Bầu khí quyển của trái đất bao gồm 78 nitơ. Cấu trúc thẳng đứng của khí quyển
Phải nói rằng cấu trúc và thành phần của bầu khí quyển Trái đất không phải lúc nào cũng có giá trị không đổi trong thời kỳ phát triển này hay thời kỳ phát triển khác của hành tinh chúng ta. Ngày nay, cấu trúc thẳng đứng của phần tử này, có tổng “độ dày” 1,5-2,0 nghìn km, được thể hiện bằng một số lớp chính, bao gồm:
- Tầng đối lưu.
- Đương nhiệt đới.
- Tầng bình lưu.
- Stratopause.
- Tầng trung lưu và tầng trung lưu.
- Nhiệt quyển.
- Tầng ngoài.
Các yếu tố cơ bản của khí quyển
Tầng đối lưu là một lớp trong đó người ta quan sát được các chuyển động theo chiều thẳng đứng và chiều ngang mạnh mẽ; điều kiện khí hậu. Nó kéo dài 7-8 km tính từ bề mặt hành tinh ở hầu hết mọi nơi, ngoại trừ các vùng cực (ở đó lên tới 15 km). Ở tầng đối lưu, nhiệt độ giảm dần, khoảng 6,4°C theo mỗi km độ cao. Chỉ báo này có thể khác nhau tùy theo vĩ độ và mùa khác nhau.
Thành phần của bầu khí quyển Trái đất trong phần này được thể hiện bằng các yếu tố sau và tỷ lệ phần trăm của chúng:
Nitơ - khoảng 78 phần trăm;
Oxy - gần 21 phần trăm;
Argon - khoảng một phần trăm;
Carbon dioxide - ít hơn 0,05%.
Thành phần đơn lẻ ở độ cao 90 km
Ngoài ra, ở đây bạn có thể tìm thấy bụi, giọt nước, hơi nước, sản phẩm cháy, tinh thể băng, muối biển, nhiều hạt sol khí, v.v. Thành phần này của bầu khí quyển Trái đất được quan sát ở độ cao khoảng 90 km, vì vậy không khí gần giống nhau về thành phần hóa học, không chỉ ở tầng đối lưu mà còn ở các lớp bên trên. Nhưng ở đó bầu khí quyển có những đặc tính vật lý cơ bản khác nhau. Lớp có điểm chung Thành phần hóa học, được gọi là sinh quyển.
Những yếu tố nào khác tạo nên bầu khí quyển của Trái đất? Tính theo tỷ lệ phần trăm (theo thể tích, trong không khí khô) các loại khí như krypton (khoảng 1,14 x 10 -4), xenon (8,7 x 10 -7), hydro (5,0 x 10 -5), metan (khoảng 1,7 x 10 -5) được trình bày ở đây. 4), oxit nitơ (5,0 x 10 -5), v.v. Tính theo phần trăm khối lượng, hầu hết các thành phần được liệt kê là oxit nitơ và hydro, tiếp theo là helium, krypton, v.v.
Tính chất vật lý của các lớp khí quyển khác nhau
Tính chất vật lý Tầng đối lưu có liên quan chặt chẽ với sự gần gũi của nó với bề mặt hành tinh. Từ đây, nhiệt lượng mặt trời phản xạ dưới dạng tia hồng ngoại được hướng ngược lên trên, bao gồm các quá trình dẫn nhiệt và đối lưu. Chính vì vậy, với khoảng cách từ bề mặt trái đất nhiệt độ giảm xuống. Hiện tượng này được quan sát cho đến độ cao của tầng bình lưu (11-17 km), sau đó nhiệt độ gần như không thay đổi cho đến 34-35 km, sau đó nhiệt độ lại tăng lên ở độ cao 50 km (giới hạn trên của tầng bình lưu). . Giữa tầng bình lưu và tầng đối lưu có một lớp trung gian mỏng của tầng đối lưu (lên tới 1-2 km), nơi nhiệt độ không đổi được quan sát phía trên xích đạo - khoảng âm 70 ° C trở xuống. Phía trên các cực, tầng đối lưu “ấm lên” vào mùa hè đến âm 45°C vào mùa đông, nhiệt độ ở đây dao động quanh -65°C.
Thành phần khí của khí quyển Trái đất bao gồm: yếu tố quan trọng, giống như ozon. Có tương đối ít nó ở bề mặt (mười đến lũy thừa sáu âm của một phần trăm), vì khí được hình thành dưới tác động của ánh sáng mặt trời từ oxy nguyên tử vào phần trên bầu không khí. Trong đó, tầng ozone nhiều nhất ở độ cao khoảng 25 km, toàn bộ “màn chắn ozone” nằm ở các khu vực từ 7-8 km ở hai cực, từ 18 km ở xích đạo và có tổng diện tích lên tới 50 km tính từ mặt đất. bề mặt của hành tinh.
Bầu khí quyển bảo vệ khỏi bức xạ mặt trời
Thành phần không khí trong bầu khí quyển Trái đất đóng vai trò rất quan trọng trong việc bảo tồn sự sống, vì mỗi cá nhân nguyên tố hóa học và các tác phẩm đã giới hạn quyền truy cập thành công bức xạ năng lượng mặt trời bề mặt trái đất và con người, động vật và thực vật sống trên đó. Ví dụ, các phân tử hơi nước hấp thụ hiệu quả hầu hết mọi phạm vi bức xạ hồng ngoại, ngoại trừ những chiều dài trong khoảng từ 8 đến 13 micron. Ozone hấp thụ bức xạ cực tím có bước sóng lên tới 3100 A. Không có lớp mỏng (trung bình chỉ 3 mm nếu đặt trên bề mặt hành tinh), chỉ có nước ở độ sâu hơn 10 mét và các hang động ngầm nơi bức xạ mặt trời không tầm với có thể có người ở.
