Khí quyển Trái Đất: Thành phần cấu tạo, Khí hậu và Thời tiết

Tính chất vật lý của bầu Khí quyển Trái đất

Trái đất là hành tinh duy nhất trong hệ Mặt Trời có bầu khí quyển có thể duy trì sự sống. Bức màn không khí không chỉ chứa không khí mà chúng ta hít thở mà còn bảo vệ chúng ta khỏi những vụ nổ nhiệt và bức xạ phát ra từ Mặt Trời. Nó làm ấm hành tinh vào ban ngày và làm mát nó vào ban đêm.

Bầu khí quyển của Trái đất dày khoảng 300 dặm (480 km), nhưng hầu hết trong số đó chỉ cao 10 dặm (16km). Áp suất không khí giảm theo độ cao. Ở mực nước biển, áp suất không khí khoảng 14,7 pound/inch^2  (1 kg/cm vuông). Ở độ cao 10.000 feet (3 km), áp suất không khí là 10 pound/inch^2 (0,7 kg/cm vuông). Cũng có ít oxy để thở.

Thành phần của không khí

Theo NASA, các loại khí trong khí quyển Trái đất bao gồm:

  • Nitơ – 78 %
  • Oxy – 21 %
  • Argon – 0,93 %
  • Carbon dioxide – 0,04 %
  • Một lượng nhỏ dấu vết của neon, heli, metan, krypton và hydro, cũng như hơi nước

Các lớp khí quyển – Tầng khí quyển dày bao nhiêu?

Bầu khí quyển của Trái đất được chia thành năm lớp chính: tầng ngoài, tầng điện li, tầng trung lưu, tầng bình lưu và tầng đối lưu. Bầu khí quyển tỏa ra trong mỗi lớp cao hơn cho đến khi các khí tan trong không gian.

Không có ranh giới rõ rệt giữa khí quyển và không gian, nhưng có một đường tưởng tượng dài khoảng 62 dặm (100 km) từ bề mặt, được gọi là dòng Karman, thường là nơi mà các nhà khoa học cho rằng bầu không khí tiếp xúc không gian ngoài.

Tầng đối lưu

Tầng đối lưu là lớp gần bề mặt Trái đất nhất. Nó dày từ 4 đến 12 dặm (7-20 km) và chứa một nửa bầu khí quyển của Trái đất. Không khí ấm hơn gần mặt đất và lạnh ở nơi cao hơn. Gần như tất cả hơi nước và bụi trong khí quyển đều ở trong lớp này và đó là lý do tại sao các đám mây được tìm thấy ở đây.

Tầng bình lưu

Tầng bình lưu là lớp thứ hai. Nó bắt đầu ở trên tầng đối lưu và kết thúc khoảng 31 dặm (50 km) so với mặt đất. Ozone có rất nhiều ở đây và nó làm nóng bầu khí quyển đồng thời hấp thụ bức xạ có hại từ Mặt Trời. Không khí ở đây rất khô và ở đây mỏng hơn gấp ngàn lần so với không khí tại mực nước biển. Do đó, đây là nơi máy bay phản lực và bóng bay thời tiết bay.

Tầng trung lưu

Tầng trung lưu khởi điểm 31 dặm (50 km) và kéo dài đến 53 dặm (85 km) cao. Đỉnh của tầng quyển, được gọi là mesopse, là phần lạnh nhất của khí quyển Trái đất, với nhiệt độ trung bình khoảng âm 130 độ F (âm 90 độ C). Lớp này khó để nghiên cứu.

Máy bay phản lực và bóng bay thời tiết không đủ cao để vươn tới, các vệ tinh và tàu con thoi không gian quỹ đạo lại quá cao. Các nhà khoa học cho biết rằng các thiên thạch bị đốt cháy trong lớp này.

Tầng điện ly

Tầng điện ly kéo dài từ khoảng 56 dặm (90 km) đến giữa 310 và 620 dặm (500 và 1.000 km). Nhiệt độ có thể lên tới 2.700 độ F (1.500 C) ở độ cao này. Tầng điện ly được coi là một phần của bầu khí quyển Trái đất, nhưng mật độ không khí thấp đến mức hầu hết lớp này là thứ thường được coi là không gian bên ngoài.

Trên thực tế, đây là nơi các tàu con thoi bay và là nơi Trạm vũ trụ quốc tế quay quanh Trái đất. Đây cũng là lớp mà hiện tượng cực quang xảy ra. Các hạt tích điện từ không gian va chạm với các nguyên tử và phân tử trong tầng nhiệt điện, kích thích chúng vào trạng thái năng lượng cao hơn.

