Atmosferin Yapısı

Atmosfer, dünyamızı çevreleyen, güneşten gelen enerjinin hızlı bir şekilde uzaya geri dönmesini önleyen ve canlılar için yaşamsal önem taşıyan gaz kütlesine denir. Yerçekimi kuvveti sayesinde Dünya etrafında tutulmaktadır.

Atmosferde birçok gaz vardır. Başlıcaları; azot, oksijen, argon, karbondioksit, metan, su buharıdır. Atmosferdeki en fazla gaz azottur.

Atmosferi Oluşturan Tabakalar

Atmosfer birbirinden farklı kimyasal özelliklere ve değişik sıcaklık profiline sahip çeşitli tabakalardan oluşmaktadır. Atmosferi oluşturan gazlar ise deniz seviyesinden itibaren yaklaşık 1.000 km yukarıya kadar uzanmaktadır. Atmosferin yüzde 99 u 30 km lik bir yükseklikte bulunur. Atmosfer tüm hava dolaşımı, bulutlar ve fırtınalar, kısacası meteorolojik olayların hepsi troposferde, yani en çok 8-13 km’ler arasında olur. Atmosferin sıcaklığının yüksekliğe bağlı değişimi aşağıdaki grafikte verilmiştir.

Deniz seviyesinden yukarıya doğru bir hava sütunu düşünelim. Alt kısımlarda hava daha yoğun ve sıcaklık daha fazladır. Yukarı çıkıldıkça havanın yoğunluğu, sıcaklığı ve basıncı azalır. Yoğunluğun belli bir yüksekliğe kadar değişimi aşağıdaki grafikte verilmiştir.

Dünyamıza gelen güneş enerjisi

Güneşten gelen enerjinin belli bir kısmı yeryüzüne ulaşır. Bu enerji atmosferdeki gazların kinetik enerjisini artırır. Dolayısıyla sıcaklık elde edilir. Güneşten gelen enerji ile hızları artan moleküller aslında uzaya dağılmaları gerekirken yerçekimi kuvveti buna engel olmaktadır. Yer küremiz çok şükür ki atmosferi etrafında tutabilecek kadar bir çekim kuvvetine sahiptir. Eğer bu kuvvet olmasaydı Dünyamız da Ay gibi atmosfersiz olacaktı.

Dünyamız bir harika yaratılmıştır. Hem atmosfere sahip olması, hem atmosferdeki gazların oranı,  hem atmosfere uygulanan yerçekimi kuvvetinin ne az ne çok olması, hem uzaydan gelen zararlı ışınları süzmesi, hem yağmur, fırtına, rüzgâr gibi hava olaylarının meydana gelmesine elverişli olması, hem bize uyguladığı basınç kuvvetinin ne az ne çok olması, hem gündüz güneşi, gece yıldızları görebileceğimiz kalınlıkta ve yoğunlukta olması.

Plazma Nedir?

Langmiur yaklaşık yüzyıl önce iyonize olmuş gaza “plazma adını” vermiştir. Plazma maddenin 4. hali olarak kabul edilir ve pozitif ve negatif yüklü parçacıkların birlikteki hareketlerinin tamamıdır. (Elektronlarını yitirmiş atom çekirdekleriyle serbest kalmış elektronlardan oluşan gaza verilen isim)
Günümüzde henüz plazma fiziği hakkında çok az şey bilinmektedir. Bugüne kadar plazma dalında sadece bir kişinin Nobel Ödülü alması da bunun göstergesidir.
Fakat her yüklü parçacığın bulunduğu iyonize olmuş sistemlere plazma denilmez.

Plazma Halinin Özellikleri

• Çok iyi bilinen iletkendir. Bu plazmayı gaz halinden ayıran en önemli özelliğidir. Bütün maddelerin gaz halleri yalıtkan iken plazma hali elektriği çok iyi iletir. Hatta bu iletkenlik katı hallerden daha iyidirçünkü plazma hali tamamen serbest elektronlara sahiptir.
• Diğer önemli bir özelliği yüksüz gibi olmasıdır. Yani artı ve eksi elektrik yüklü parçacıklar birbirinden bağımsız gibi hareket ederken sistemin bütünüyle yüksüz olmasıdır.
• Birim hacimdeki partikül yoğunluğu da plazmanın bilinmesi gereken bir özelliğidir. Sıcaklığı yüksek olsa da yoğunluğu düşük bir plazma fazla enerji yaymaz.
• Plazmanın en önemli özelliklerinden biri de plazmaya magnetik alan veya elektrik alanıyla etki edebilmesidir. Bu da gerek günlük yaşantımızda gerekse gelecekteki enerji sorununun halledilmesinde önemli bir özelliktir.