0 độ C ở tầng bình lưu
Giữa hai cấp độ tiếp theo khí quyển, tầng bình lưu và tầng trung lưu, có một lớp đáng chú ý - tầng bình lưu. Nó gần tương ứng với độ cao cực đại của tầng ozone và nhiệt độ ở đây tương đối dễ chịu cho con người - khoảng 0°C. Phía trên tầng bình lưu, trong tầng trung lưu (bắt đầu ở đâu đó ở độ cao 50 km và kết thúc ở độ cao 80-90 km), nhiệt độ lại giảm xuống khi khoảng cách từ bề mặt Trái đất ngày càng tăng (đến âm 70-80 ° C). ). Các thiên thạch thường bốc cháy hoàn toàn ở tầng trung lưu.
Trong tầng nhiệt - cộng thêm 2000 K!
Thành phần hóa học của khí quyển Trái đất trong tầng nhiệt điện (bắt đầu sau giai đoạn trung lưu từ độ cao khoảng 85-90 đến 800 km) xác định khả năng xảy ra hiện tượng như làm nóng dần các lớp “không khí” rất loãng dưới ảnh hưởng bức xạ năng lượng mặt trời. Trong phần “tấm không khí” này của hành tinh, nhiệt độ dao động từ 200 đến 2000 K, thu được do sự ion hóa oxy (oxy nguyên tử nằm ở trên 300 km), cũng như sự tái hợp của các nguyên tử oxy thành phân tử. , kèm theo sự giải phóng một lượng nhiệt lớn. Tầng nhiệt là nơi xảy ra cực quang.
Phía trên tầng nhiệt điện là tầng ngoài - lớp ngoài của khí quyển, từ đó ánh sáng và các nguyên tử hydro chuyển động nhanh có thể thoát ra ngoài vũ trụ. Thành phần hóa học của bầu khí quyển Trái đất ở đây chủ yếu được thể hiện bằng các nguyên tử oxy riêng lẻ ở các lớp thấp hơn, các nguyên tử heli ở các lớp giữa và hầu như chỉ có các nguyên tử hydro ở các lớp trên. Ở đây nhiệt độ cao chiếm ưu thế - khoảng 3000 K và không có áp suất khí quyển.
Bầu khí quyển của trái đất được hình thành như thế nào?
Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, hành tinh này không phải lúc nào cũng có thành phần khí quyển như vậy. Tổng cộng có ba khái niệm về nguồn gốc của nguyên tố này. Giả thuyết đầu tiên cho rằng bầu khí quyển được hình thành thông qua quá trình bồi tụ từ đám mây tiền hành tinh. Tuy nhiên, ngày nay lý thuyết này bị chỉ trích nặng nề, vì bầu khí quyển sơ cấp như vậy lẽ ra đã bị “gió” mặt trời từ một ngôi sao trong hệ hành tinh của chúng ta phá hủy. Ngoài ra, người ta cho rằng các nguyên tố dễ bay hơi không thể được giữ lại trong vùng hình thành của các hành tinh trên mặt đất do nhiệt độ quá cao.
Thành phần của bầu khí quyển sơ cấp của Trái đất, như giả thuyết thứ hai cho thấy, có thể được hình thành do sự bắn phá tích cực lên bề mặt của các tiểu hành tinh và sao chổi đến từ khu vực xung quanh. hệ mặt trời trong giai đoạn đầu của sự phát triển. Khá khó để xác nhận hoặc bác bỏ khái niệm này.
Thí nghiệm tại Viện Địa lý RAS
Có vẻ hợp lý nhất là giả thuyết thứ ba, tin rằng bầu khí quyển xuất hiện là kết quả của sự giải phóng khí từ lớp phủ của vỏ trái đất khoảng 4 tỷ năm trước. Khái niệm này đã được thử nghiệm tại Viện Địa lý của Viện Hàn lâm Khoa học Nga trong một thí nghiệm có tên “Tsarev 2”, khi một mẫu chất có nguồn gốc thiên thạch được nung nóng trong chân không. Sau đó, sự giải phóng các loại khí như H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, v.v. đã được ghi lại. Do đó, các nhà khoa học đã đúng khi cho rằng thành phần hóa học của bầu khí quyển sơ cấp của Trái đất bao gồm nước và carbon dioxide, hydro florua (. HF) hơi, cacbon monoxit(CO), hydro sunfua (H 2 S), hợp chất nitơ, hydro, metan (CH 4), hơi amoniac (NH 3), argon, v.v. Hơi nước từ khí quyển sơ cấp tham gia vào quá trình hình thành thủy quyển, carbon dioxide xuất hiện ở mức độ lớn hơn ở trạng thái liên kết trong các chất hữu cơ và đá, nitơ đi vào thành phần của không khí hiện đại, và một lần nữa vào đá trầm tích và các chất hữu cơ.
Thành phần của bầu khí quyển chính của Trái đất sẽ không cho phép con người hiện đại ở trong đó mà không có thiết bị thở, vì lúc đó không có đủ lượng oxy cần thiết. Nguyên tố này xuất hiện với số lượng đáng kể cách đây một tỷ rưỡi năm, được cho là có liên quan đến sự phát triển quá trình quang hợp ở tảo lam và các loại tảo khác, là những cư dân lâu đời nhất trên hành tinh của chúng ta.
