Độ dày của khí quyển cách bề mặt Trái đất khoảng 120 km. Tổng khối lượng của không khí trong khí quyển là (5,1-5,3) 10 18 kg. Trong đó, khối lượng của không khí khô là 5,1352 ± 0,0003 10 18 kg, tổng khối lượng của hơi nước trung bình là 1,27 10 16 kg.

đương nhiệt đới

Lớp chuyển tiếp từ tầng đối lưu lên tầng bình lưu, lớp của khí quyển trong đó sự giảm nhiệt độ theo độ cao sẽ dừng lại.

Tầng bình lưu

Lớp khí quyển nằm ở độ cao từ 11 đến 50 km. Một sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ trong lớp 11-25 km (lớp dưới của tầng bình lưu) và sự gia tăng của nó trong lớp 25-40 km từ −56,5 đến 0,8 ° (tầng trên hoặc vùng đảo ngược) là điển hình. Khi đạt đến giá trị khoảng 273 K (gần 0 ° C) ở độ cao khoảng 40 km, nhiệt độ vẫn không đổi ở độ cao khoảng 55 km. Vùng nhiệt độ không đổi này được gọi là tầng tạm dừng và là ranh giới giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu.

Tạm dừng

Lớp ranh giới của khí quyển giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu. Có một mức tối đa trong phân bố nhiệt độ theo chiều dọc (khoảng 0 ° C).

Mesosphere

khí quyển của Trái đất

Ranh giới bầu khí quyển của Trái đất

Khí quyển

Giới hạn trên là khoảng 800 km. Nhiệt độ tăng lên đến độ cao 200-300 km, nơi nó đạt đến giá trị của bậc 1500 K, sau đó nó gần như không đổi ở độ cao lớn. Dưới tác động của bức xạ mặt trời tia cực tím và tia X và bức xạ vũ trụ, không khí bị ion hóa ("đèn cực") - các vùng chính của tầng điện ly nằm bên trong khí quyển. Ở độ cao trên 300 km, oxy nguyên tử chiếm ưu thế. Giới hạn trên của khí quyển phần lớn được xác định bởi hoạt động hiện tại của Mặt trời. Trong các giai đoạn hoạt động thấp - ví dụ, trong năm 2008-2009 - có một sự giảm đáng kể về kích thước của lớp này.

Nhiệt độ

Vùng của khí quyển phía trên nhiệt khí quyển. Trong vùng này, sự hấp thụ bức xạ mặt trời là không đáng kể và nhiệt độ thực tế không thay đổi theo độ cao.

Exosphere (hình cầu tán xạ)

Lên đến độ cao 100 km, khí quyển là một hỗn hợp khí đồng nhất, trộn đều. Ở các lớp cao hơn, sự phân bố của các chất khí theo chiều cao phụ thuộc vào khối lượng phân tử của chúng, nồng độ của các chất khí nặng hơn giảm nhanh hơn theo khoảng cách từ bề mặt Trái đất. Do mật độ khí giảm, nhiệt độ giảm từ 0 ° C ở tầng bình lưu xuống -110 ° C trong tầng trung lưu. Tuy nhiên, động năng của các hạt riêng lẻ ở độ cao 200–250 km tương ứng với nhiệt độ ~ 150 ° C. Trên 200 km, các dao động đáng kể về nhiệt độ và mật độ khí được quan sát thấy theo thời gian và không gian.

Ở độ cao khoảng 2000-3500 km, ngoại quyển dần dần đi vào cái gọi là gần chân không vũ trụ, chứa đầy các hạt khí liên hành tinh rất hiếm, chủ yếu là các nguyên tử hydro. Nhưng khí này chỉ là một phần của vật chất liên hành tinh. Phần còn lại bao gồm các hạt giống như bụi có nguồn gốc sao chổi và thiên thạch. Ngoài các hạt giống như bụi cực kỳ hiếm, bức xạ điện từ và phân tử có nguồn gốc mặt trời và thiên hà thâm nhập vào không gian này.

Tầng đối lưu chiếm khoảng 80% khối lượng của khí quyển, tầng bình lưu chiếm khoảng 20%; khối lượng của tầng trung lưu không quá 0,3%, của nhiệt quyển nhỏ hơn 0,05% tổng khối lượng của khí quyển. Dựa vào tính chất điện trong khí quyển, người ta phân biệt tầng trung tính và tầng điện ly. Hiện tại người ta tin rằng bầu khí quyển mở rộng đến độ cao 2000-3000 km.

Tùy thuộc vào thành phần của khí trong khí quyển, chúng phát ra bầu không khí và dị quyển. dị quyển- Đây là khu vực mà trọng lực ảnh hưởng đến sự phân tách của các chất khí, vì sự trộn lẫn của chúng ở độ cao như vậy là không đáng kể. Do đó theo thành phần thay đổi của dị quyển. Bên dưới nó là một phần hỗn hợp, đồng nhất của khí quyển, được gọi là khí quyển. Ranh giới giữa các lớp này được gọi là động cơ phản lực cánh quạt, nó nằm ở độ cao khoảng 120 km.

Các đặc tính sinh lý và các đặc tính khác của khí quyển

Đã ở độ cao 5 km so với mực nước biển, một người không được đào tạo sẽ bị đói oxy và nếu không thích ứng, hiệu suất của một người sẽ giảm đáng kể. Đây là nơi kết thúc vùng sinh lý của khí quyển. Việc thở của con người trở nên bất khả thi ở độ cao 9 km, mặc dù ở độ cao khoảng 115 km, bầu khí quyển có chứa oxy.

Bầu khí quyển cung cấp cho chúng ta lượng oxy cần thiết để thở. Tuy nhiên, do áp suất tổng của khí quyển giảm khi bạn lên độ cao, áp suất riêng phần của oxy cũng giảm theo.

Trong các lớp không khí hiếm, sự truyền âm thanh là không thể. Lên đến độ cao 60-90 km, vẫn có thể sử dụng lực cản không khí và lực nâng để bay khí động học có điều khiển. Nhưng bắt đầu từ độ cao 100-130 km, các khái niệm về số M và rào cản âm thanh quen thuộc với mọi phi công sẽ mất đi ý nghĩa: vượt qua đường Karman có điều kiện, vượt ra ngoài khu vực bắt đầu chuyến bay đạn đạo hoàn toàn, mà chỉ có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng các lực phản ứng.

