Metan, kimyasal formülü CH4 (Karbon ve 4 Hidrojen atomu) olan bileşiktir. Normal sıcaklık ve basınçlarda gaz halinde bulunan metan, kokusuzdur. Doğalgazın bir bileşenidir ve önemli bir yakıttır. Oksijenin varlığında bir mol metanın yanmasıyla bir mol karbondioksit ve iki mol su ve 55.5 MJ/kg ısı açığa çıkar:
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O+55.5 MJ/kg
Atmosfer, gaz yuvarı veya hava yuvarı herhangi bir gök cisminin etrafını saran ve gaz ile buhardan oluşan tabaka.
Oksijen atom numarası 8 olan ve O harfi ile simgelenen kimyasal elementtir. Oksijen ismi Yunanca ὀξύς (oxis - "asit", tam anlamıyla "keskin", asitlerin acı tadı kastedilir) ve -γενής (-genēs) ("üretici", tam anlamıyla "sebep olan şey") köklerinden gelmektedir, çünkü isimlendirildiği zamanlarda tüm asitlerin oksijen içerikli olduğu sanılırdı. Standart şartlar altında, elementin iki atomu bağlanarak çok soluk mavi renkte, kokusuz, tatsız, diatomik yapıdaki, O2 formülüne sahip dioksijen gazını oluşturur.
Stratosfer, troposferdan başlayarak 50 km yüksekliğe kadar uzanır. İçerdiği ozon (O3) molekülleri Güneş'ten gelen morötesi ışınları soğurarak bu katmanın ısınmasına yol açar. Bu nedenle, tropopoz düzeyinde -50 °C ile -60 °C arasında olan sıcaklık stratosferin alt kesimlerinde her kilometrede 1 °C, üst kesimlerinde ise her kilometrede 3 °C kadar artarak stratosferin üst sınırı olan stratopozda 0 °C düzeyine kadar yükselir. Bu sıcaklık dağılımı, stratosferin hava akımlarının son derece az olduğu bir tabaka olarak korunmasını sağlar. Bu özellik, stratosfer düzeyinde oluşan kirliliğin kalıcı/çok uzun süreli olabilmesi gibi bir duruma sebep olabilmektedir. Bu tabakada sıcaklık yükseklikle artar. Bundaki en büyük etken, en önemli sera gazlarından biri olan ozonun atmosferdeki konsantrasyonunun büyük bölümünün bu tabakada olmasıdır. Güneş ışınları ozon tarafından emilerek bu tabakanın ısınmasına sebep olur.
Buzul çağı ya da buz çağı, Dünyanın ve atmosferinin sıcaklığının uzun süren dönem boyunca azalarak kıtasal, kutup ve alp buzullarının genişlemesi ve varlığını sürdürmesidir. Dünyanın iklimi, gezegende buzulların olmadığı sera dönemleri ile buzul çağları arasında gidip gelir. Dünya halen Kuvaterner buzullaşması içindedir. Buzul çağındaki soğuk iklimin bireysel darbeleri buzul dönemi ve buzul çağındaki aralıklı sıcak dönemlere ise buzullararası denir.
Sera gazları, Dünya'nın yüzeyi, atmosferi ve bulutları tarafından yayılan kızılötesi radyasyon spektrumu dahilinde belirli dalga boylarındaki radyasyonu emen ve yayan, atmosferin hem doğal hem de antropojenik gaz hâlindeki bileşenleridir. Bu özellikleri nedeniyle, sera etkisine neden olurlar. Su buharı (H2O), karbondioksit (CO2), nitröz oksit (N2O), metan (CH4) ve ozon (O3) başlıca sera gazlarıdır. Sera gazları olmadan, Dünya yüzeyinin ortalama sıcaklığı mevcut ortalama olan 15 °C yerine yaklaşık -18 °C olurdu.
Sera etkisi, bir gezegenin atmosferinden gelen radyasyonun, gezegenin yüzeyini normalden daha yüksek bir sıcaklığa ulaştırarak ısıtması sürecine denir.