Lượng oxy tối thiểu
Thực tế là thành phần của bầu khí quyển Trái đất ban đầu gần như không có oxy được chỉ ra bởi thực tế là than chì (cacbon) dễ bị oxy hóa nhưng không bị oxy hóa được tìm thấy trong các loại đá lâu đời nhất (Catarchaean). Sau đó, cái gọi là quặng sắt dải xuất hiện, bao gồm các lớp oxit sắt được làm giàu, có nghĩa là sự xuất hiện trên hành tinh của một nguồn oxy mạnh mẽ ở dạng phân tử. Nhưng những nguyên tố này chỉ được tìm thấy định kỳ (có lẽ cùng loại tảo hoặc các chất tạo oxy khác xuất hiện ở các hòn đảo nhỏ trong sa mạc thiếu oxy), trong khi phần còn lại của thế giới là kỵ khí. Điều thứ hai được hỗ trợ bởi thực tế là pyrit dễ bị oxy hóa được tìm thấy ở dạng sỏi được xử lý bởi dòng điện không có dấu vết phản ứng hoá học. Vì các dòng nước chảy không thể được thông khí kém nên quan điểm đã phát triển là bầu khí quyển trước kỷ Cambri chứa ít hơn 1% thành phần oxy như ngày nay.
Sự thay đổi mang tính cách mạng trong thành phần không khí
Khoảng giữa Thế Proterozoi (1,8 tỷ năm trước), “cuộc cách mạng oxy” đã xảy ra, khi thế giới chuyển sang hô hấp hiếu khí, trong đó từ một phân tử chất dinh dưỡng(glucose) bạn có thể nhận được 38, chứ không phải hai đơn vị năng lượng (như với hô hấp kỵ khí). Thành phần của bầu khí quyển Trái đất, tính theo oxy, bắt đầu vượt quá 1% so với ngày nay và tầng ozone bắt đầu xuất hiện, bảo vệ các sinh vật khỏi bức xạ. Chẳng hạn, chính từ cô ấy mà những loài động vật cổ xưa như bọ ba thùy đã “ẩn náu” dưới lớp vỏ dày. Từ đó cho đến thời đại chúng ta, hàm lượng yếu tố “hô hấp” chính tăng dần và tăng chậm, đảm bảo sự phát triển đa dạng của các dạng sống trên hành tinh.
Bầu khí quyển là lớp vỏ bên ngoài của các thiên thể. Trên các hành tinh khác nhau, nó khác nhau về thành phần, tính chất hóa học và vật lý. Các tính chất chính của bầu khí quyển Trái đất là gì? Nó bao gồm những gì? Nó phát sinh như thế nào và khi nào? Hãy cùng tìm hiểu thêm về điều này.
Sự hình thành khí quyển
Khí quyển là hỗn hợp các loại khí bao bọc hành tinh từ bên ngoài và được giữ cố định bởi nó. lực hấp dẫn. Vào thời điểm hình thành, hành tinh của chúng ta chưa có lớp vỏ khí. Nó được hình thành muộn hơn một chút và đã thay đổi được nhiều lần. Người ta không hoàn toàn biết được những tính chất cơ bản của khí quyển lúc đó là gì.
Các nhà khoa học cho rằng bầu khí quyển đầu tiên được lấy từ tinh vân mặt trời và bao gồm heli và hydro. nhiệt độ cao hành tinh và tác động gió trời nhanh chóng phá hủy lớp vỏ này.
Bầu khí quyển tiếp theo được hình thành nhờ các núi lửa thải ra khí từ nó. Nó mỏng và bao gồm các khí nhà kính (metan, carbon dioxide, amoniac), hơi nước và axit.
Hai tỷ năm trước, trạng thái của khí quyển bắt đầu chuyển sang trạng thái hiện tại. Các quá trình bên ngoài (thời tiết, hoạt động của mặt trời) trên hành tinh và vi khuẩn và tảo đầu tiên đã tham gia vào quá trình này do chúng giải phóng oxy.
Thành phần và tính chất của khí quyển
Vỏ khí của hành tinh chúng ta không có cạnh rõ ràng. Đường viền bên ngoài của nó mờ đi và dần dần đi vào không gian bên ngoài, hợp nhất với nó thành một khối đồng nhất. Mép trong của vỏ tiếp xúc với vỏ trái đất và thủy quyển của Trái đất.
Các tính chất cơ bản của khí quyển phần lớn được xác định bởi thành phần của nó. Hầu hết nó được đại diện bởi khí. Tỷ lệ chính được chiếm bởi nitơ (75,5%) và oxy (23,1%). Ngoài chúng, không khí trong khí quyển bao gồm argon, carbon dioxide, hydro, metan, helium, xenon, v.v.
Nồng độ của các chất hầu như không thay đổi. Các giá trị thay đổi là đặc trưng của nước và được xác định bởi số lượng thực vật. Nước được chứa ở dạng hơi nước. Số lượng của nó thay đổi tùy thuộc vào vĩ độ địa lý và lên tới 2,5%. Khí quyển còn chứa các sản phẩm cháy, muối biển, tạp chất bụi, nước đá ở dạng tinh thể nhỏ.
Tính chất vật lý của khí quyển
Các tính chất chính của khí quyển là áp suất, độ ẩm, nhiệt độ và mật độ. Trong mỗi lớp khí quyển, giá trị của chúng khác nhau. Không khí của vỏ Trái đất là vô số phân tử của các chất khác nhau. Lực hấp dẫn giữ chúng ở trong hành tinh, kéo chúng lại gần bề mặt của nó.
Có nhiều phân tử hơn ở phía dưới nên mật độ và áp suất ở đó lớn hơn. Chúng giảm dần theo độ cao và ở ngoài không gian, chúng gần như trở nên vô hình. Ở các tầng thấp hơn của khí quyển, áp suất giảm đi 1 mm Hg. Nghệ thuật. cứ 10 mét.
Không giống như bề mặt hành tinh, bầu khí quyển không bị Mặt trời làm nóng. Vì vậy, càng gần Trái Đất thì nhiệt độ càng cao. Cứ mỗi trăm mét thì nhiệt độ lại giảm khoảng 0,6 độ. Ở phần trên của tầng đối lưu, nó đạt tới -56 độ.
