Bổ trợ kiến thức bài 11 và 12 ,Địa lí 10

Khí quyển Trái Đất
Biểu đồ chiếu khí quyển Trái Đất
Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành tinh Trái Đất và được giữ lại
bởi lực hấp dẫn của Trái Đất. Nó gồm có nitơ (78,1% theo thể tích) và ôxy (20,9%),
với một lượng nhỏ agon (0,9%), điôxít cacbon (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước
và một số chất khí khác. Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp
thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và
đêm.
Bầu khí quyển không có ranh giới rõ ràng với khoảng không vũ trụ nhưng mật độ
không khí của bầu khí quyển giảm dần theo độ cao. Ba phần tư khối lượng khí quyển
nằm trong khoảng 11 km đầu tiên của bề mặt hành tinh. Tại Mỹ, những người có thể
lên tới độ cao trên 50 dặm (80,5 km) được coi là những nhà du hành vũ trụ. Độ cao
120 km (75 dặm hay 400.000 ft) được coi là ranh giới do ở đó các hiệu ứng khí quyển
có thể nhận thấy được khi quay trở lại. Đường Cacman, tại độ cao 100 km (62 dặm),
cũng được sử dụng như là ranh giới giữa khí quyển Trái Đất và khoảng không vũ trụ.
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.
Áp suất
: tầng khí quyển
tầng của khí quyển bao gồm 5 tầng đo là: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng giữa, tầng
ion, tầng khuếch tán.
Thành phần
Thành phần khí quyển Trái Đất.
Thành phần phần trăm của không khí khô theo thể tích - ppmv: phần triệu theo
thể tích.
Chất khí Theo NASA
Nitơ 78,084%
Ôxy 20,946%
Agon 0,9340%
Điôxít cacbon (CO
2
) 365 ppmv

Neon 18,18 ppmv
Hêli 5,24 ppmv
Mêtan 1,745 ppmv
Krypton 1,14 ppmv
Hiđrô 0,55 ppmv
Không khí ẩm thường có thêm
Hơi nước Dao động mạnh; thông thường khoảng 1%
Điôxít cacbon và mêtan cập nhật (năm 1998) theo IPCC bảng TAR 6.1. Tuy nhiên,
theo báo cáo gần đây nhất của các nhà khí tượng Mỹ NOAA vừa ghi nhận 2 thì nồng
độ CO
2
trong bầu khí quyển đã gia tăng tới mức kỷ lục mới. Nồng độ CO
2
cao nhất
đo được khoảng 381 ppmv. Các nhà khí tượng lo ngại đây chính là một nhân tố có
thể gây những thay đổi bất ngờ của khí hậu.
Khối lượng phân tử trung bình của không khí khoảng 28,97 g/mol.
Mật độ và khối lượng
Mật độ của không khí tại mực nước biển là khoảng 1,2 kg/m³. Sự thay đổi tự nhiên
của khí áp ở bất kỳ độ cao nào đều là nguyên nhân của sự thay đổi thời tiết. Sự thay
đổi này là tương đối nhỏ ở các độ cao thấp nhưng là rất lớn ở các độ cao lớn vì sự
thay đổi của bức xạ mặt trời.
Mật độ của khí quyển giảm theo độ cao và có thể mô hình hóa một cách xấp xỉ theo
công thức khí áp. Những công thức có độ chính xác cao hơn được các nhà khí tượng
học và các trung tâm vũ trụ sử dụng để dự báo thời tiết và tính toán tình trạng quỹ
đạo của các vệ tinh.
Tổng khối lượng của bầu khí quyển khoảng 5,1 × 10
18
kg, hay khoảng 0,9 ppm của
khối lượng Trái Đất.

Tỷ lệ phần trăm trên đây được tính theo thể tích. Giả sử các chất khí là những khí lý
tưởng, chúng ta có thể tính toán tỷ lệ theo khối lượng. Khi đó thành phần theo khối
lượng của không khí là 75,523% N
2
, 23,133% O
2
, 1,288% Ar, 0,053% CO
2
,
0,001267% Ne, 0,00029% CH
4
, 0,00033% Kr, 0,000724% He và 0,0000038% H
2
.
Các tầng khí quyển khác
Các khu vực của khí quyển có thể đặt tên theo các cách gọi khác:
• Tầng điện li hay tầng ion — Là khu vực có chứa các ion: Tương đương với
tầng giữa và tầng nhiệt đến độ cao 550 km.
• Tầng ngoài hay ngoại quyển— phía trên tầng điện ly, ở đó khí quyển mỏng
dần vào trong khoảng không vũ trụ.
• Từ quyển — Là khu vực mà từ trường Trái Đất tương tác với gió Mặt Trời. Nó
có thể dài hàng chục nghìn kilômét, với chiếc đuôi dài ngược hướng mặt trời.
• Tầng ôzôn — nằm ở độ cao khoảng 10 - 50 km, tức là trong tầng bình lưu.
Cũng lưu ý rằng ôzôn cũng chỉ là thành phần rất nhỏ của tầng này tính theo thể
tích.
• Thượng tầng khí quyển — Là khu vực của tầng khí quyển phía trên ranh giới
giữa.
• Vành đai bức xạ Van Allen — Là khu vực tập trung của các hạt từ Mặt Trời.
] Sự tiến hóa của khí quyển Trái Đất
Lịch sử của bầu khí quyển Trái Đất trong thời gian một tỷ năm trước đây vẫn chưa

được hiểu rõ lắm. Hiện nay bầu khí quyển Trái Đất vẫn là một đề tài nghiên cứu của
các nhà khoa học.
Bầu khí quyển ngày nay đôi khi vẫn được gọi là "bầu khí quyển thứ ba" trong sự so
sánh về thành phần hóa học so với hai bầu khí quyển trước đây. Bầu khí quyển