Dünya, giren enerji kazançlarını ve çıkan enerji kayıplarını içeren bir enerji bütçesine sahip fiziksel bir sistem olarak incelenebilir. Gezegenimiz yaklaşık olarak dengededir. Girenlerin toplamı neredeyse çıkanların toplamına eşittir.
İklim değişiklikleri, bilimsel olarak klimatoloji dalına göre incelenen bir tür atmosferik ya da astronomik değişikliklerdir.
Kartopu Dünya hipotezi, 650 milyon yıl önce gerçekleşen bir buzul çağında, tüm Dünya yüzünün en az bir defa olmak üzere, tamamen ya da neredeyse bütünüyle buz tabakalarıyla örtülüp donduğunu ve bir kartopuna dönüştürdüğünü öne sürer. 'Kartopu Dünya' olarak adlandırılan bu dönemde yeryüzü, okyanuslar da dahil olmak üzere tamamen kar ve buzla örtülüydü. Jeoloji bilim topluluğu, genelde buzul kökenli olarak kabul edilen tropikal enlemlerdeki tarih öncesi dönemlere ait tortul sedimentleri ve jeolojik kayıtlardaki diğer gizemli özellikleri en iyi şekilde açıkladığı için genel olarak bu hipotezi kabul eder. Bu modele karşıt görüş bildiren uzmanlar ise küresel buzullaşmaya dair jeolojik kanıtların etkilerinin buz veya sulu karlı bir okyanusun jeolojik fizibilitesine imkân vermediğini ve bu denli donmuş koşullardan bir çıkışın da pek mümkün olmayacağını öne sürerler. Dünyanın tam bir kartopu olup olmadığı veya ince bir ekvatoral çizgide suların, en azından mevsimlere bağlı olarak olsa da açık kalabildiği bir sulu kar görünümünde mi olduğu gibi henüz birçok cevaplanmamış sorular mevcuttur.
Kömür ormanları, geç Karbonifer devri sonu (yeni adıyla Pensilvanyan dönemi(en)) ile Permiyen döneminde tropikal bölgelere kadar uzanan sulak alanların içinde kalan kara parçalarıydı. Kömür ormanları ismini, bu kara parçaların daha sonra kömüre dönüşecek olan muazzam çok sayıda torf tortuları içermesi dolayısıyla almıştır. Bu muazzam miktarlardaki torfların içinde bulunan karbon ise fotosentezin mevcut karbondioksit moleküllerini ayrıştırmasıyla ortaya çıkmıştır. Bu ayrışmada ortaya çıkan oksijenin de önemli ölçüde PpO2(en) değerini artırarak atmosfere girdiği düşünülür. Bir tahmine göre bu değer % 35 olup modern günümüz yusufçuklara göre dev boyutlara sahip olan Meganeure(en) örneğinde görüldüğü gibi hayvanların oksijen kaynağı olarak havayı daha kolay soluyabilmelerini sağlamıştır.
Karbon döngüsü, ekosistemdeki canlıların yapısını oluşturan en önemli elementlerden biri karbondur. Karbon, canlılardaki bütün organik bileşiklerin yapısında bulunur.
Paleoklimatoloji, doğrudan ölçümlerin alınmadığı iklimlerin incelenmesidir. Araçsal kayıtlar Dünya tarihinin yalnızca küçük bir bölümünü kapsadığından, eski iklimin yeniden inşası, doğal çeşitliliği ve mevcut iklimin evrimini anlamak için önemlidir. Paleoklimatoloji, kayalar, tortular, sondaj delikleri, buz tabakaları, ağaç halkaları, içinde korunmuş verileri elde etmek için Dünya ve yaşam bilimlerinden çeşitli PROXY yöntemlerini kullanır. Vekilleri tarihlendirme teknikleriyle birleştirilen bu paleoiklim kayıtları, Dünya atmosferinin geçmiş durumlarını belirlemek için kullanılır.
Ayrışma, çözünme veya günlenme, yerkabuğunu oluşturan kayaçların yüzey kısımlarında fiziksel ve kimyasal etkenlerle meydana gelen değişimlerdir. Bu etkenlerin yanında atmosferdeki gazlar, sıcaklık, su, organizmalar da ayrışmada etkilidir.
