Atmosféra

Vrstva plynů, která obklopuje planetu Zemi, se nazývá atmosféra. Často je označována jako plynný obal Země. K planetě je připoutána přitažlivou (gravitační) silou.

Atmosféra je tvořena vzduchem. Suchý vzduch sestává ze 78 % dusíku (\mathrm{N_2}), 21 % kyslíku (\mathrm{O_2}) a z 1 % dalších a vzácných plynů (např. argonu – \mathrm{Ar}, oxidu uhličitého – \mathrm{CO_2}, methanu – \mathrm{CH_4}, helia – \mathrm{He}, ozonu – \mathrm{O_3}, neonu – \mathrm{Ne} aj.). Množství vodní páry v něm je proměnlivé. Pro člověka i jiné organismy je nezbytnou složkou atmosféry kyslík, který vzniká fotosyntézou. Atmosféru mohou mít i jiná vesmírná tělesa, nicméně pouze atmosféra planety Země umožňuje existenci života v jeho současné podobě.

Atmosféra má ochrannou funkci – do určité míry brání před nebezpečným slunečním a kosmickým zářením, před dopadem kosmických těles na povrch Země a udržuje na planetě stálou teplotu.

Udržování teploty na Zemi

Průměrná teplota vzduchu činí 15 °C. Bez vlivu skleníkového efektu by průměrná teplota na Zemi byla o 33 °C nižší, přibližně –18 °C. Skleníkový efekt je tedy proces, který zahřívá povrch planety na teplotu vyšší, než jakou by měl bez přítomnosti atmosféry. Přirozený skleníkový efekt přispívá k přítomnosti podmínek vhodných pro život. Vlivem lidské činnosti však dochází k nadměrnému zahřívání planety (antropogenní skleníkový efekt), a atmosféra planety Země v současné době otepluje rychleji, než je přirozené, což má pozorovatelně negativní vlivy na živé organismy i lidskou společnost.

Počasí a podnebí

V atmosféře probíhají procesy důležité pro fungování planety. Jako okamžitý stav atmosféry na určitém místě se označuje počasí, které zkoumá věda meteorologie. Počasí se může měnit z hodiny na hodinu. Podnebí, neboli klima, je pak dlouhodobý vývoj atmosféry na určitém místě. Na základě typického podnebí pro danou oblast jsou na Zemi vymezovány podnebné pásy – polární (arktický), subpolární (subarktický), mírný, subtropický a tropický. Dlouhodobou podobu atmosféry studuje věda klimatologie.

Tlak vzduchu

Vzduch tvořící atmosféru je hmotný, a proto atmosféra vyvíjí na tlak na zemský povrch. Hodnoty atmosférického tlaku se určují v jednotkách hektopascalech (hPa) nebo „atmosférách“ (kg/cm²). Jako tlakové útvary v atmosféře se označují tlakové níže a tlakové výše. Tlakové níže (cyklony) jsou vyplněny teplejším a lehčím vzduchem. Nejnižší tlak je ve středu cyklony. Tlakové níže s sebou přináší deštivé počasí a oblačnost. Tlakové výše (anticyklóny) obsahují chladnější a těžší vzduch, je s nimi spojeno jasné a slunečné počasí. Ve středu cyklony se je nejvyšší hodnota tlaku vzduchu a směrem od středu anticyklony klesá.

Proudění vzduchu

Proudění vzduchu (respektive vzdušných atmosférických hmot) se označuje jako cirkulace atmosféry. Je závislé na rozložení pevnin a oceánů na Zemi, a také na otáčení Země kolem osy a Slunce. Proudící vzduch se označuje jako vítr. Obecně platí, že vítr proudí z míst s vyšším tlakem do míst s nižším tlakem.

Atmosféra je členěna na několik vrstev, což bývá označováno jako vertikální členitost atmosféry. S rostoucí výškou nad zemským povrchem se mění její vlastnosti – teplota, tlak a hustota vzduchu.

Troposféra

Vrstva nacházející se nejblíže zemskému povrchu se nazývá troposféra (a), zasahuje do výšky 9–17 km. Nejmohutnější je v oblasti rovníku (díky rotaci planety a odstředivé síle), nejméně mocná na zemských pólech. Ve výšce kolem 17 km v ní může teplota dosahovat až –60 °C. Troposféra tvoří v rovníkových oblastech až 90 % hmotnosti celé zemské atmosféry, v oblastech mírného pásu je to kolem 75 % hmotnosti celé atmosféry. V této vrstvě se také vyskytuje většina oblaků a atmosférické vody, létají v ní běžná dopravní letadla. Od další vrstvy troposféru odděluje tropopauza.

Stratosféra

Další vrstvou je stratosféra (b), která se vymezuje mezi 9–50 km výšky. Nachází se v ní ozonosféra chránící Zemi před ultrafialovým (UV) zářením. Ozonosféra obsahuje největší koncentraci ozonu (\mathrm{O_3}). Mezi stratosférou a mezosférou je stratopauza.

Mezosféra

Po stratosféře následuje mezosféra (c) nacházející se ve výšce od 50 do 80–85 km nad povrchem. Od další vrstvy mezosféru odděluje tzv. mezopauza.

Termosféra

Od konce mezosféry do 690 km výšky nad povrchem zasahuje termosféra (d). V této vrstvě atmosféry vzniká polární záře (aurora borealis – na severní polokouli, aurora australis – na jižní polokouli). Od poslední vrstvy je oddělena termopauzou.

Exosféra

Poslední vrstvou je exosféra (e), vnější vrstva zemské atmosféry. Ta plynule přechází do meziplanetárního prostoru. Její nejzazší část se nachází se ve výškách od 20 000 km do 35 000 km, avšak není jasně ohraničená. Proto se výška této poslední vrstvy někdy umisťuje až do 70 000 km nad zemským povrchem.