Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hversu hátt upp frá jörðu nær lofthjúpurinn?

Lofthjúpur jarðar er þunnt gaslag sem umlykur reikistjörnuna okkar. Hann er að mestu leyti úr nitri og súrefni en inniheldur einnig aðrar gastegundir eins og argon, koltvíoxíð og vatnsgufu. Þessi gasblanda kallast í daglegu tali loft og myndaðist að líkindum fyrir tilstilli eldfjallagufa. Lofthjúpurinn er viðkvæmasti en um leið mikilvægasti hluti jarðarinnar. Hann ver lífið gegn hættulegri geislun frá sólinni og geimnum og viðheldur jöfnu hitastigi en án hans væri lífið óhugsandi.

Lofthjúpurinn er lagskiptur þótt engin föst mörk séu á því hvar hann endar og hvar geimurinn tekur við, en oftast er sagt að þau mörk séu í 100 km hæð. Lofthjúpurinn þynnist eftir því sem ofar dregur og er hann þykkastur næst yfirborði jarðar.

Hitastig lofthjúps jarðar breytist með hæð en lækkar ekki samfellt eftir því sem fjær dregur yfirborðinu. Sé haldið upp frá yfirborðinu lækkar hitinn fyrst, eykst svo, fellur aftur en hækkar á ný. Þau mörk í lofthjúpnum þar sem hitastigið hættir að lækka og eykst á ný eða öfugt kallast hvörf (e. pauses). Lofthjúpur jarðar skiptist í fjögur lög og hvörf þar á milli.


Veðrahvolf (e. troposphere)

Innsta lag lofthjúpsins byrjar við yfirborð jarðar og nær 9 km hæð við pólsvæði jarðar en 12 km hæð við miðbauginn. Innan þessa hvolfs dregur jafnt og þétt úr hitastigi með aukinni hæð, frá 18°C meðaltali við yfirborðið niður í -55°C við veðrahvörfin (e. tropopause), efri mörk þess.

Hitinn frá sólinni hitar yfirborðið sem geislar hitanum aftur frá sér. Hlýnun loftmassans dregur úr þéttleikanum svo loftið rís. Þegar loftmassi rís, minnkar þrýstingurinn svo loftið þenst út og kólnar. Á sama tíma og hlýja loftið rís sekkur kaldara loft og tekur stað þess. Þetta ferli veldur flestum veðrafyrirbrigðum jarðar og dregur hvolfið nafn sitt af því.

Heiðhvolf (e. stratosphere)

Heiðhvolfið tekur við af veðrahvolfinu við veðrahvörfin og teygir sig úr um 10 km hæð upp í tæplega 50 km hæð. Í þessu hvolfi helst hitastigið um það bil jafnt um tíu km vegalengd en hækkar svo hægt og rólega og nær mest um 0°C við heiðhvörfin (e. stratopause), efri mörk heiðhvolfsins.

Heiðhvolfið er svo nefnt vegna þess að í því eru engir iðustraumar og það er frekar stöðugt. Heiðhvolfið blandast ekki við veðrahvolfið undir vegna þess að það liggur ofan á kaldara og þéttara lofti. Mestur hluti ósonsins í lofthjúpnum er að finna í 15 til 30 km hæð innan heiðhvolfsins. Hækkandi hitastig heiðhvolfsins má rekja til þess að óson gleypir í sig geislun sólar.

Miðhvolf (e. mesosphere)

Miðhvolfið tekur við af heiðhvolfinu við heiðhvörfin og teygir sig úr 50 km hæð upp í 85 km hæð. Í þessu hvolfi dregur úr hitastigi með aukinni hæð, það er við frostmark við heiðhvörfin en hefur fallið niður í -85 við miðhvörfin (e. mesopause), efri mörk miðhvolfsins. Miðhvolfið gleypir ekki mikið af sólargeisluninni í sig og kólnar þar af leiðandi. Flestir loftsteinar brenna upp í miðhvolfinu.