Kuvaterner'de İklim Değişmeleri'ne ve Kuaterner'de görülen iklim bilgilerine paleoklimatoloji verilerini kullanarak ulaşalır. Kuaterner, içinde bulunduğumuz zamandan 2.58 milyon yıl önce başlamış olan ve hala devam eden jeolojik devirdir. Paleoklimatoloji; tüm dünya tarihi ölçeğinde yapılan iklim değişiklikleri çalışmasıdır. Öncelikle kaya tortuları, buz tabakaları, mercan kabukları ve fosillerin içinde korunmuş verileri elde etmek için dünya ve yaşam bilimleri çeşitli yöntemler kullanır; daha sonra bu verileri dünyanın çeşitli iklim bölgelerinde atmosferik sistemin son durumlarını belirlemek için kullanır.
Bir stadial buz cağında buzul ve buzullar arası dönemleri ayıran daha düşük sıcaklıklara sahip dönemdir. Bu dönemler yetersiz süreli veya yoğunluğu olan buzul dönemleridir. Stadial dönemler küçük buz çağı içindeki Genç Dryas ve Yaşlı Dryas'dır.
Buzullar arası dönem, buzul çağındaki art arda buzul dönemlerini ayıran binlerce yıllık sıcak küresel ortalama sıcaklığın jeolojik bir aralığıdır. Mevcut Holosen yaşlı buzullar arası oluşum yaklaşık 11.700 yıl önce Pleistosen'in sonunda başladı.
Antroposen, insanoğlunun Dünya'ya olan etkisinin en üst düzeylere çıktığı Sanayi Devrimi’nden bugüne olan süreç ve devam edecek bu duruma İnsan Çağı da denen döneme verilen isim. Çünkü Dünya artık geri döndürülmesi çok zor bir sürece girmiştir. Yani bir anlamda insanlık önceleri Dünya'dan etkilenirken bu etkileşimi Dünya üzerinde baskın hale gelmiştir. Nitekim Dünya'nın tarihsel sürecine baktığımızda milyon yıllarla ifade edilirken Antroposen’in son üç yüzyıllık bir sürece tekabül ettiğini görmemiz gerçekten de müthiş bir değişimin var olduğunun göstergesidir. Antroposen’in yeni bir çağ olarak nitelendirilmesi bilim insanlarına göre Dünya'nın geri döndürülemez bir değişime girdiği savıdır.
Dünya'nın geleceği konusunda birçok uzun vadeli etmenin muhtelif etkilerine dayanarak biyolojik ve jeolojik çıkarımlar yapılabilir. Bu etmenler Dünya yüzeyindeki kimyayı, gezegenin iç soğuma oranını, Güneş Sistemi'ndeki diğer nesnelerle yerçekimi etkileşimlerini ve Güneş'in parlaklığında sürekli bir artışı içerir. Bu ekstrapolasyondaki belirsiz faktör, gezegende değişimlere neden olabilecek iklim mühendisliği gibi insan teknolojilerinin sürekli etkisidir. Sonuçları beş milyon yıl sürebilecek mevcut Holosen yok oluşuna teknoloji neden olmaktadır. Ayrıca teknolojinin, insanlığın yok olmasına yol açabileceği ve gezegeni, yalnızca uzun vadeli doğal süreçlerden kaynaklı daha yavaş bir evrimsel hıza geri döndürebileceği de düşünülmektedir.
Titan'da yaşam olup olmadığı sorusu; halen bilimsel değerlendirme ve araştırma konusu olarak ucu açık bir sorudur. Titan, Dünya'dan çok daha soğuktur ve yüzeyi sıvı sudan yoksundur, bu da bazı bilim insanlarının Titan'da yaşamı olası görmemesine neden olan etkenlerdendir. Öte yandan, kalın atmosferi kimyasal olarak aktiftir ve karbon bileşikleri bakımından zengindir. Yüzeyde sıvı metan ve etan gövdeleri vardır ve buz kabuğunun altında sıvı halde bir su tabakası olduğu düşünülmektedir; bazı bilim insanları, bu sıvı karışımların Dünya'daki hücre yapısından farklı canlı hücrelerin gelişimi için yaşam alanı sağlayabileceğini düşünüyor.
