ozonu znajduje się w stratosferze na wysokości 20-30 km.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
42597 meteo 3 (2) Wstęp Nie wolno powiedzieć, że jesteś niezbędna do życia: ty jesteś sama życiem. A
meteo3 W wypadku psychrometru Augusta, który znajduje się w żaluzjowej klatce meteorologicznej, prz
meteo 4 (2) Procesy zachodzące w atmosferze są przedmiotem badań dwóch nauk: meteorologii i klimatol
meteo 5 (2) 1Woda i powietrze jako substancje1.1. Woda Woda aż do lat 80. XVIII w. była uważna za pi
meteo2 Rys. 2.3. Higrometr włosowy Rys. 2.4. Higrograf Metoda absorpcyjna jest również wykorzystywa
meteo4 Szybkie zmniejszanie się ilości paiy wodnej z wysokością wiąże się nie tylko z oddalaniem od
meteo6 Klimat umiarkowany - przejściowy, górski Klimat podbiegunowy Kys. 2.9. Prz
meteo5 Tab. 3.5. Rodzaje wody w gruncie w zależności od wartości pF (Mercik, 2004) Wartość pF Rod
meteo 1 (2) 12. KLIMAT A WARUNKI HYDROLOGICZNE....................... 221 12.1.
więcej podobnych podstron