Các thông số không khí bị ảnh hưởng rất nhiều bởi hàm lượng nước trong đó, tức là độ ẩm. Tổng khối lượng không khí của hành tinh là (5,1-5,3) 10 18 kg, trong đó tỷ lệ hơi nước là 1,27 10 16 kg. Vì các tính chất của khí quyển khác nhau ở những khu vực khác nhau nên chúng tôi đã rút ra giá trị tiêu chuẩn, được chấp nhận là “điều kiện bình thường” trên bề mặt Trái đất:
Cấu trúc vỏ khí của Trái đất
Bản chất của vỏ khí thay đổi theo độ cao. Tùy thuộc vào tính chất cơ bản của khí quyển, nó được chia thành nhiều lớp:
- tầng đối lưu;
- tầng bình lưu;
- tầng trung lưu;
- nhiệt quyển;
- ngoại quyển.
Thông số chính để phân biệt là nhiệt độ. Giữa các lớp có các vùng ranh giới gọi là vùng tạm dừng, trong đó nhiệt độ không đổi được ghi lại.
Tầng đối lưu là tầng thấp nhất. Biên giới của nó chạy ở độ cao từ 8 đến 18 km, tùy theo vĩ độ. Nó cao nhất ở đường xích đạo. Khoảng 80% khối lượng không khí trong khí quyển rơi vào tầng đối lưu.
Lớp ngoài của khí quyển được đại diện bởi tầng ngoài. Ranh giới và độ dày dưới của nó phụ thuộc vào hoạt động của Mặt trời. Trên Trái đất, tầng ngoài bắt đầu ở độ cao từ 500 đến 1000 km và đạt tới một trăm nghìn km. Ở phía dưới, nó bão hòa oxy và nitơ, ở phía trên - với hydro và các loại khí nhẹ khác.
Vai trò của khí quyển
Bầu không khí là không khí chúng ta thở. Không có nó, một người không thể sống dù chỉ năm phút. Nó bão hòa tất cả các tế bào của thực vật và động vật, thúc đẩy quá trình trao đổi năng lượng giữa cơ thể và môi trường bên ngoài.
Bầu khí quyển là bộ lọc của hành tinh. Đi qua nó, bức xạ mặt trời bị tán xạ. Điều này làm giảm cường độ và tác hại mà nó có thể gây ra ở dạng tập trung. Lớp vỏ đóng vai trò là lá chắn của Trái đất, ở các lớp trên có nhiều thiên thạch và sao chổi bốc cháy trước khi chạm tới bề mặt hành tinh.
Nhiệt độ, mật độ, độ ẩm và áp suất của khí quyển hình thành nên điều kiện khí hậu và thời tiết. Bầu khí quyển có liên quan đến việc phân phối nhiệt trên hành tinh. Không có nó, nhiệt độ sẽ dao động trong khoảng hai trăm độ.
Vỏ Trái đất tham gia vào chu trình vật chất, là môi trường sống của một số sinh vật và góp phần truyền tải âm thanh. Sự vắng mặt của nó sẽ khiến sự sống không thể tồn tại trên hành tinh này.
Bầu khí quyển của Trái đất là lớp vỏ khí của hành tinh. Ranh giới dưới của khí quyển đi gần bề mặt trái đất (thủy quyển và vỏ trái đất) và ranh giới trên là diện tích tiếp xúc không gian bên ngoài(122 km). Bầu không khí chứa đựng rất nhiều các yếu tố khác nhau. Những chất chính là: 78% nitơ, 20% oxy, 1% argon, carbon dioxide, neon gallium, hydro, v.v. Sự thật thú vị Bạn có thể xem ở cuối bài viết hoặc bằng cách click vào.
Bầu khí quyển có các lớp không khí được xác định rõ ràng. Các lớp không khí khác nhau về nhiệt độ, sự khác biệt về chất khí và mật độ của chúng. Cần lưu ý rằng các tầng bình lưu và tầng đối lưu bảo vệ Trái đất khỏi bức xạ mặt trời. Ở các lớp cao hơn, một sinh vật sống có thể nhận được một lượng quang phổ tia cực tím mặt trời gây chết người. Để nhanh chóng chuyển đến lớp khí quyển mong muốn, hãy nhấp vào lớp tương ứng:
Tầng đối lưu và tầng đối lưu
Tầng đối lưu - nhiệt độ, áp suất, độ cao
Giới hạn trên là khoảng 8 - 10 km. Ở vĩ độ ôn đới là 16 - 18 km, ở vĩ độ vùng cực là 10 - 12 km. Tầng đối lưu- Đây là tầng chính phía dưới của khí quyển. Lớp này chứa hơn 80% tổng khối lượng không khí trong khí quyển và gần 90% tổng lượng hơi nước. Chính trong tầng đối lưu, sự đối lưu và nhiễu loạn phát sinh, lốc xoáy hình thành và xảy ra. Nhiệt độ giảm dần khi độ cao tăng lên. Độ dốc: 0,65°/100 m. Đất nóng và nước làm nóng không khí xung quanh. Không khí nóng bốc lên, nguội đi và tạo thành mây. Nhiệt độ ở ranh giới trên của lớp có thể đạt tới - 50/70 ° C.
Chính trong lớp này xảy ra biến đổi khí hậu điều kiện thời tiết. Ranh giới dưới của tầng đối lưu được gọi là tầng trệt, vì nó có rất nhiều vi sinh vật dễ bay hơi và bụi. Tốc độ gió tăng khi độ cao tăng lên trong lớp này.
Đương nhiệt đới
Đây là lớp chuyển tiếp của tầng đối lưu sang tầng bình lưu. Ở đây sự phụ thuộc của việc giảm nhiệt độ khi tăng độ cao dừng lại. Đương nhiệt đới - chiều cao tối thiểu, trong đó gradient nhiệt độ thẳng đứng giảm xuống 0,2°C/100 m. Độ cao của tầng đối lưu phụ thuộc vào các hiện tượng khí hậu mạnh như lốc xoáy. Độ cao của tầng đối lưu giảm trên các xoáy thuận và tăng trên các xoáy thuận.