Ở độ cao trên 100 km, bầu khí quyển cũng bị tước đi một đặc tính đáng chú ý khác - khả năng hấp thụ, dẫn và truyền nhiệt năng bằng đối lưu (tức là bằng phương pháp trộn không khí). Điều này có nghĩa là các yếu tố khác nhau của thiết bị, dụng cụ của trạm vũ trụ quỹ đạo sẽ không thể được làm mát từ bên ngoài theo cách thường làm trên máy bay - với sự hỗ trợ của máy bay phản lực và bộ tản nhiệt không khí. Ở độ cao như vậy, cũng như trong không gian nói chung, cách duy nhất để truyền nhiệt là bức xạ nhiệt.

Lịch sử hình thành khí quyển

Theo lý thuyết phổ biến nhất, bầu khí quyển của Trái đất đã có ba thành phần khác nhau theo thời gian. Ban đầu, nó bao gồm các khí nhẹ (hydro và heli) thu được từ không gian liên hành tinh. Cái gọi là bầu không khí chính(khoảng bốn tỷ năm trước). Ở giai đoạn tiếp theo, hoạt động núi lửa tích cực dẫn đến sự bão hòa của khí quyển với các khí không phải hydro (carbon dioxide, amoniac, hơi nước). Đây là cách bầu khí quyển thứ cấp(khoảng ba tỷ năm trước ngày của chúng ta). Bầu không khí này đã được phục hồi. Hơn nữa, quá trình hình thành khí quyển được xác định bởi các yếu tố sau:

• rò rỉ khí nhẹ (hydro và heli) vào không gian liên hành tinh;
• các phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển dưới tác động của bức xạ tia cực tím, phóng điện sét và một số yếu tố khác.

Dần dần, những yếu tố này đã dẫn đến sự hình thành bầu không khí cấp ba, được đặc trưng bởi hàm lượng hydro thấp hơn nhiều và hàm lượng nitơ và carbon dioxide cao hơn nhiều (được hình thành do phản ứng hóa học từ amoniac và hydrocacbon).

Nitơ

Sự hình thành một lượng lớn nitơ N 2 là do quá trình oxy hóa khí quyển amoniac-hydro bởi oxy phân tử O 2, bắt đầu đến từ bề mặt hành tinh do kết quả của quá trình quang hợp, bắt đầu từ 3 tỷ năm trước. Nitơ N 2 cũng được giải phóng vào khí quyển do quá trình khử nitrat và các hợp chất chứa nitơ khác. Nitơ bị ôxy hóa bởi ôzôn thành NO trong tầng cao của bầu khí quyển.

Nitơ N 2 chỉ tham gia vào các phản ứng trong các điều kiện cụ thể (ví dụ, trong quá trình phóng điện sét). Quá trình oxy hóa nitơ phân tử bằng ozon trong quá trình phóng điện được sử dụng với số lượng nhỏ trong công nghiệp sản xuất phân bón nitơ. Nó có thể bị oxy hóa với mức tiêu thụ năng lượng thấp và được chuyển đổi thành dạng hoạt động sinh học bởi vi khuẩn lam (tảo lam) và vi khuẩn nốt sần hình thành sự cộng sinh của rhizobial với cây họ đậu. phân xanh.

Ôxy

Thành phần của khí quyển bắt đầu thay đổi hoàn toàn với sự ra đời của các sinh vật sống trên Trái đất, là kết quả của quá trình quang hợp, kèm theo sự giải phóng oxy và hấp thụ carbon dioxide. Ban đầu, oxy được dành cho quá trình oxy hóa các hợp chất bị khử - amoniac, hydrocacbon, dạng sắt chứa trong đại dương, v.v ... Vào cuối giai đoạn này, hàm lượng oxy trong khí quyển bắt đầu tăng lên. Dần dần, một bầu không khí hiện đại với các đặc tính oxy hóa hình thành. Vì điều này gây ra những thay đổi nghiêm trọng và đột ngột trong nhiều quá trình xảy ra trong khí quyển, thạch quyển và sinh quyển, nên sự kiện này được gọi là thảm họa Oxy.

khí trơ

Ô nhiễm không khí

Gần đây, con người đã bắt đầu ảnh hưởng đến sự tiến hóa của khí quyển. Kết quả của các hoạt động của ông là sự gia tăng đáng kể liên tục hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển do quá trình đốt cháy nhiên liệu hydrocacbon được tích lũy trong các kỷ nguyên địa chất trước đây. Một lượng lớn CO 2 được tiêu thụ trong quá trình quang hợp và được các đại dương trên thế giới hấp thụ. Khí này đi vào khí quyển do sự phân hủy của đá cacbonat và các chất hữu cơ có nguồn gốc động thực vật, cũng như do núi lửa và các hoạt động sản xuất của con người. Trong hơn 100 năm qua, hàm lượng CO 2 trong khí quyển đã tăng 10%, với phần chính (360 tỷ tấn) đến từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Nếu tốc độ đốt cháy nhiên liệu tiếp tục tăng thì trong 200-300 năm tới lượng CO 2 trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi và có thể dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu.

Quá trình đốt cháy nhiên liệu là nguồn chính của các khí ô nhiễm (СО ,, SO 2). Lưu huỳnh đioxit bị ôxy hóa bởi ôxy trong khí quyển thành SO 3 trong khí quyển trên, lần lượt tương tác với hơi nước và amoniac, và tạo thành axit sunfuric (H 2 SO 4) và amoni sunfat ((NH 4) 2 SO 4) trở lại bề mặt của Trái đất ở dạng cái gọi là. mưa axit. Việc sử dụng động cơ đốt trong dẫn đến ô nhiễm không khí đáng kể với các oxit nitơ, hydrocacbon và các hợp chất chì (tetraetyl chì Pb (CH 3 CH 2) 4)).

