Thời tiết&Khí hậu

Thời tiết&Khí hậu
Các khu vực nguồn của các khối không khí toàn cầu.
Khí quyển của Trái Đất không có ranh giới xác định, ngày càng trở nên mỏng hơn và loãng vào
không gian. Ba phần tư khối lượng của khí quyển tập trung trong khoảng 11 km từ bề mặt hành
tinh. Tầng thấp nhất này được gọi là tầng đối lưu, ở đây năng lượng Mặt Trời sẽ đốt nóng nó và bề
mặt đất làm không khí giãn nở. Lớp khí mật độ thấp này bay lên trên, và thay thế vào đó là lớp khí
lạnh hơn, mật độ dày hơn. Kết quả tạo ra sự lưu thông không khí, cơ chế thay đổi thời tiết và khí
hậu thông qua sự phân phối lại nhiệt năng. Các vành đai lưu thông không khí bao gồm gió mậu dịch
ở vùng xích đạo dưới vĩ độ 30° và gió tây hoạt động trong khu vực giữa vĩ độ 30° và 60°.Các hải
lưu cũng là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới khí hậu, đặc biệt là sự luân chuyển nhiệt muối,
phân phối lại nhiệt năng từ các đại dương nằm trên xích đạo về vùng cực.
Hơi nước được sinh ra thông qua việc bốc hơi bề mặt, được vận chuyển bằng chu trình tuần hoàn
trong khí quyển. Khi điều kiện không khí cho phép việc đẩy không khí nóng ẩm lên cao thì lượng
nước này ngưng tụ và rơi xuống bề mặt gọi là giáng thủy. Phần lớn lượng nước này lại được vận
chuyển trở về nơi bốc hơi, thường là các đại dương hoặc các hồ nước, nhờ hệ thống sông ngòi.
Vòng tuần hoàn nước là một hiện tượng cần thiết cho sự sống và là yếu tố tham gia vào hiện tượng
xói mòn địa hình trong suốt các thời kì địa chất. Các hiện tượng giáng thủy có khác biệt rất lớn, từ
vài mét một năm tới chưa đầy một milimét. Sự lưu thông không khí, các đặc điểm địa hình và nhiệt
độ khác nhau giúp xác định lượng giáng thủy trung bình ở mỗi vùng. Trái Đất có thể chia thành các
đới có khí hậu đồng nhất theo vĩ độ. Từ xích đạo đến các cực lần lượt có các kiểu khí hậu: nhiệt đới,
cận nhiệt đới, ôn đới, hàn đới (khí hậu vùng cực). Khí hậu cũng có thể chia dựa trên nhiệt độ và
lượng giáng thủy, với các vùng khí hậu đặc trưng có không khí đồng nhất. Hệ thống phân loại khí
hậu Köppen (sau này được Rudolph Geiger, học trò của Wladimir Köppen, sửa đổi) chia Trái Đất
thành 5 nhóm lớn (khí hậu kiểu nhiệt đới/đại nhiệt, khí hậu khô, khí hậu ôn đới/ trung nhiệt, khí hậu
lục địa/ tiểu nhiệt, khí hậu vùng cực), sau đó lại được chia nhỏ hơn nữa.
Tầng khí quyển trên
Hình ảnh chụp từ trên quỹ đạo cho thấy trăng tròn bị khí quyển Trái Đất làm che mờ một phần. Ảnh
của NASA.
Phía trên tầng đối lưu, bầu không khí được chia thành tầng bình lưu, tầng trung lưu và tầng nhiệt.
Mỗi tầng có một tỉ lệ giảm nhiệt độ theo độ cao khác nhau. Phía trên các tầng này, có tầng ngoài
mỏng dần đi vào từ quyển. Đây là nơi từ trường của Trái Đất tương tác với gió Mặt Trời.

[93]
Một bộ
phận của bầu khí quyển quan trọng cho sự sống là tầng ôzôn, một bộ phận của tầng bình lưu cản các
tia cực tím. Đường Kármán nằm ở độ cao 100 km so với bề mặt Trái Đất là ranh giới giữa khí
quyển và không gian. Dựa trên nhiệt năng, một số phân tử ở rìa ngoài khí quyển của Trái Đất có thể
tự tăng tốc độ đến mức chúng có thể thoát khỏi lực hút của Trái Đất. Quá trình này diễn ra chậm
nhưng không khí vẫn dần dần thoát vào không gian. Bởi hiđrô có khối lượng phân tử thấp, nên
chúng có thể dễ dàng đạt tới vận tốc vũ trụ cấp 2 và chúng có tỉ lệ thoát vào không gian cao hơn hẳn
các loại khí khác. Quá trình rò rỉ hiđrô vào không gian là một yếu tố tham gia vào việc đẩy Trái Đất
từ trạng thái khử lúc đầu sang trạng thái ôxi hóa hiện tại. Sự quang hợp là quá trình cung cấp ôxy tự
do, nhưng người ta tinh rằng sự biến mất của các chất khử như hiđrô là điều kiện cần thiết cho quá
trình tăng lượng ôxy trong bầu khí quyển. Quá trình hiđrô thoát khỏi khí quyển Trái Đất có thể đã
ảnh hưởng giúp cho sự sống phát triển trên hành tinh. Trong khí quyển giàu ôxy hiện tại, phần lớn
hiđrô bị chuyển thành dạng nước trước khi chúng kịp thoát khỏi bầu khí quyển. Thay vào đó, phần
lớn lượng hiđrô mất đi là từ sự phân hủy khí mêtan trong tầng thượng khí quyển.