Tầng bình lưu và tầng bình lưu
Độ cao của tầng bình lưu khoảng 11 đến 50 km. Có sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ ở độ cao 11 - 25 km. Ở độ cao 25 - 40 km có thể quan sát được đảo ngược nhiệt độ từ 56,5 tăng lên 0,8°C. Từ 40 km đến 55 km nhiệt độ duy trì ở mức 0°C. Khu vực này được gọi là - Mãn kinh.
Trong tầng bình lưu, người ta quan sát thấy tác động của bức xạ mặt trời lên các phân tử khí; chúng phân ly thành các nguyên tử. Hầu như không có hơi nước trong lớp này. Máy bay thương mại siêu thanh hiện đại bay ở độ cao lên tới 20 km do điều kiện bay ổn định. Khinh khí cầu thời tiết ở độ cao tăng lên độ cao 40 km. Ở đây có các luồng không khí ổn định, tốc độ của chúng đạt tới 300 km/h. Cũng tập trung ở lớp này khí quyển, một lớp hấp thụ tia cực tím.
Tầng trung lưu và tầng trung lưu - thành phần, phản ứng, nhiệt độ
Tầng trung lưu bắt đầu ở độ cao khoảng 50 km và kết thúc ở độ cao 80 - 90 km. Nhiệt độ giảm khi độ cao tăng khoảng 0,25-0,3°C/100 m. Hiệu ứng năng lượng chính ở đây là trao đổi nhiệt bức xạ. Các quá trình quang hóa phức tạp liên quan đến các gốc tự do (có 1 hoặc 2 electron độc thân) vì họ thực hiện ánh sáng bầu không khí.
Hầu như tất cả các thiên thạch đều bốc cháy ở tầng trung lưu. Các nhà khoa học đặt tên cho khu vực này - không biết gì. Khu vực này rất khó khám phá vì hàng không khí động học ở đây rất kém do mật độ không khí thấp hơn 1000 lần so với trên Trái đất. Và để bắt đầu Vệ tinh nhân tạo mật độ vẫn rất cao. Nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng tên lửa thời tiết, nhưng đây là một sự đồi trụy. Mesopause lớp chuyển tiếp giữa tầng trung lưu và tầng nhiệt. Có nhiệt độ ít nhất -90°C.
Tuyến Karman
Dòng bỏ túi gọi là ranh giới giữa bầu khí quyển và không gian của Trái đất. Theo Liên đoàn Hàng không Quốc tế (FAI), chiều cao của đường biên giới này là 100 km. Định nghĩa này được đưa ra để vinh danh nhà khoa học người Mỹ Theodore Von Karman. Ông xác định rằng ở độ cao xấp xỉ này, mật độ của khí quyển thấp đến mức không thể thực hiện được hoạt động hàng không khí động học ở đây vì tốc độ của máy bay phải lớn hơn. vận tốc thoát. Ở độ cao như vậy, khái niệm rào cản âm thanh mất đi ý nghĩa. Ở đây, máy bay chỉ có thể được điều khiển bằng lực phản kháng.
Nhiệt quyển và nhiệt tạm dừng
Ranh giới trên của lớp này xấp xỉ 800 km. Nhiệt độ tăng lên xấp xỉ độ cao 300 km và đạt tới khoảng 1500 K. Nhiệt độ trên mức này không thay đổi. Ở lớp này xảy ra Đèn cực- Xảy ra do tác động của bức xạ mặt trời vào không khí. Quá trình này còn được gọi là sự ion hóa oxy trong khí quyển.
Do độ hiếm không khí thấp, các chuyến bay phía trên đường Karman chỉ có thể thực hiện được dọc theo quỹ đạo đạn đạo. Tất cả các chuyến bay vào quỹ đạo có người lái (trừ các chuyến bay tới Mặt trăng) đều diễn ra trong tầng khí quyển này.
Tầng ngoài - mật độ, nhiệt độ, độ cao
Độ cao của tầng ngoài là trên 700 km. Ở đây khí rất hiếm và quá trình này diễn ra tiêu tan- sự rò rỉ của các hạt vào không gian liên hành tinh. Tốc độ của các hạt như vậy có thể đạt tới 11,2 km/giây. Chiều cao hoạt động mặt trời dẫn đến sự mở rộng độ dày của lớp này.
- Vỏ khí không bay vào vũ trụ do trọng lực. Không khí bao gồm các hạt có khối lượng riêng. Từ định luật hấp dẫn chúng ta có thể kết luận rằng mọi vật có khối lượng đều bị Trái đất hút.
- Luật Mua-Ballot quy định rằng nếu bạn ở Bắc bán cầu và đứng quay lưng về hướng gió thì khu vực đó sẽ nằm ở bên phải áp suất cao, và ở bên trái - thấp. Ở Nam bán cầu, mọi thứ sẽ diễn ra ngược lại.
Tầng đối lưu
Giới hạn trên của nó là ở độ cao 8-10 km ở vùng cực, 10-12 km ở vùng ôn đới và 16-18 km ở vĩ độ nhiệt đới; vào mùa đông thấp hơn vào mùa hè. Lớp chính phía dưới của khí quyển chứa hơn 80% tổng khối lượng không khí trong khí quyển và khoảng 90% tổng lượng hơi nước có trong khí quyển. Sự nhiễu loạn và đối lưu phát triển mạnh ở tầng đối lưu, các đám mây xuất hiện và các xoáy thuận và xoáy thuận phát triển. Nhiệt độ giảm khi độ cao tăng dần với độ dốc thẳng đứng trung bình là 0,65°/100 m
Đương nhiệt đới
Lớp chuyển tiếp từ tầng đối lưu sang tầng bình lưu, một lớp khí quyển trong đó sự giảm nhiệt độ theo độ cao dừng lại.