Ô nhiễm sol khí của bầu khí quyển được gây ra bởi cả các nguyên nhân tự nhiên (núi lửa phun trào, bão bụi, các giọt nước biển cuốn theo và phấn hoa thực vật, v.v.) và do hoạt động kinh tế của con người (khai thác quặng và vật liệu xây dựng, đốt nhiên liệu, sản xuất xi măng, v.v.) .). Việc loại bỏ các hạt rắn vào khí quyển với quy mô lớn mạnh mẽ là một trong những nguyên nhân có thể gây ra biến đổi khí hậu trên hành tinh.

Xem thêm

• Jacchia (mô hình khí quyển)

Ghi chú

Liên kết

Văn chương

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov"Sinh học vũ trụ và y học" (tái bản lần thứ 2, có sửa đổi và bổ sung), M .: "Prosveshchenie", 1975, 223 trang.
2. N. V. Gusakova"Hóa học về môi trường", Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 với ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A.Địa hóa học khí tự nhiên, M., 1971;
4. McEwen M, Phillips L. Hóa học của khí quyển, M., 1978;
5. Wark K., Warner S.Ô nhiễm không khí. Nguồn và kiểm soát, trans. từ tiếng Anh., M .. 1980;
6. Giám sát ô nhiễm nền của môi trường tự nhiên. Trong. 1, L., 1982.

Trái đất
Lịch sử Trái đất	Tuổi của Trái đất Lịch sử địa chất của Trái đất Quy mô thời gian Địa chất Lịch sử sự sống trên Trái đất Thời kỳ tồn tại của Trái đất Mờ nhạt nghịch lý Mặt trời trẻ Thuyết tác động khổng lồ Dòng thời gian tiến hóa
Địa lý và địa chất	Úc Châu Á Nam Cực Châu Phi Châu Âu Bắc Mỹ Nam Mỹ Đại Tây Dương Ấn Độ Dương Ấn Độ Dương Bắc Băng Dương

CẤU TRÚC CỦA ATMOSPHERE

Khí quyển(từ tiếng Hy Lạp khác ἀτμός - hơi nước và σφαῖρα - quả bóng) - một lớp vỏ khí (địa quyển) bao quanh hành tinh Trái đất. Bề mặt bên trong của nó bao phủ thủy quyển và một phần vỏ trái đất, trong khi bề mặt bên ngoài của nó giáp với phần gần Trái đất của không gian bên ngoài.

Tính chất vật lý

Độ dày của khí quyển cách bề mặt Trái đất khoảng 120 km. Tổng khối lượng của không khí trong khí quyển là (5,1-5,3) 10 18 kg. Trong đó, khối lượng của không khí khô là (5.1352 ± 0.0003) 10 18 kg, tổng khối lượng của hơi nước trung bình là 1,27 10 16 kg.

Khối lượng mol của không khí khô sạch là 28,966 g / mol, mật độ không khí trên mặt biển xấp xỉ 1,2 kg / m 3. Áp suất ở 0 ° C trên mực nước biển là 101,325 kPa; nhiệt độ tới hạn - -140,7 ° C; áp suất tới hạn - 3,7 MPa; C p ở 0 ° C - 1,0048 10 3 J / (kg K), C v - 0,7159 10 3 J / (kg K) (ở 0 ° C). Độ hòa tan của không khí trong nước (theo khối lượng) ở 0 ° C - 0,0036%, ở 25 ° C - 0,0023%.

Đối với "điều kiện bình thường" ở bề mặt Trái đất được lấy: mật độ 1,2 kg / m 3, áp suất khí quyển 101,35 kPa, nhiệt độ cộng thêm 20 ° C và độ ẩm tương đối 50%. Các chỉ số điều kiện này có giá trị kỹ thuật thuần túy.

Cấu trúc của khí quyển

Khí quyển có cấu trúc phân lớp. Các lớp của khí quyển khác nhau về nhiệt độ không khí, mật độ của nó, lượng hơi nước trong không khí và các đặc tính khác.

Tầng đối lưu(tiếng Hy Lạp cổ đại τρόπος - "biến", "thay đổi" và σφαῖρα - "quả bóng") - tầng thấp hơn, được nghiên cứu nhiều nhất của khí quyển, cao 8-10 km ở vùng cực, lên đến 10-12 km ở vĩ độ ôn đới, ở xích đạo - 16-18 km.

Khi tăng lên trong tầng đối lưu, nhiệt độ giảm trung bình 0,65 K sau mỗi 100 m và đạt 180-220 K ở phần trên. Lớp trên của tầng đối lưu, trong đó nhiệt độ giảm theo độ cao dừng lại, được gọi là nhiệt đới. Lớp tiếp theo của khí quyển phía trên tầng đối lưu được gọi là tầng bình lưu.

Hơn 80% tổng khối lượng của không khí trong khí quyển tập trung ở tầng đối lưu, nhiễu động và đối lưu rất phát triển, phần chủ yếu là hơi nước tập trung, mây hình thành, mặt trước khí quyển cũng hình thành, xoáy thuận và nghịch lưu phát triển, cũng như các các quá trình xác định thời tiết và khí hậu. Các quá trình xảy ra trong tầng đối lưu chủ yếu là do đối lưu.

Phần của tầng đối lưu mà các sông băng có thể hình thành trên bề mặt trái đất được gọi là tầng điện ly.

đương nhiệt đới(từ tiếng Hy Lạp τροπος - biến, thay đổi và παῦσις - dừng, ngừng) - lớp khí quyển trong đó sự giảm nhiệt độ theo độ cao dừng lại; tầng chuyển tiếp từ tầng đối lưu sang tầng bình lưu. Trong khí quyển trái đất, nhiệt đới nằm ở độ cao từ 8-12 km (trên mực nước biển) ở vùng cực và lên đến 16-18 km trên đường xích đạo. Chiều cao của nhiệt độ cao cũng phụ thuộc vào thời gian trong năm (nhiệt độ cao hơn vào mùa hè so với mùa đông) và hoạt động của xoáy thuận (nó thấp hơn ở lốc xoáy và cao hơn ở các phản vòng)

Độ dày của nhiệt đới từ vài trăm mét đến 2-3 km. Ở các vùng cận nhiệt đới, các đứt gãy nhiệt đới được quan sát thấy do các luồng phản lực mạnh. Các nhiệt đới trên một số khu vực thường bị phá hủy và hình thành lại.

