Cấu tạo của khí quyển
Khí quyển được cấu tạo thành bởi nhiều chất khí đặc trưng như nito, oxy, một lượng nhỏ agon hay hơi nước và cacbondioxit và một số chất khác. Khí quyển trái đất đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ sự sống của trái đất tạo ra những thay đổi đặc trưng giữa ngày và đêm bằng cách hấp thụ bức xạ từ mặt trời. Trong đó các yếu tố tác động và hình thành khí quyển bao gồm áp suất khí quyển và cả cửa sổ khí quyển.
Thời kỳ đầu, khí quyển chủ yếu gồm hơi nước, amoniac, metan, các loại khí trơ và hydro. Dưới tác dụng phân huỷ của tia sáng mặt trời hơi nước bị phân huỷ thành oxy và hydro. Oxy tạo ra tác động với amoniac và metan tạo ra khí nitơ và các-bo-níc. Quá trình tiếp diễn, một lượng hidro nhẹ mất vào khoảng không vũ trụ, khí quyển còn lại chủ yếu là hơi nước, ni-tơ, các-bo-níc, một ít oxy. Thực vật xuất hiện trên trái đất cùng với quá trình quang hợp đã tạo nên một lượng lớn oxy và làm giảm đáng kể nồng độ CO2 trong khí quyển. Sự phát triển mạnh mẽ của động thực vật trên trái đất cùng với sự gia tăng bài tiết, phân huỷ xác chết động thực vật, phân huỷ yếm khí của vi sinh vật đã làm cho nồng độ khí N2 trong khí quyển tăng lên nhanh chóng, để đạt tới thành phần khí quyển hiện nay.
Theo thể tích, các chất có trong khí quyển gồm có nitơ (78,1%) và oxy (20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), Carbon dioxide (dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất khí khác.
Tuy nhiên, theo báo cáo gần đây của các nhà khí tượng Mỹ NOAA ghi nhận thì nồng độ CO2 trong bầu khí quyển đã gia tăng tới mức kỷ lục mới. Nồng độ CO2 cao nhất đo được khoảng 400 ppmv. Các nhà khí tượng lo ngại đây chính là một nhân tố có thể gây những thay đổi bất ngờ của khí hậu.
Khí quyển có 4 tầng đặc trưng
Khí quyển trái đất có cấu trúc phân lớp với 4 tầng đặc trưng từ dưới lên trên như sau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung gian và tầng điện ly. Các tầng khí quyển đóng vai trò quan trọng đối với đời sống của chúng ta trong việc hít thở bầu không khí từ tự nhiên. Trong đó khí quyển được cấu tạo thành nhiều tầng và mỗi tầng sở hữu các vai trò cùng đặc trưng riêng theo những biến đổi độ cao.
Tầng đối lưu: từ bề mặt Trái Đất tới độ cao 16 km, phụ thuộc theo vĩ độ (ở 2 vùng cực là 7–10 km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao, mỗi 100 m nhiệt độ giảm 0,6 độ C. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả ba trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý. Những hiện tượng thời tiết như 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. 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 km, nhiệt độ giảm theo độ cao đạt đến -75 độ 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 1000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.000 độ C hoặc hơn. Oxy 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 oxy, nitơ, hơi nước, CO2...chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2-...và nhiều hạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa.
Tầng ngoài: trên 1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo độ cao có thể lên đến 2.500 độ 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 nhiên, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt độ thấp dưới 0 độ 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.
Cấu trúc tầng của khí quyển được hình thành do kết quả của lực hấp dẫn và nguồn phát sinh khí từ bề mặt trái đất, có tác động to lớn trong việc bảo vệ và duy trì sự sống trái đất. 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.
Chuyên trang Quản lý môi trường