Tầng bình lưu
Tầng khí quyển nằm ở độ cao từ 11 đến 50 km. Đặc trưng bởi sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ ở lớp 11-25 km (lớp dưới của tầng bình lưu) và sự gia tăng nhiệt độ ở lớp 25-40 km từ −56,5 đến 0,8 ° C (lớp trên của tầng bình lưu hoặc vùng đảo ngược) . Đạt giá trị khoảng 273 K (gần 0 °C) ở độ cao khoảng 40 km, nhiệt độ không đổi cho đến độ cao khoảng 55 km. Vùng nhiệt độ không đổi này được gọi là tầng bình lưu và là ranh giới giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu.
Mãn kinh
Lớp ranh giới của khí quyển giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu. Trong phân bố nhiệt độ theo chiều dọc có mức tối đa (khoảng 0 ° C).
Tầng trung lưu
Tầng trung lưu bắt đầu ở độ cao 50 km và kéo dài đến 80-90 km. Nhiệt độ giảm theo độ cao với độ dốc thẳng đứng trung bình (0,25-0,3)°/100 m. Quá trình năng lượng chính là truyền nhiệt bức xạ. Các quá trình quang hóa phức tạp liên quan đến các gốc tự do, các phân tử bị kích thích rung động, v.v. gây ra hiện tượng phát quang trong khí quyển.
Mesopause
Lớp chuyển tiếp giữa tầng trung lưu và tầng nhiệt. Có sự phân bổ nhiệt độ theo chiều dọc tối thiểu (khoảng -90 ° C).
Tuyến Karman
Độ cao so với mực nước biển, thường được chấp nhận là ranh giới giữa bầu khí quyển và không gian của Trái đất. Tuyến Karman nằm ở độ cao 100 km so với mực nước biển.
Ranh giới của bầu khí quyển Trái đất
Nhiệt quyển
Giới hạn trên là khoảng 800 km. Nhiệt độ tăng lên đến độ cao 200-300 km, nơi nó đạt giá trị khoảng 1500 K, sau đó nó gần như không đổi cho đến khi độ cao. Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời tia cực tím và tia X và Bức xạ vũ trụ Quá trình ion hóa không khí (“cực quang”) xảy ra - các vùng chính của tầng điện ly nằm bên trong tầng nhiệt. Ở độ cao trên 300 km, oxy nguyên tử chiếm ưu thế. Giới hạn trên của tầng nhiệt điện phần lớn được xác định bởi hoạt động hiện tại của Mặt trời. Trong thời gian hoạt động thấp, kích thước của lớp này giảm đáng kể.
tạm dừng nhiệt
Vùng khí quyển tiếp giáp với tầng nhiệt điện. Ở vùng này, sự hấp thụ bức xạ mặt trời là không đáng kể và nhiệt độ thực tế không thay đổi theo độ cao.
Tầng ngoài (quả cầu tán xạ)
Các lớp khí quyển ở độ cao tới 120 km
Tầng ngoài là vùng phân tán, phần bên ngoài của tầng nhiệt quyển, nằm ở độ cao trên 700 km. Khí trong tầng ngoài rất hiếm và từ đây các hạt của nó rò rỉ vào không gian liên hành tinh (tiêu tan).
Ở độ cao 100 km, bầu khí quyển là một hỗn hợp khí đồng nhất, được trộn đều. Trong hơn lớp cao Sự phân bố của các chất khí theo độ cao phụ thuộc vào khối lượng phân tử của chúng; nồng độ 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 ở tầng trung lưu. Tuy nhiên, động năng của từng hạt ở độ cao 200-250 km tương ứng với nhiệt độ ~150 °C. Trên 200 km, người ta quan sát thấy sự dao động đáng kể về nhiệt độ và mật độ khí theo thời gian và không gian.
Ở độ cao khoảng 2000-3500 km, tầng ngoài dần dần biến thành cái gọi là chân không gần không gian, nơi chứa đầy các hạt khí liên hành tinh có độ tinh khiết cao, chủ yếu là các nguyên tử hydro. Nhưng loại khí này chỉ đại diện cho một phần của vật chất liên hành tinh. Phần còn lại bao gồm các hạt bụi có nguồn gốc sao chổi và thiên thạch. Ngoài các hạt bụi cực kỳ hiếm, bức xạ điện từ và hạt có nguồn gốc từ mặt trời và thiên hà cũng xâm nhập vào không gian này.
Tầng đối lưu chiếm khoảng 80% khối lượng của khí quyển, tầng bình lưu - khoảng 20%; khối lượng của tầng trung lưu không quá 0,3%, tầng nhiệt điện nhỏ hơn 0,05% tổng khối lượng của khí quyển. Dựa trên tính chất điện Bầu khí quyển được chia thành tầng neutron và tầng điện ly. Hiện tại người ta tin rằng bầu khí quyển kéo dài tới độ cao 2000-3000 km.
Tùy thuộc vào thành phần của khí trong khí quyển, tầng đồng nhất và tầng dị thể được phân biệt. Dị quyển là khu vực mà trọng lực ảnh hưởng đến sự phân tách khí, vì sự trộn lẫn của chúng ở độ cao như vậy là không đáng kể. Điều này ngụ ý một thành phần thay đổi của không gian khác nhau. Bên dưới nó là một phần hỗn hợp và đồng nhất của khí quyển được gọi là quyển đồng nhất. Ranh giới giữa các lớp này được gọi là turbopause; nó nằm ở độ cao khoảng 120 km.
YouTube bách khoa toàn thư
1 / 5
✪ Trái đất tàu không gian(Tập 14) - Khí quyển
✪ Tại sao bầu khí quyển không bị kéo vào chân không của vũ trụ?