Tầng bình lưu(từ địa tầng tiếng Latinh - sàn, lớp) - một lớp của khí quyển, nằm ở độ cao từ 11 đến 50 km. Một sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ ở lớp 11-25 km (lớp dưới của tầng bình lưu) và sự gia tăng của nó ở lớp 25-40 km từ -56,5 đến 0,8 ° C (lớp trên của tầng bình lưu hoặc vùng đảo ngược) là những điển hình. Khi đạt đến giá trị khoảng 273 K (gần như 0 ° C) ở độ cao khoảng 40 km, nhiệt độ không đổi ở độ cao khoảng 55 km. Vùng nhiệt độ không đổi này được gọi là tầng tạm dừng và là ranh giới giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu. Mật độ của không khí ở tầng bình lưu nhỏ hơn hàng chục và hàng trăm lần so với ở mực nước biển.

Chính trong tầng bình lưu, tầng ozonosphere ("tầng ôzôn") (ở độ cao 15-20 - 55-60 km), là yếu tố quyết định giới hạn trên của sự sống trong sinh quyển. Ozone (O 3) được hình thành do kết quả của các phản ứng quang hóa diễn ra mạnh mẽ nhất ở độ cao ~ 30 km. Tổng khối lượng của O 3 ở áp suất bình thường sẽ là một lớp dày 1,7-4,0 mm, nhưng ngay cả điều này cũng đủ để hấp thụ bức xạ tia cực tím mặt trời có hại cho cuộc sống. Sự phá hủy O 3 xảy ra khi nó tương tác với các gốc tự do, NO, các hợp chất chứa halogen (bao gồm các "freon").

Hầu hết phần bước sóng ngắn của bức xạ tử ngoại (180-200 nm) được giữ lại trong tầng bình lưu và năng lượng của sóng ngắn được biến đổi. Dưới tác động của các tia này, từ trường thay đổi, các phân tử vỡ ra, ion hóa, hình thành khí mới và các hợp chất hóa học khác xảy ra. Những quá trình này có thể được quan sát thấy dưới dạng ánh sáng phía bắc, tia chớp và các sự phát sáng khác.

Ở tầng bình lưu và các tầng cao hơn, dưới tác động của bức xạ mặt trời, các phân tử khí phân ly - thành nguyên tử (trên 80 km thì CO 2 và H 2 phân ly, trên 150 km - O 2, trên 300 km - N 2). Ở độ cao 200-500 km, sự ion hóa các chất khí cũng xảy ra trong tầng điện ly; ở độ cao 320 km, nồng độ của các hạt mang điện (O + 2, O - 2, N + 2) là ~ 1/300 của nồng độ của các hạt trung tính. Trong các lớp trên của khí quyển có các gốc tự do - OH, HO 2, v.v.

Hầu như không có hơi nước ở tầng bình lưu.

Các chuyến bay vào tầng bình lưu bắt đầu vào những năm 1930. Chuyến bay trên khinh khí cầu tầng bình lưu đầu tiên (FNRS-1) mà Auguste Picard và Paul Kipfer thực hiện vào ngày 27 tháng 5 năm 1931 lên độ cao 16,2 km đã được nhiều người biết đến. Máy bay chiến đấu hiện đại và máy bay thương mại siêu thanh bay trong tầng bình lưu ở độ cao thường lên đến 20 km (mặc dù trần động có thể cao hơn nhiều). Khinh khí cầu độ cao bay lên đến 40 km; kỷ lục của khinh khí cầu không người lái là 51,8 km.

Gần đây, trong giới quân sự của Hoa Kỳ, người ta chú ý nhiều đến sự phát triển của các lớp của tầng bình lưu trên 20 km, thường được gọi là "tiền vũ trụ" (Eng. « không gian gần» ). Giả định rằng khí cầu không người lái và máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời (như NASA Pathfinder) sẽ có thể ở độ cao khoảng 30 km trong thời gian dài và cung cấp khả năng quan sát và liên lạc cho các khu vực rất rộng lớn, trong khi vẫn có khả năng phòng không thấp. hệ thống; những thiết bị như vậy sẽ rẻ hơn nhiều lần so với vệ tinh.

Tạm dừng- Tầng của khí quyển, là ranh giới giữa hai tầng, tầng bình lưu và tầng trung lưu. Trong tầng bình lưu, nhiệt độ tăng theo độ cao, và tầng dừng là tầng mà nhiệt độ đạt cực đại. Nhiệt độ của giai đoạn tạm dừng là khoảng 0 ° C.

Hiện tượng này không chỉ được quan sát trên Trái đất, mà còn trên các hành tinh khác có bầu khí quyển.

Trên Trái đất, địa điểm nằm ở độ cao từ 50 - 55 km so với mực nước biển. Áp suất khí quyển bằng khoảng 1/1000 áp suất ở mực nước biển.

Mesosphere(từ tiếng Hy Lạp μεσο- - “giữa” và σφαῖρα - “quả bóng”, “hình cầu”) - lớp khí quyển ở độ cao từ 40-50 đến 80-90 km. Nó được đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ theo chiều cao; nhiệt độ tối đa (khoảng + 50 ° C) nằm ở độ cao khoảng 60 km, sau đó nhiệt độ bắt đầu giảm xuống −70 ° hoặc −80 ° C. Sự giảm nhiệt độ như vậy có liên quan đến sự hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời (bức xạ) của ôzôn. Thuật ngữ này được Liên minh Địa lý và Địa vật lý thông qua vào năm 1951.

Thành phần khí của tầng trung lưu, cũng như của các lớp khí quyển thấp hơn, là không đổi và chứa khoảng 80% nitơ và 20% oxy.

Tầng trung lưu được ngăn cách với tầng bình lưu bên dưới và với tầng nhiệt bên trên bởi tầng trung lưu. Động cơ trung gian về cơ bản trùng với động cơ phản lực cánh quạt.

Các thiên thạch bắt đầu phát sáng và theo quy luật, cháy hoàn toàn trong tầng trung lưu.

