مقدمه
تاريخچه زمين تنها مطالب بسيار اندکي قبل از يک بيليون سال پيش مي‌داند، ولي پيرو يک رشته حوادث محتمل ارائه مي‌شود. اين نظريه از يک منطقه فعال پژوهشي به جا مانده است. اتمسفر امروزي گاهي به عنوان سومين اتمسفر شناخته مي‌شود. چنانکه ترکيب شيميايي از دو ترکيب قابل ملاحظه شيميايي تشخيص داده شده است. اتمسفر اصلي مقدمتا از هليوم و هيدروژن تشکيل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.
حدود 3.5 بيليون سال پيش سطح زمين به اندازه‌اي سرد شد که پوسته آن شکل گرفت، به شدت بوسيله آتشفشانهايي که بخار ، دي اکسيد کربن و بخار آمونياک آزاد مي‌کردند محصور شد. اين باعث بوجود آمدن اتمسفر دومي شد که مقدمتا شامل دي اکسيد کربن و بخار آب و همراه مقداري نيتروژن و بدون اکسيژن مي‌شد. دومين اتمسفر به عنوان اتمسفر رايج 100 برابر اولين اتمسفر گاز داشت. بطور کلي اين باور وجود دارد که پديده گلخانه‌اي با بالا رفتن مقدار دي اکسيد کربن باعث نگهداري زمين از يخ زدگي مي‌شود.
در طول چند بيليون سال بعد بخار آب از طريق متراکم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقيانوسها شد که شروع به حل کردن دي اکسيد کربن کرد. حدود 50% از دي اکسيد کربن جذب اقيانوسها مي‌شدند. فوتوسنتز گياهان باعث باز شدن و تبديل شدن دي اکسيد کربن به اکسيژن مي‌شد. بيشتر اوقات کربن زيادي در سوختهاي فسيلي ، سنگهاي رسوبي و پوست حيوانات محبوس است. چنانکه اکسيژن آزاد شده براي تشکيل نيتروژن با آمونياک واکنش مي‌دهد؛ افزون بر اين باکتري مي‌تواند آمونياک را به نيتروژن تبديل کند.
به نظر مي‌رسد بيشتر گياهان مهمترين عامل افزايش ميزان اکسيژن هستند. در ابتدا با عنصرهاي مهمي از جمله آهن ترکيب شده ، ولي سرانجام باعث انباشته شدن اکسيژن در جو و همچنين پيشرفت اين نظريه شد. همراه با ظهور لايه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت مي‌شدند. اين اتمسفر نيتروژن _اکسيژن سومين اتمسفر به حساب مي‌آيد.
ديد کلي
جو زمين لايه‌اي از گازها است که که زمين را احاطه کرده‌اند که اين گازها بوسيله جاذبه زمين نگهداشته شده‌اند. جو زمين شامل نيتروژن (78.1%) و اکسيژن (20.9%) همراه مقدار کمي از آرگون (0.9%) ، دي اکسيد کربن (متغير، ولي حدود 0.035%) ، بخار آب و ديگر گازها مي‌شود. جو زمين موجودات روي زمين را از طريق جذب اشعه فرابنفش خورشيد و کم کردن دماي بالاي بين روز و شب محافظت مي‌کند.
مرز دقيقي بين لايه‌هاي مختلف جو وجود ندارد، ولي جو به سرعت با افزايش ارتفاع رقيق مي‌شود و هيچ مرز مشخصي بين جو و فضاي خارج از جو وجود ندارد. 75% از جو زمين تا ارتفاع 11 کيلومتر از سطح سياره وجود دارد. در ايالات متحده کساني که به بالاي 50 مايل (80 کيلومتر) سفر کنند فضانورد شناخته مي‌شوند. ارتفاع 400000 پا (75 مايل يا 120 کيلومتر) جايي است که تأثير قابل توجهي هنگام ورود به آن مي‌گذارد. همچنين ارتفاع 100 کيلومتري يا 62 مايلي به عنوان مرز بين اتمسفر و فضا بطور مکرر استفاده مي‌شود.
دما و لايه‌هاي جوي
دماي جو زمين همراه با ارتفاع تغيير مي‌کند؛ رابطه رياضي بين دما و ارتفاع مابين لايه‌هاي مختلف جو متغير است:
• تراپوسفر ، 0- 7.17 کيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع کم مي‌شود.
• استراتوسفر ، 7.17 - 50 کيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
• مزوسفر ، 50 – 80.85 کيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع کم مي‌شود.
• ترموسفر ، 80.85 - + 640 کيلومتر دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
• اگزوسفر
مرزهاي بين اين مناطق تروپوپوز ، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاري شده‌اند. ميانگين دماي جو در سطح زمين 14 درجه سانتيگراد است.
فشار
فشار جو نتيجه مستقيمي از وزن هواست. اين به اين معني است که به همراه مکان و زمان تغيير مي‌کند چون مقدار (و وزن) هواي بالاي زمين به همراه مکان و زمان تغيير مي‌کند. فشار جوي در اتفاع حدود 5 کيلومتري تقريبا به اندازه 50% سقوط مي‌کند. ميانگين فشار جو در سطح دريا حدود 101.3 کيلو پاسکال است. (حدود 14.7 پوند بر اينچ مربع)
جرم و جرم حجمي
جرم حجمي هوا در سطح دريا حدود 1.2 کيلو گرم بر متر مکعب است. اين جرم حجمي با افزايش ارتفاع کم و به همين صورت فشار آن کاهش مي‌يابد. مجموع جرم جو زمين در حدود 5.1 × 1018 کيلوگرم است که بخش بسيار ناچيزي از کل جرم زمين را تشکيل مي‌دهد. جرم حجمي فشار جو زمين با افزايش ارتفاع تغيير مي‌کنند. اين تغيير تقريبا مي‌تواند نمونه کاربردي Barometric formula باشد.
مناطق مختلف جوي
مناطق جوي به چند طريق نامگذاري مي‌شوند:
• يونوسفر: منطقه‌اي که شامل يونها مي‌شود: تقريبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 کيلومتر.
• اگزوسفر: بالاي يونوسفر ، جايي که جو به طرف فضا رقيق مي‌شود.
• لايه اوزون: يا اوزونوسفر ، حدود 10 - 50 کيلومتري جايي که اوزون استراتوسفري يافت مي‌شود. بايد توجه داشت در داخل اين منطقه اوزون از نظر حجم يک عنصر فرعي است.
• مگنتوسفر: اين منطقه جايي است که ميدان مغناطيسي زمين با بادهاي خورشيدي مقابله مي‌کند. اين لايه براي دهها هزار کيلومتر در فاصله زيادي از خورشيد ادامه دارد.
• کمربندهاي تشعشعي وان آلن: مناطقي هستند که ذرات از طرف خورشيد متراکم مي‌شوند.
منبع: دانشنامه رشد