Plazma üretildiği yönteme korunma biçimine kullanıldığı aşlana yoğunluğuna basıncına sıcaklığına ve kullanıldığı gazın cinsine göre adlandırılabilir.
Güneş maddenin plazma halidir ve güneş üzerinde sıcaklık milyon Kelvinlerle ifade edilirken yine birer plazma olan mumun ve kibritin alevi ayrıca endüstriyel uygulamalarda kullanılan plazmanın sıcaklığı oda sıcaklığına kadar düşebilir. Yani yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklık olarak ayrılabilir.

Plazma Haline Örnekler ve Bu Örneklerde Plazma Halinin Oluşumu

- Tüm yıldızlar nebulalar ve yıldızlar arası uzay plazma halindeki maddeden oluşur.
- Güneş dev bir plazma küresidir.
- Yıldırım ve Şimşeğin aktığı yol boyunca nötral atom ve moleküller uyarılmış atom ve moleküllerpozitif iyonlar elektronlar ve fotonlardan oluşan çok sıcak bir gaz çorbası haline gelir. Bu hal plazma halidir.
- Kibritin alevi mumun alevi v.s. düşük sıcaklıktaki plazma halidir.
- Düşük sıcaklıktaki bu plazma hallerine termik sıkıştırma uygulayarak altın eritecek sıcaklığa bile getirebiliriz.(1066 0C)

Plazma Teknolojisi
Gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılır. Bu gün bu teknoloji biyolojide kağıt endüstrisinde  uzay endüstrisinde elmas yapımında yarıiletken teknolojisinde elektronik çip yapımında iletişim teknolojisindekaplama teknolojisinde ve kristal büyültmede radar ve füzyon araştırmalarında denenmekte yada kullanılmaktadır.

Enerji Sorunun Çözümünde Plazma
Dünyanın şu anda içinde bulunduğu ve gelecek yıllarda giderek büyüyecek enerji krizine karşı uzmanların önerileri yeni milenyumun ilk birkaç 10 yılı içinde devreye girmesi beklenen nükleer füzyon enerjisi üzerinde yoğunluk kazanmış durumda. Çevre radyoaktif kirlilik bakımından temizyakıt bolluğu nedeni ile de tükenmez bir enerji türü olan füzyon enerjisinin olabildiğince kısa zamanda devreye sokulması amaçlanıyor.
Nükleer füzyon reaktörü için birkaç tip aday üzerinde durulmakta.Bunların içinde şu ana kadar en fazla aşama kaydedilen ve sorunlarının çözümüne en fazla yaklaşılan tip tokamak adı verilen düzeneklerdir.
Tokamakların çalışma esası plazmanın korunmasıdır.
Burada plazmanın en önemli özekliklerinden biri olan plazmaya magnetik alna veya elektrik alanı ile etki edilebilmesi özelliğinden yararlanılmaktadır. Bu etki termik sıkıştırmada olduğu gibi tüm çevresinden yapılarak plazmanın kesitini küçültmekle mümkündür. Böylece plazmanın sıcaklığı arttırılmış olur.
Tokamak düzeneklerinde plazma halinde H He ve B gibi hafif elementlerden oluşmuş yakıtlar yuvarlak pasta kalıbı yada geometrideki adı ile torus biçimindeki bir kap içinde bir transformatörün tek sarımlı kısmı ikinci sargısı aracılığı ile korunuyor. Transformatörün tora paralel birinci sargısı ile birlikte hem plazma akımı oluşturuluyor hem de oluşan plazma dirençsel şekilde ısıtılıyor.Plazma içindeki hafif çekirdeklerin birleşerek daha ağır çekirdekler oluşturması ve bu yolla enerji açığa çıkarılması için plazmanın çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması ve soğumaması için duvardan yalıtılıp uzun süre sıcak halde kalması ve böylece nükleer füzyon reaksiyonlarının kesintisiz bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekiyor.Bu yola şuana kadar 250 milyon Kelvinlik sıcaklığa erişilmiştir. Ancak bu reaktörlerde yeterli parçacık yoğunluğuna ulaşılamadığından şu ana kadar hidrojeni helyuma çevirmek mümkün
olmamıştır.

Kaynak