Mây dạ quang có thể xuất hiện trong tầng trung lưu.

Đối với các chuyến bay, tầng trung lưu là một loại "vùng chết" - không khí ở đây quá hiếm để hỗ trợ máy bay hoặc khinh khí cầu (ở độ cao 50 km, mật độ không khí nhỏ hơn 1000 lần so với mực nước biển), đồng thời. thời gian quá dày đặc cho các chuyến bay nhân tạo. vệ tinh ở quỹ đạo thấp như vậy. Các nghiên cứu trực tiếp về tầng trung lưu được thực hiện chủ yếu với sự trợ giúp của các tên lửa khí tượng dưới quỹ đạo; Nói chung, tầng trung lưu đã được nghiên cứu tồi tệ hơn so với các tầng khác của khí quyển, liên quan đến việc các nhà khoa học gọi nó là “vũ quyển”.

mesopause

mesopause Lớp khí quyển ngăn cách giữa trung quyển và nhiệt quyển. Trên Trái đất, nó nằm ở độ cao 80-90 km so với mực nước biển. Trong mesopause, nhiệt độ tối thiểu là khoảng -100 ° C. Bên dưới (bắt đầu từ độ cao khoảng 50 km) nhiệt độ giảm theo độ cao, bên trên (lên đến độ cao khoảng 400 km) nhiệt độ lại tăng lên. Mesopause trùng với ranh giới dưới của vùng hấp thụ tích cực tia X và bức xạ tử ngoại có bước sóng ngắn nhất của Mặt Trời. Những đám mây màu bạc được quan sát ở độ cao này.

Mesopause không chỉ tồn tại trên Trái đất mà còn tồn tại trên các hành tinh khác có bầu khí quyển.

Dòng Karman- độ cao trên mực nước biển, được quy ước là ranh giới giữa bầu khí quyển và không gian của Trái đất.

Theo định nghĩa của Fédération Aéronautique Internationale (FAI), Tuyến Karman nằm ở độ cao 100 km so với mực nước biển.

Chiều cao được đặt theo tên của Theodor von Karman, một nhà khoa học người Mỹ gốc Hungary. Ông là người đầu tiên xác định rằng ở khoảng độ cao này, bầu khí quyển trở nên hiếm đến mức hàng không trở nên bất khả thi, vì tốc độ của máy bay, cần thiết để tạo đủ lực nâng, trở nên lớn hơn tốc độ vũ trụ đầu tiên, và do đó, để đạt được tốc độ cao hơn độ cao, nó là cần thiết để sử dụng các phương tiện du hành vũ trụ.

Bầu khí quyển của Trái đất tiếp tục vượt ra ngoài đường Karman. Phần bên ngoài của bầu khí quyển trái đất, ngoại quyển, kéo dài đến độ cao 10.000 km hoặc hơn, ở độ cao như vậy khí quyển chủ yếu bao gồm các nguyên tử hydro có thể rời khỏi khí quyển.

Tiếp cận Tuyến Karman là điều kiện đầu tiên cho Giải thưởng Ansari X, vì đây là cơ sở để công nhận chuyến bay này là chuyến bay vũ trụ.

Tầng bình lưu là một trong những tầng trên của lớp vỏ không khí của hành tinh chúng ta. Nó bắt đầu ở độ cao khoảng 11 km so với mặt đất. Máy bay chở khách không còn bay ở đây nữa và mây hiếm khi hình thành. Ozone nằm ở tầng bình lưu - một lớp vỏ mỏng bảo vệ hành tinh khỏi sự xâm nhập của bức xạ cực tím có hại.

Vỏ không khí của hành tinh

Khí quyển là lớp vỏ khí của Trái đất, tiếp giáp với bề mặt bên trong của thủy quyển và vỏ trái đất. Ranh giới bên ngoài của nó dần dần đi vào không gian bên ngoài. Thành phần của khí quyển bao gồm các khí: nitơ, oxy, argon, carbon dioxide, v.v., cũng như các tạp chất ở dạng bụi, giọt nước, tinh thể nước đá, sản phẩm cháy. Tỷ lệ các phần tử chính của lớp vỏ khí được giữ không đổi. Các trường hợp ngoại lệ là carbon dioxide và nước - lượng của chúng trong khí quyển thường thay đổi.

Các lớp của phong bì khí

Khí quyển được chia thành nhiều lớp, nằm trên lớp kia và có các đặc điểm trong thành phần:

lớp ranh giới - tiếp giáp trực tiếp với bề mặt hành tinh, kéo dài đến độ cao 1-2 km;

tầng đối lưu là lớp thứ hai, ranh giới ngoài nằm ở độ cao trung bình 11 km, hầu như toàn bộ hơi nước của khí quyển đều tập trung ở đây, mây hình thành, hình thành lốc xoáy và phản lốc, nhiệt độ tăng khi độ cao tăng lên;

tropopause - lớp chuyển tiếp, được đặc trưng bởi sự ngừng giảm nhiệt độ;

tầng bình lưu là một lớp kéo dài đến độ cao 50 km và được chia thành ba vùng: từ 11 đến 25 km nhiệt độ thay đổi nhẹ, từ 25 đến 40 - nhiệt độ tăng lên, từ 40 đến 50 - nhiệt độ không đổi ( tạm dừng);

tầng trung lưu kéo dài đến độ cao lên tới 80-90 km;

khí quyển lên tới 700-800 km so với mực nước biển, ở đây ở độ cao 100 km có đường Karman, được lấy làm ranh giới giữa khí quyển và không gian của Trái đất;

Ngoại quyển còn được gọi là vùng tán xạ, ở đây nó mất đi rất nhiều hạt vật chất, và chúng bay vào không gian.