✪ Tàu vũ trụ Soyuz TMA-8 đi vào bầu khí quyển Trái đất
✪ Cấu trúc không khí, ý nghĩa, học tập
✪ O. S. Ugolnikov "Khí quyển thượng lưu. Sự gặp gỡ của Trái đất và Không gian"
phụ đề
Ranh giới khí quyển
Bầu khí quyển được coi là khu vực xung quanh Trái đất trong đó môi trường khí quay cùng với Trái đất như một tổng thể duy nhất. Bầu khí quyển dần dần đi vào không gian liên hành tinh, ở tầng ngoài, bắt đầu ở độ cao 500-1000 km tính từ bề mặt Trái đất.
Theo định nghĩa do Liên đoàn Hàng không Quốc tế đề xuất, ranh giới của khí quyển và không gian được vẽ dọc theo đường Karman, nằm ở độ cao khoảng 100 km, trên đó các chuyến bay hàng không trở nên hoàn toàn không thể thực hiện được. NASA sử dụng mốc 122 kilômét (400.000 ft) làm giới hạn khí quyển, tại đó các tàu con thoi chuyển từ cơ động bằng động cơ sang cơ động bằng khí động học.
Tính chất vật lý
Ngoài các khí nêu trong bảng, khí quyển còn chứa Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hydrocarbon, HCl, HBr, hơi, I 2, Br 2, cũng như nhiều loại khí khác với số lượng nhỏ. Tầng đối lưu liên tục chứa một lượng lớn các hạt rắn và lỏng lơ lửng (aerosol). Khí hiếm nhất trong bầu khí quyển Trái đất là radon (Rn).
Cấu trúc của khí quyển
Lớp ranh giới khí quyển
Lớp dưới của tầng đối lưu (dày 1-2 km), trong đó trạng thái và tính chất của bề mặt Trái đất ảnh hưởng trực tiếp đến động lực học của khí quyển.
Tầng đối lưu
Giới hạn trên của nó là ở độ cao 8-10 km ở vùng cực, 10-12 km ở vùng ôn đới và 16-18 km ở vĩ độ nhiệt đới; vào mùa đông thấp hơn vào mùa hè.
Lớp chính phía dưới của khí quyển chứa hơn 80% tổng khối lượng không khí trong khí quyển và khoảng 90% tổng lượng hơi nước có trong khí quyển. Sự nhiễu loạn và đối lưu phát triển mạnh ở tầng đối lưu, mây xuất hiện, lốc xoáy và xoáy thuận phát triển. Nhiệt độ giảm khi độ cao tăng lên với độ dốc thẳng đứng trung bình là 0,65°/100 mét.
Đương nhiệt đới
Lớp chuyển tiếp từ tầng đối lưu sang tầng bình lưu, một lớp khí quyển trong đó sự giảm nhiệt độ theo độ cao dừng lại.
Tầng bình lưu
Tầng khí quyển nằm ở độ cao từ 11 đến 50 km. Đặc trưng bởi sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ ở lớp 11-25 km (lớp dưới của tầng bình lưu) và sự gia tăng nhiệt độ ở lớp 25-40 km từ −56,5 đến +0,8 ° (lớp trên của tầng bình lưu hoặc vùng nghịch đảo) . Đạt giá trị khoảng 273 K (gần 0 °C) ở độ cao khoảng 40 km, nhiệt độ không đổi cho đến độ cao khoảng 55 km. Vùng nhiệt độ không đổi này được gọi là tầng bình lưu và là ranh giới giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu.
Mãn kinh
Lớp ranh giới của khí quyển giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu. Trong phân bố nhiệt độ theo chiều dọc có mức tối đa (khoảng 0 ° C).
Tầng trung lưu
Nhiệt quyển
Giới hạn trên là khoảng 800 km. Nhiệt độ tăng lên ở độ cao 200-300 km, nơi nó đạt tới giá trị khoảng 1500 K, sau đó nó gần như không đổi ở độ cao lớn. Dưới tác động của bức xạ mặt trời và bức xạ vũ trụ, quá trình ion hóa không khí (“cực quang”) xảy ra - các vùng chính của tầng điện ly nằm bên trong tầng nhiệt điện. Ở độ cao trên 300 km, oxy nguyên tử chiếm ưu thế. Giới hạn trên của tầng nhiệt điện phần lớn được xác định bởi hoạt động hiện tại của Mặt trời. Trong thời gian hoạt động thấp - ví dụ, trong năm 2008-2009 - kích thước của lớp này giảm đáng kể.
tạm dừng nhiệt
Vùng khí quyển liền kề phía trên tầng nhiệt điện. Ở vùng này, sự hấp thụ bức xạ mặt trời là không đáng kể và nhiệt độ thực tế không thay đổi theo độ cao.
Tầng ngoài (quả cầu tán xạ)
Ở độ cao 100 km, bầu khí quyển là một hỗn hợp khí đồng nhất, được trộn đều. Ở các lớp cao hơn, sự phân bổ khí theo độ cao phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của chúng; nồng độ của các 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 ở tầng trung lưu. Tuy nhiên, động năng của từng hạt ở độ cao 200-250 km tương ứng với nhiệt độ ~150 °C. Trên 200 km, người ta quan sát thấy sự dao động đáng kể về nhiệt độ và mật độ khí theo thời gian và không gian.
Ở độ cao khoảng 2000-3500 km, tầng ngoài dần dần biến thành cái gọi là chân không gần không gian, chứa đầy các hạt khí liên hành tinh hiếm, chủ yếu là các nguyên tử hydro. Nhưng loại khí này chỉ đại diện cho một phần của vật chất liên hành tinh. Phần còn lại bao gồm các hạt bụi có nguồn gốc từ sao chổi và thiên thạch. Ngoài các hạt bụi cực kỳ hiếm, bức xạ điện từ và hạt có nguồn gốc từ mặt trời và thiên hà cũng xâm nhập vào không gian này.
