Nhiệt độ &các tầng khí quyển

Nhiệt độ và các tầng khí quyển
Minh hoạ các tầng khí quyển
Nhiệt độ của khí quyển Trái Đất biến đổi theo độ cao so với mực nước biển; mối quan hệ toán học
giữa nhiệt độ và độ cao so với mực nước biển biến đổi giữa các tầng khác nhau của khí quyển:
• Tầng đối lưu: từ bề mặt trái đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vùng cực là 7-
10km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50°C. Không khí trong
tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay
đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa
đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù, đều diễn ra ở tầng đối lưu.
• Tầng bình lưu: từ độ cao trên tầng đối lưu đến khoảng 50 km, nhiệt độ tăng theo độ cao đạt
đến 0°C. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều
ngang là chính, rất ổn định.
• Tầng trung lưu: từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75°C.
Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh thoảng có một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ
quang.
• Tầng điện li: từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến
2.000°C hoặc hơn. Ôxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện li. Sóng vô
tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ của tầng điện
li mới truyền đến các nơi trên thế giới. Tại đây, do bức xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa
học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO
2
chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau
đó ion hóa thành các ion như NO
+
, O
+
, O
2+
, NO
3
-

, NO
2
-
và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng
điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa.
• Tầng ngoài: từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến
2.500°C. Đây là vùng quá độ giữa khí quyển Trái Đất với khoảng không vũ trụ. Vì không
khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động với tốc độ
cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ.
Do đó tầng này còn gọi là tầng thoát ly. Tuy nhiêt, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt
độ thấp dưới 0°C do mật độ khí là cực kỳ thấp nên sự truyền nhiệt ở mức độ có thể đo đạc
được là rất khó xảy ra.
Ranh giới giữa các tầng được gọi là ranh giới đối lưu hay đỉnh tầng đối lưu, ranh giới bình lưu hay
đỉnh tầng bình lưu và ranh giới trung lưu hay đỉnh tầng trung lưu v.v. ở tầng này có mặt các ion O
+

(<1500km), He
+
(<1500), H
+
(>1500km). Một phần hiđrô của Trái Đất (khoảng vài nghìn tấn/năm)
được tách ra đi vào vũ trụ đồng thời các dòng plasma do môi trường thải ra là bụi vũ trụ (khoảng
2g/km²) cũng đi vào Trái Đất. Giới hạn trên của đoạn khí quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất
khó xác định, ước đoán khoảng 1.000 km. Nhiệt độ trung bình của khí quyển tại bề mặt Trái Đất là
khoảng 14°C.