Sự thay đổi nhiệt độ ở tầng bình lưu

Vì vậy, tầng bình lưu là một phần của vỏ khí của hành tinh tiếp nối với tầng đối lưu. Ở đây, nhiệt độ không khí, không đổi trong suốt thời gian nhiệt đới, bắt đầu thay đổi. Chiều cao của tầng bình lưu là khoảng 40 km. Giới hạn dưới là 11 km so với mực nước biển. Bắt đầu từ mốc này, nhiệt độ sẽ có những thay đổi nhỏ. Ở độ cao 25 ​​km, chỉ số sưởi ấm bắt đầu từ từ tăng lên. Ở độ cao 40 km so với mực nước biển, nhiệt độ tăng từ -56,5º đến + 0,8ºС. Hơn nữa, nó vẫn ở gần 0 độ ở độ cao 50-55 km. Khu vực từ 40 đến 55 km được gọi là stratopause, vì nhiệt độ ở đây không thay đổi. Nó là vùng chuyển tiếp từ tầng bình lưu sang tầng trung lưu.

Đặc điểm của tầng bình lưu

Tầng bình lưu của Trái đất chứa khoảng 20% ​​khối lượng của toàn bộ khí quyển. Không khí ở đây hiếm đến mức một người không thể ở lại nếu không có bộ đồ vũ trụ đặc biệt. Thực tế này là một trong những lý do tại sao các chuyến bay vào tầng bình lưu chỉ bắt đầu được thực hiện tương đối gần đây.

Một đặc điểm khác của vỏ khí hành tinh ở độ cao 11-50 km là một lượng hơi nước rất nhỏ. Vì lý do này, các đám mây hầu như không bao giờ hình thành ở tầng bình lưu. Đối với họ, đơn giản là không có vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, hiếm khi có thể quan sát được cái gọi là mây xà cừ, thứ “trang trí” cho tầng bình lưu (ảnh dưới đây) ở độ cao 20-30 km so với mực nước biển. Mỏng, như thể sự hình thành phát sáng từ bên trong có thể được quan sát sau khi mặt trời lặn hoặc trước khi mặt trời mọc. Hình dạng của mây xà cừ tương tự như mây ti hay mây ti.

Tầng ôzôn của trái đất

Đặc điểm phân biệt chính của tầng bình lưu là nồng độ tối đa của ôzôn trong toàn bộ khí quyển. Nó được hình thành dưới tác động của ánh sáng mặt trời và bảo vệ tất cả sự sống trên hành tinh khỏi bức xạ hủy diệt của chúng. Tầng ôzôn của Trái đất nằm ở độ cao 20 - 25 km so với mực nước biển. Các phân tử O 3 phân bố khắp tầng bình lưu và thậm chí tồn tại gần bề mặt hành tinh, nhưng nồng độ cao nhất của chúng được quan sát thấy ở tầng này.

Cần lưu ý rằng tầng ôzôn của Trái đất chỉ có 3 - 4 mm. Đây sẽ là độ dày của nó nếu các hạt của khí này được đặt trong điều kiện áp suất bình thường, ví dụ, gần bề mặt của hành tinh. Ozone được hình thành do sự phân hủy một phân tử oxy dưới tác dụng của bức xạ tia cực tím thành hai nguyên tử. Một trong số chúng kết hợp với một phân tử "chính thức" và ozone được hình thành - O 3.

Người bảo vệ nguy hiểm

Do đó, ngày nay tầng bình lưu là một tầng khí quyển được khám phá nhiều hơn so với đầu thế kỷ trước. Tuy nhiên, tương lai của tầng ôzôn, nếu không có sự sống trên Trái đất, thì vẫn chưa rõ ràng lắm. Trong khi các quốc gia đang giảm sản xuất freon, một số nhà khoa học nói rằng điều này sẽ không mang lại nhiều lợi ích, ít nhất là với tốc độ như vậy, trong khi những người khác nói rằng điều này là không cần thiết, vì hầu hết các chất có hại được hình thành tự nhiên. Ai đúng, thời gian sẽ trả lời.

Cấu trúc của bầu khí quyển Trái đất

Khí quyển là lớp vỏ khí của Trái đất với các hạt sol khí chứa trong nó, chuyển động cùng với Trái đất trong không gian thế giới nói chung và đồng thời tham gia vào quá trình quay của Trái đất. Ở dưới cùng của bầu khí quyển, hầu hết cuộc sống của chúng ta diễn ra.

Hầu như tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta đều có bầu khí quyển riêng, nhưng chỉ có bầu khí quyển của Trái đất mới có thể hỗ trợ sự sống.

Khi hành tinh của chúng ta hình thành cách đây 4,5 tỷ năm, nó dường như không có bầu khí quyển. Bầu khí quyển được hình thành do quá trình phát thải hơi nước của núi lửa trộn với carbon dioxide, nitơ và các chất hóa học khác từ độ sâu của hành tinh trẻ. Nhưng bầu khí quyển chỉ có thể chứa một lượng ẩm hạn chế, vì vậy lượng ẩm dư thừa thông qua quá trình ngưng tụ đã sinh ra các đại dương. Nhưng sau đó bầu không khí không có oxy. Các sinh vật sống đầu tiên có nguồn gốc và phát triển trong đại dương, là kết quả của phản ứng quang hợp (H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2), bắt đầu giải phóng một phần nhỏ oxy, bắt đầu đi vào khí quyển.

Sự hình thành oxy trong bầu khí quyển của Trái đất dẫn đến sự hình thành của tầng ozon ở độ cao khoảng 8 - 30 km. Và do đó, hành tinh của chúng ta đã được bảo vệ khỏi tác hại của quá trình nghiên cứu tia cực tím. Hoàn cảnh này đóng vai trò như một động lực thúc đẩy sự tiến hóa hơn nữa của các dạng sống trên Trái đất, kể từ đó. kết quả của quá trình quang hợp tăng lên, lượng oxy trong khí quyển bắt đầu tăng lên nhanh chóng, góp phần hình thành và duy trì các dạng sống, bao gồm cả trên đất liền.

Ngày nay bầu khí quyển của chúng ta có 78,1% nitơ, 21% oxy, 0,9% argon, 0,04% carbon dioxide. Các phần rất nhỏ so với các khí chính là neon, heli, metan, krypton.

Các phần tử khí chứa trong khí quyển chịu tác dụng của lực hấp dẫn của Trái đất. Và, do không khí có thể nén được, mật độ của nó giảm dần theo chiều cao, đi vào không gian bên ngoài mà không có ranh giới rõ ràng. Một nửa toàn bộ khối lượng của khí quyển trái đất tập trung ở 5 km thấp hơn, 3/4 - ở 10 km thấp hơn, 9 phần mười - ở 20 km thấp hơn. 99% khối lượng của bầu khí quyển Trái đất tập trung dưới độ cao 30 km, và đây chỉ là 0,5% bán kính xích đạo của hành tinh chúng ta.