Ôn tập
Tầng đối lưu chiếm khoảng 80% khối lượng của khí quyển, tầng bình lưu - khoảng 20%; khối lượng của tầng trung lưu không quá 0,3%, tầng nhiệt điện nhỏ hơn 0,05% tổng khối lượng của khí quyển.
Dựa vào tính chất điện trong khí quyển, người ta phân biệt trung tính Và tầng điện ly .
Tùy thuộc vào thành phần khí trong khí quyển, chúng phát ra sinh quyển đồng nhất Và dị quyển. Dị quyển- Đây là khu vực mà trọng lực ảnh hưởng đến sự phân tách khí, vì sự hòa trộn của chúng ở độ cao như vậy là không đáng kể. Điều này ngụ ý một thành phần thay đổi của không gian khác nhau. Bên dưới nó là một phần hỗn hợp và đồng nhất của khí quyển, được gọi là tầng đồng nhất. Ranh giới giữa các lớp này được gọi là turbopause, nó nằm ở độ cao khoảng 120 km.
Các tính chất khác của khí quyển và tác dụng đối với cơ thể con người
Ở độ cao 5 km so với mực nước biển, một người chưa được huấn luyện bắt đầu cảm thấy thiếu oxy và nếu không thích nghi, hiệu suất của một người sẽ giảm đáng kể. Vùng sinh lý của khí quyển kết thúc ở đây. Con người không thể thở ở độ cao 9 km, mặc dù ở độ cao khoảng 115 km bầu khí quyển có chứa oxy.
Bầu không khí cung cấp cho chúng ta lượng oxy cần thiết để thở. Tuy nhiên, do áp suất tổng của khí quyển giảm nên khi bạn lên cao, áp suất riêng phần của oxy cũng giảm theo.
Lịch sử hình thành khí quyển
Theo lý thuyết phổ biến nhất, bầu khí quyển Trái đất có ba thành phần khác nhau trong suốt lịch sử của nó. Ban đầu, nó bao gồm các loại khí nhẹ (hydro và heli) được thu giữ từ không gian liên hành tinh. Đây là cái gọi là bầu khí quyển sơ cấp. Ở giai đoạn tiếp theo, hoạt động núi lửa đang hoạt động dẫn đến sự bão hòa của bầu khí quyển với các loại khí khác ngoài hydro (carbon dioxide, amoniac, hơi nước). Đây là cách nó được hình thành khí quyển thứ cấp. 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;
- phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển dưới tác dụng tia cực tím, phóng điện do sét và một số yếu tố khác.
Dần dần những yếu tố này đã dẫn đến sự hình thành bầu khí quyển 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 các phản ứng hóa học từ amoniac và hydrocarbon).
Nitơ
Sự hình thành một lượng lớn nitơ N2 là do quá trình oxy hóa bầu khí quyển amoniac-hydro bởi oxy phân tử O2, bắt đầu đến từ bề mặt hành tinh do quá trình quang hợp, bắt đầu từ 3 tỷ năm trước. Nitơ N2 cũng được thải vào khí quyển do quá trình khử nitrat và các hợp chất chứa nitơ khác. Nitơ bị ôzôn oxy hóa thành NO ở tầng trên của khí quyển.
Nitơ N 2 chỉ phản ứng trong những điều kiện cụ thể (ví dụ, trong quá trình phóng điện sét). Quá trình oxy hóa nitơ phân tử bằng ozone trong quá trình phóng điện được sử dụng với số lượng nhỏ trong sản xuất công nghiệp phân đạm. Vi khuẩn lam (tảo xanh lam) và vi khuẩn nốt sần, hình thành cộng sinh rhizobium với cây họ đậu, có thể là phân xanh hiệu quả - những loại cây không bị cạn kiệt nhưng làm giàu đất bằng phân bón tự nhiên, có thể oxy hóa đất với mức tiêu thụ năng lượng thấp và chuyển đổi nó thành dạng có hoạt tính sinh học.
Ôxy
Thành phần của khí quyển bắt đầu thay đổi hoàn toàn với sự xuất hiện của các sinh vật sống trên Trái đất do quá trình quang hợp, kèm theo việc giải phóng oxy và hấp thụ carbon dioxide. Ban đầu, oxy được sử dụng để oxy hóa các hợp chất khử - amoniac, hydrocacbon, dạng sắt có trong đại dương và các loại khác. Cuối cùng sân khấu này Hàm lượng oxy trong khí quyển bắt đầu tăng lên. Dần dần, một bầu không khí hiện đại với đặc tính oxy hóa được hình thành. Vì điều này gây ra nghiêm trọng và thay đổi đột ngột nhiều quá trình xảy ra trong khí quyển, thạch quyển và sinh quyển, sự kiện này được gọi là Thảm họa oxy.
khí trơ
Ô nhiễm không khí
TRONG Gần đây Con người bắt đầu ảnh hưởng đến sự tiến hóa của bầu khí quyển. Kết quả hoạt động của con người Hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng liên tục do quá trình đốt cháy nhiên liệu hydrocarbon tích lũy trong các thời đại địa chất trước đó. 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 chất hữu cơ nguồn gốc thực vật và động vật, cũng như do hoạt động núi lửa và hoạt động công nghiệp của con người. Trong 100 năm qua, hàm lượng CO 2 trong khí quyển đã tăng 10%, trong đó phần lớn (360 tỷ tấn) đến từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Nếu tốc độ đốt 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.
Đốt cháy nhiên liệu là nguồn phát thải khí ô nhiễm chính (CO, SO2). Sulfur dioxide bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển thành SO 3 và oxit nitơ thành NO 2 ở các tầng trên của khí quyển, sau đó tương tác với hơi nước và tạo thành axit sulfuric H 2 SO 4 và axit nitric HNO 3 rơi xuống bề mặt Trái Đất dưới dạng gọi là mưa axit. Cách sử dụng