Các nguyên tử làm giảm năng lượng dư thừa này bằng cách phát ra các photon ánh sáng, mà chúng ta thấy là Aurora Borealis và Aurora Australis đầy màu sắc là những ví dụ điển hình.

Tầng ngoài, lớp cao nhất, cực kỳ mỏng và là nơi khí quyển hòa vào không gian bên ngoài. Nó bao gồm các hạt hydro và heli phân tán rất rộng.

Khí hậu và thời tiết

Trái đất có thể hỗ trợ nhiều loại sinh vật vì khí hậu khu vực đa dạng, bao gồm từ cực lạnh ở hai cực đến nhiệt đới ở Xích đạo. Khí hậu khu vực thường được mô tả là thời tiết trung bình ở một nơi trong hơn 30 năm. Khí hậu của một khu vực thường được mô tả, ví dụ, như nắng, gió, khô hoặc ẩm ướt.

Chúng cũng có thể mô tả thời tiết ở một nơi nhất định, nhưng trong khi thời tiết có thể thay đổi chỉ trong vài giờ, khí hậu thay đổi trong một khoảng thời gian dài hơn.

Khí hậu toàn cầu của Trái đất là trung bình của khí hậu khu vực. Khí hậu toàn cầu đã nguội lạnh và ấm lên trong suốt lịch sử. Ngày nay, chúng ta đang thấy sự nóng lên nhanh chóng khác thường. Sự đồng thuận trong giới khoa học là hiệu ứng khí nhà kính, đang gia tăng vì các hoạt động của con người, và sinh nhiệt trong khí quyển.

Trái đất, sao Kim và sao Hỏa

Để hiểu rõ hơn về sự hình thành và thành phần của Trái đất, đôi khi các nhà khoa học so sánh hành tinh của chúng ta với sao Kim và sao Hỏa. Cả ba hành tinh này đều có đá trong tự nhiên và là một phần của hệ Mặt Trời phía bên trong, có nghĩa là chúng ở giữa Mặt Trời và vành đai tiểu hành tinh.

Sao Kim có bầu khí quyển carbon dioxide gần như hoàn toàn, với dấu vết của nitơ và axit sulfuric. Tuy nhiên, hành tinh này cũng có hiệu ứng nhà kính đâu đó trên bề mặt của nó. Tàu vũ trụ phải được tăng cường mạnh mẽ để chịu đựng được áp lực nghiền (nặng hơn 90 lần so với Trái đất) và nhiệt độ giống như lò nướng (872 Fahrenheit hoặc 467 Celsius), được tìm thấy trên bề mặt của nó.

Những đám mây cũng dày đến mức bề mặt không nhìn thấy được trong ánh sáng khả kiến (là một phần của quang phổ điện từ được mắt con người có thể nhìn thấy). Do không có nhiều ánh sáng Mặt Trời chiếu tới bề mặt, điều này có nghĩa là sao Kim không có sự thay đổi nhiệt độ đáng kể theo mùa.

Sao Hỏa cũng có bầu khí quyển chủ yếu là carbon dioxide, với dấu vết của nitơ, argon, oxy, carbon monoxide và một số loại khí khác. Trên hành tinh này, bầu khí quyển mỏng hơn khoảng 100 lần so với Trái đất – một tình huống rất khác so với quá khứ cổ đại, khi bằng chứng địa chất cho thấy nước từng chảy trên bề mặt hơn 4,5 tỷ năm trước.

Các nhà khoa học cho rằng bầu khí quyển sao Hỏa có thể đã mỏng đi theo thời gian, do Mặt Trời tước đi các phân tử nhẹ hơn trong khí quyển, hoặc do một tác động rất lớn của một tiểu hành tinh hoặc sao chổi đã phá hủy bầu khí quyển một cách thảm khốc.

Sao Hỏa trải qua sự thay đổi nhiệt độ do bị ảnh hưởng bởi lượng ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống bề mặt, điều này cũng tác động đến các khối băng cực của nó (một ảnh hưởng lớn khác đến bầu khí quyển.)

Các nhà khoa học thường xuyên so sánh các “ngoại” hành tinh nhỏ, đá với Trái đất, sao Kim và sao Hỏa để có đánh giá tốt hơn về khả năng sinh sống của sinh vật trên chúng. Định nghĩa được chấp nhận thường xuyên về “khả năng cư trú” là một hành tinh đủ gần ngôi sao để nước lỏng tồn tại trên bề mặt của nó. Quá xa, và nước biến thành băng giá; quá gần, và nước bay hơi.

Tuy nhiên, khả năng cư trú không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách hành tinh, mà còn cả bầu khí quyển của hành tinh, sự biến đổi của hành tinh và các yếu tố khác.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở công tỷ, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu!

Related Articles

Back to top button