Ở mực nước biển, số nguyên tử và phân tử trên một cm khối không khí là khoảng 2 * 10 19, ở độ cao 600 km thì chỉ là 2 * 10 7. Ở mực nước biển, một nguyên tử hoặc phân tử di chuyển khoảng 7 * 10 -6 cm trước khi va chạm với một hạt khác. Ở độ cao 600 km, khoảng cách này là khoảng 10 km. Và ở mực nước biển, khoảng 7 * 10 9 vụ va chạm như vậy xảy ra mỗi giây, ở độ cao 600 km - chỉ khoảng một vụ một phút!

Nhưng không chỉ áp suất thay đổi theo độ cao. Nhiệt độ cũng thay đổi. Vì vậy, ví dụ, ở chân một ngọn núi cao, trời có thể khá nóng, trong khi đỉnh núi bị bao phủ bởi tuyết và nhiệt độ ở đó đồng thời xuống dưới mức không. Và đáng để leo bằng máy bay lên độ cao khoảng 10-11 km, vì bạn có thể nghe thấy thông báo rằng nhiệt độ trên mặt đất là -50 độ, trong khi ở bề mặt trái đất thì ấm hơn 60-70 độ ...

Ban đầu, các nhà khoa học cho rằng nhiệt độ giảm dần theo độ cao cho đến khi đạt đến độ không tuyệt đối (-273,16 ° C). Nhưng nó không phải.

Bầu khí quyển của Trái đất bao gồm 4 tầng: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu, tầng điện ly (nhiệt quyển). Sự phân chia thành các lớp như vậy được thực hiện trên cơ sở dữ liệu về sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao. Tầng thấp nhất, nơi nhiệt độ không khí giảm theo độ cao, được gọi là tầng đối lưu. Lớp phía trên tầng đối lưu, nơi nhiệt độ dừng lại, được thay thế bằng đẳng nhiệt và cuối cùng, nhiệt độ bắt đầu tăng lên, được gọi là tầng bình lưu. Lớp phía trên tầng bình lưu nơi nhiệt độ giảm nhanh trở lại là tầng trung lưu. Và, cuối cùng, lớp nơi nhiệt độ tăng trở lại bắt đầu, được gọi là tầng điện ly hay khí quyển.

Tầng đối lưu kéo dài trung bình ở phần dưới 12 km. Đây là nơi thời tiết của chúng ta được hình thành. Những đám mây cao nhất (mây ti) hình thành ở các lớp trên cùng của tầng đối lưu. Nhiệt độ trong tầng đối lưu giảm theo đoạn nhiệt theo độ cao, tức là Sự thay đổi nhiệt độ là do sự giảm áp suất theo độ cao. Đặc điểm nhiệt độ của tầng đối lưu phần lớn được xác định bởi bức xạ mặt trời đến bề mặt Trái đất. Do sự đốt nóng bề mặt Trái đất bởi Mặt trời, các dòng đối lưu và hỗn loạn hướng lên được hình thành, hình thành nên thời tiết. Điều đáng chú ý là ảnh hưởng của bề mặt bên dưới lên các lớp thấp hơn của tầng đối lưu kéo dài đến độ cao xấp xỉ 1,5 km. Tất nhiên, không bao gồm các khu vực miền núi.

Ranh giới trên của tầng đối lưu là tầng nhiệt đới, tầng đẳng nhiệt. Hãy nhớ lại sự xuất hiện đặc trưng của các đám mây dông, trên cùng của nó là một "vòi phun" của các đám mây ti, được gọi là "cái đe". "Cái đe" này chỉ "lây lan" dưới sự tán thưởng, bởi vì do đẳng nhiệt, các dòng không khí đi lên bị suy yếu đáng kể, và đám mây không còn phát triển theo phương thẳng đứng. Nhưng trong những trường hợp đặc biệt, hiếm gặp, các đỉnh của mây vũ tích có thể xâm nhập vào các lớp thấp hơn của tầng bình lưu, vượt qua nhiệt đới.

Chiều cao của điểm dừng chân phụ thuộc vào vĩ độ địa lý. Vì vậy, ở xích đạo, nó ở độ cao khoảng 16 km, và nhiệt độ của nó là khoảng -80 ° C. Ở các cực, nhiệt đới nằm thấp hơn - xấp xỉ ở độ cao 8 km. Nhiệt độ của nó ở đây là -40 ° C vào mùa hè và -60 ° C vào mùa đông. Do đó, mặc dù nhiệt độ cao hơn gần bề mặt Trái đất, nhiệt đới nhiệt đới lạnh hơn nhiều so với ở các cực.

Bầu khí quyển là một trong những thành phần quan trọng nhất của hành tinh chúng ta. Chính cô ấy là người "che chở" cho mọi người khỏi những điều kiện khắc nghiệt của không gian bên ngoài, chẳng hạn như bức xạ mặt trời và các mảnh vỡ không gian. Tuy nhiên, hầu hết mọi người đều chưa biết đến nhiều sự thật về bầu khí quyển.

1. Màu sắc thực của bầu trời

Dù khó tin nhưng bầu trời thực sự có màu tím. Khi ánh sáng đi vào bầu khí quyển, không khí và các hạt nước sẽ hấp thụ ánh sáng, làm phân tán ánh sáng. Đồng thời, màu tím bị phân tán hầu hết, đó là lý do tại sao mọi người nhìn thấy bầu trời xanh.

2. Một yếu tố độc quyền trong bầu khí quyển của Trái đất

Như nhiều người còn nhớ từ thời đi học, bầu khí quyển của Trái đất bao gồm khoảng 78% nitơ, 21% oxy và các tạp chất nhỏ của argon, carbon dioxide và các khí khác. Nhưng ít ai biết rằng bầu khí quyển của chúng ta là bầu khí quyển duy nhất cho đến nay được các nhà khoa học phát hiện (ngoài sao chổi 67P) có oxy tự do. Bởi vì oxy là một loại khí phản ứng cao, nó thường phản ứng với các hóa chất khác trong không gian. Dạng tinh khiết của nó trên Trái đất khiến hành tinh này có thể sinh sống được.