Hitahvolf (e. thermosphere)

Hitahvolfið tekur við að miðhvolfinu við miðhvörfin og teygir sig úr 85 km hæð upp í yfir 640 km hæð við hitahvörfin (e. thermopause). Í þessu hvolfi hækkar hitastigið aftur með aukinni hæð vegna þess að gastegundir innan þess gleypa í sig sólarorku. Í hitahvolfinu er hins vegar svo lítið af lofti að jafnvel þótt þar sé nokkuð hár hiti inniheldur loftið mjög lítinn varma (hitastig ræðst af hreyfiorku sameinda og er ekki það sama og varmi; hreyfiorka sameinda í hitahvolfinu er mikil og hitastigið því hátt en þar sem loftið er svo þunnt myndi til dæmis geimfari í geimgöngu í 300 km hæð ekki finna fyrir neinum hita).

Efnasamsetning lofthjúpsins breytist einnig með hæð. Mest er um þyngstu sameindirnar neðst í lofthjúpnum en mest um léttustu sameindirnar í efstu lögunum. Þannig er nitur mest við yfirborðið, þá súrefni, svo helín og efst er mest um vetni, léttasta atómið.

Enn eru ónefnd tvö hvolf, jónahvolfið og úthvolfið:

Jónahvolfið (e. ionosphere)

Innri mörk jónahvolfsins hefjast í 60 km hæð og nær það 400 km hæð og inniheldur þar með stærstan hluta miðhvolfsins og lægri hluta hitahvolfsins. Nafn jónahvolfsins er dregið af því að í þessu hvolfi slítur sólarorkan rafeindirnar af nitur- og súrefnisatómum og breytir þeim í jákvætt hlaðnar jónir.

Jónahvolfið leikur afar mikilvægt hlutverk í samskiptum jarðarbúa þar sem það verkar eins og spegill sem endurvarpar útvarpssendingum og gerir okkur kleift að tala saman yfir langar vegalengdir. Í jónahvolfinu myndast einnig eitt stórkostlegasta fyrirbæri lofthjúpsins, norðurljósin. Norðurljósin verða til þegar hlaðnar agnir (róteindir og rafeindir) frá sólinni ná til jarðar og rekast á jónir jónahvolfsins. Við árekstrana losnar orka sem við sjáum sem stórglæsilega ljósasýningu.

Úthvolfið (e. exosphere)

Úthvolfið teygir sig úr 500 km hæð upp í 10.000 km hæð. Í úthvolfinu eru mestmegnis vetnisatóm en einnig helín, koltívoxíð og súrefnisatóm við neðri mörk þess. Í úthvolfinu losna atóm frá lofthjúpi jarðar og streyma út í geiminn. Úthvolfið er seinasta lag lofthjúpsins áður en milligeimurinn tekur við.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Eftirfarandi spurningu var einnig svarað:
  • Hvað gerir lofthjúpurinn eða til hvers er hann?


Þetta svar er hluti af lengri umfjöllun um lofthjúpinn á Stjörnufræðivefnum og birt hér með góðfúslegu leyfi.

Útgáfudagur

29.9.2010

Spyrjandi

Þórdís Ólöf Sigurjónsdóttir, Sólveig Daðadóttir, Friðný Jónsdóttir, Una Sighvatsdóttir

Höfundur

Tilvísun

Stjörnufræðivefurinn. „Hversu hátt upp frá jörðu nær lofthjúpurinn?“ Vísindavefurinn, 29. september 2010. Sótt 21. september 2017. http://visindavefur.is/svar.php?id=56420.

Stjörnufræðivefurinn. (2010, 29. september). Hversu hátt upp frá jörðu nær lofthjúpurinn? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=56420

Stjörnufræðivefurinn. „Hversu hátt upp frá jörðu nær lofthjúpurinn?“ Vísindavefurinn. 29. sep. 2010. Vefsíða. 21. sep. 2017. <http://visindavefur.is/svar.php?id=56420>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Hljóðmúr

Hljóðhraðinn í lofti er um 340 m/s, en það samsvarar 1.220 km/klst. Þegar farartæki eða aðrir hlutir ná þeim hraða er sagt að þau rjúfi hljóðmúrinn. Hávaðinn sem fylgir flugi yfir hljóðhraða stafar af höggbylgju samþjappaðs lofts. Hljóðmúrinn var fyrst rofinn árið 1947.