3. Sọc trắng trên bầu trời

Chắc chắn, một số đôi khi tự hỏi tại sao một sọc trắng vẫn còn trên bầu trời phía sau một chiếc máy bay phản lực. Những vệt trắng này, được gọi là tương phản, hình thành khi khí thải nóng và ẩm từ động cơ máy bay trộn với không khí lạnh hơn bên ngoài. Hơi nước từ khí thải đóng băng và có thể nhìn thấy được.

4. Các lớp chính của khí quyển

Bầu khí quyển của Trái đất bao gồm năm lớp chính, tạo nên sự sống trên hành tinh. Tầng đầu tiên trong số này, tầng đối lưu, kéo dài từ mực nước biển đến độ cao khoảng 17 km đến đường xích đạo. Hầu hết các hiện tượng thời tiết đều xảy ra trong đó.

5. Tầng ôzôn

Lớp tiếp theo của khí quyển, tầng bình lưu, đạt độ cao khoảng 50 km tại đường xích đạo. Nó chứa tầng ôzôn, có tác dụng bảo vệ con người khỏi các tia cực tím nguy hiểm. Mặc dù lớp này nằm trên tầng đối lưu, nó thực sự có thể ấm hơn do năng lượng mà nó hấp thụ từ các tia nắng mặt trời. Hầu hết các máy bay phản lực và khinh khí cầu đều bay ở tầng bình lưu. Máy bay có thể bay nhanh hơn trong đó vì chúng ít bị ảnh hưởng bởi trọng lực và ma sát. Bong bóng thời tiết có thể hình dung rõ hơn về các cơn bão, hầu hết chúng xảy ra ở tầng thấp hơn trong tầng đối lưu.

6. Mesosphere

Tầng trung lưu là lớp giữa, kéo dài đến độ cao 85 km so với bề mặt hành tinh. Nhiệt độ của nó dao động khoảng -120 ° C. Hầu hết các thiên thạch đi vào bầu khí quyển của Trái đất đều bốc cháy trong tầng trung lưu. Hai lớp cuối cùng đi vào không gian là khí quyển và ngoại quyển.

7. Sự biến mất của bầu khí quyển

Trái đất rất có thể đã mất bầu khí quyển vài lần. Khi hành tinh bị bao phủ bởi đại dương magma, các vật thể khổng lồ giữa các vì sao đã đâm vào nó. Những tác động này, cũng đã hình thành Mặt trăng, có thể đã hình thành bầu khí quyển của hành tinh lần đầu tiên.

8. Nếu không có khí trong khí quyển ...

Nếu không có các loại khí khác nhau trong bầu khí quyển, Trái đất sẽ quá lạnh đối với sự tồn tại của con người. Hơi nước, carbon dioxide và các khí khác trong khí quyển hấp thụ nhiệt từ mặt trời và "phân phối" nó trên bề mặt hành tinh, giúp tạo ra một khí hậu có thể sinh sống được.

9. Sự hình thành của tầng ôzôn

Tầng ôzôn khét tiếng (và quan trọng là cần thiết) được tạo ra khi các nguyên tử ôxy phản ứng với tia cực tím từ mặt trời để tạo thành ôzôn. Đó là ozone hấp thụ hầu hết các bức xạ có hại từ mặt trời. Mặc dù tầm quan trọng của nó, tầng ôzôn được hình thành tương đối gần đây sau khi có đủ sự sống phát sinh trong đại dương để giải phóng vào khí quyển lượng ôxy cần thiết để tạo ra nồng độ ôzôn tối thiểu.

10. Tầng điện ly

Tầng điện ly được đặt tên như vậy bởi vì các hạt năng lượng cao từ không gian và từ mặt trời giúp hình thành các ion, tạo ra một "lớp điện" xung quanh hành tinh. Khi chưa có vệ tinh, lớp này giúp phản xạ sóng vô tuyến.

11. Mưa axit

Mưa axit, phá hủy toàn bộ khu rừng và tàn phá các hệ sinh thái dưới nước, hình thành trong khí quyển khi lưu huỳnh điôxít hoặc các hạt ôxít nitơ trộn với hơi nước và rơi xuống đất dưới dạng mưa. Các hợp chất hóa học này cũng được tìm thấy trong tự nhiên: lưu huỳnh điôxít được tạo ra trong quá trình phun trào núi lửa, và ôxít nitric được tạo ra khi sét đánh.

12. Lightning Power

Sét mạnh đến mức chỉ cần một lần phóng điện có thể đốt nóng không khí xung quanh lên đến 30.000 ° C.Sét nóng nhanh chóng gây ra sự giãn nở bùng nổ của không khí gần đó, được nghe thấy dưới dạng sóng âm thanh được gọi là sấm sét.

Aurora Borealis và Aurora Australis (Cực quang phương Bắc và Cực quang phương Nam) là do các phản ứng ion diễn ra ở tầng thứ tư của khí quyển, khí quyển. Khi các hạt gió mặt trời tích điện cao va chạm với các phân tử không khí trên các cực từ của hành tinh, chúng phát sáng và tạo ra những màn trình diễn ánh sáng tuyệt đẹp.

14. Hoàng hôn

Hoàng hôn thường trông giống như bầu trời rực cháy khi các hạt nhỏ trong khí quyển tán xạ ánh sáng, phản chiếu nó thành màu cam và vàng. Nguyên tắc tương tự làm cơ sở cho sự hình thành cầu vồng.

Năm 2013, các nhà khoa học phát hiện ra rằng những vi khuẩn nhỏ bé có thể sống sót trên bề mặt Trái đất nhiều km. Ở độ cao 8-15 km so với hành tinh, người ta đã tìm thấy vi khuẩn phá hủy các hóa chất hữu cơ trôi nổi trong khí quyển, "ăn" chúng.

Những người tuân theo lý thuyết về ngày tận thế và nhiều câu chuyện kinh dị khác sẽ được quan tâm tìm hiểu.