CHƯƠNG I – KHÍ QUYỂN. Khái niệm khí quyển. Thành phần, cấu trúc và vai trò của khí quyển. Quá trình hình thành và phát triển của khí quyển.
Quá trình hình thành khí quyển. Quá trình phát triển của khí quyển. Các đặc trưng cơ bản trong khí quyển. Năng lượng của mặt đất và khí quyển.
Khí áp, gió và hoàn lưu khí quyển. Nước trong khí quyển. Thời tiết và khí hậu. Hiện trạng khí quyển hiện nay và dự báo tương lai.
Hiện trạng khí quyển ngày nay. 31 CHƯƠNG II – THUỶ QUYỂN. Thành phần của thuỷ quyển. Quá trình hình thành và phát triển của thủy quyển.
Tuần hoàn của nước trên Trái Đất. Sự phân bố của nước trên Trái đất. Nước trên bề mặt lục địa. Nước dưới đất (nước ngầm).
Nước trong các biển và đại dương. Thách thức và giải pháp của thủy quyển ngày nay. 42 Ô nhiễm nguồn nước. 42 Thực trạng ô nhiễm môi trường nước trên thế giới.
Khái niệm khí quyển Xung quanh Trái Đất có lớp không khí bao bọc gọi là khí quyển, khí quyển cùng tham gia vào các vận động của Trái Đất. Không khí khác với đất, đá, nước là có khả năng co giãn mạnh nên mật độ và tỉ trọng giảm nhanh theo chiều cao. Thành phần, cấu trúc và vai trò của khí quyển 2. Thành phần Một nửa khối lượng khí quyển tập trung từ mặt đất lên đến độ cao khoảng 5 km, 3/4 ở dưới 10 km, 9/10 ở dưới 20 km, từ độ cao 20 km trở lên chỉ còn lại 1/10 khối lượng của toàn bộ khí quyển.
Như vậy, càng lên cao không khí càng loãng, đến độ cao khoảng 20.000 km mật độ của không khí đã giảm gần hết, ta có thể xem đây là giới hạn trên của khí quyển, từ đây trở lên là khoảng chân không bao la vô tận. Không khí khô và trong sạch, không màu sắc, không mùi vị được cấu tạo bởi hai chất khí chính là Nitơ (N2) và Oxy (O2). Thể tích Nitơ chiếm hơn 78%, Oxy chiếm gần 21%, cả hai chất khí này chiếm 99,03%, ngoài ra còn có Acgông (Ar) chiếm 0,93%, Cacbonic (CO2) chiếm 0,03%. Các chất khí còn lại là Neon (Ne), Heli (He), Kripton (Kr), Hiđro (H2), Ozon (O3),.
Tỉ lệ phần trăm này không thay đổi theo chiều ngang cũng như theo chiều cao trong khí quyển. Riêng Cacbonic và Ozon phân bố không đều và không ổn định do nguồn gốc phát sinh của chúng. Cấu trúc Kết quả nghiên cứu cho thấy khí quyển không đồng nhất theo chiều thẳng đứng và bị phân hoá thành tầng, mỗi tầng đều có đặc điểm riêng của nó. Tầng đối lưu: Bề dày của tầng đối lưu từ mặt đất lên đến độ cao 10 – 15 km và luôn luôn thay đổi theo thời gian và không gian: mùa hè lớn hơn mùa đông, ở xích đạo 1 (15 – 17 km) lớn hơn ở cực (8 km).
Đại bộ phận (4/5) khối lượng không khí của khí quyển nằm trong tầng đối lưu. Đặc điểm nổi bật của tầng đối lưu là nhiệt độ dám cho chiều cao, trung bình là 0,6oC/100m, ở đỉnh tầng đối lưu nhiệt độ tăng dần từ xích đạo (-70oC) đến cực (-55oC). Không khí chuyển động mạnh theo chiều thẳng đứng, tất cả các quá trình vật lý xảy ra trong tầng đối lưu có ý nghĩa quyết định đến thời tiết và khí hậu ở mặt đất b. Tầng bình lưu: Tầng bình lưu nằm từ giới hạn trên của tầng đối lưu đến độ cao 50 – 60 km.
Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ tăng dần theo chiều cao do có lớp Ozon nằm đã hấp thụ năng lượng của tia tử ngoại nên tích lũy được năng lượng, chuyển động của không khí theo chiều thẳng đứng yếu hẳn đi mà thay vào đó là chuyển động ngang chiếm ưu thế. Gió ở đây là gió tây vì hướng của Gradien khí áp nằm ngang là hướng từ xích đạo về hai cực, các đường đẳng áp thẳng và song song không có mà sát. Hơi nước ở đây còn rất ít, song ở độ cao 25 km vẫn còn thấy có mây xà cừ, mây này được cấu tạo từ những hạt nước lạnh. Tầng giữa: Tầng giữa nằm từ giới hạn trên của tầng bình lưu đến độ cao 75 – 80 km, ở đây nhiệt độ giảm mạnh theo chiều cao, từ 0 oC ở dưới hạn dưới giảm xuống -75oC ở giới hạn trên trên.
Áp suất của khí quyển ở độ cao 80 km nhỏ hơn 200 lần so với áp suất ở mặt đất. Như vậy, từ mặt đất đến độ cao 80 km đã chiếm 99,5% khối lượng khí quyển, còn từ đây trở lên chỉ còn 0,5% khối lượng khí quyển, nghĩa là không khí đã rất loãng. Tầng ion: Tầng ion nằm từ giới hạn trên của tầng giữa đến độ cao khoảng 1000 km. Ở phần dưới của tầng ion, nhiệt độ tăng theo chiều cao, đến độ cao 300 km nhiệt độ đã lên tới 2000 đến 3000°C nên lớp này gọi là lớp nhiệt, bên trên lớp này nhiệt độ lại giảm mạnh và đạt tới nhiệt độ không gian vũ trụ.
2 Trong tầng ion, các chất khí bị phân li mạnh thành các ion, vì vậy khả năng dẫn điện của tầng này tăng lên 10 – 12 lần so với lớp không khí gần mặt đất. Tầng ion có khả năng hấp thụ khúc xạ và phản hồi sóng điện từ, vì vậy mà sóng phát ra từ một địa điểm nào đó sẽ được truyền đến tất cả các địa điểm khác trên mặt đất. Trong tầng ion, còn thấy có hiện tượng cực quang, đây là hiện tượng do các dòng những hạt điện tích phóng ra từ những vùng hoạt động ở mặt ngoài của Mặt Trời, khi rơi vào từ trường của Trái Đất các hạt này bị lệch hướng và xâm nhập chủ yếu vào miền cực của Trái Đất gây ra hiện tượng phát sáng của các chất khí trong lớp khí quyển trên cao (400 – 500 km) mà ở các vùng vĩ độ cao có thể nhìn thấy gọi là cực quang. Tầng khuếch tán: Tầng khuếch tán nằm ở độ cao trên 1000 km đó là tầng ngoài có khí quyển.
Giới hạn trên của nó vào khoảng 20. Đặc điểm của tầng này là có khả năng làm khuếch tán các chất khí vào không gian vũ trụ, tốc độ chuyển động của các chất khí rất lớn, không khí vô cùng loãng, trong mỗi cm3 chỉ còn vài nghìn phân tử đã bị ion hoá. Khí quyển duy trì sự sống trên Trái Đất, cung cấp oxy cần thiết cho quá trình hô hấp Đây là một vai trò quan trọng hàng đầu của khí quyển đối với sự sống của chúng ta. Như các bạn cũng đã biết, tầng khí quyển được cấu tạo từ rất nhiều loại khí và các khí này cần thiết cho duy trì sự sống của Trái Đất.
Việc mất đi các khí cần thiết để người, động vật và thực vật thực hiện được quá trình hô hấp sẽ khiến cho hành tinh mất đi sự sống. Đồng nghĩa với các tầng khí quyển duy trì sự sống của loài người và các sinh vật khác sinh sống trên trái đất. Duy trì lớp nước trên Trái Đất 3 Các tầng khí quyển như một lớp vỏ bảo vệ Trái Đất trước những ảnh hưởng từ bên ngoài vũ trụ, cụ thể là Mặt Trời. Hai lớp khí quyển giữ vai trò quan trọng khi chịu các tác động trực tiếp đó là tầng đối lưu và tầng nhiệt.
Nếu như không có lớp bảo vệ của các tầng khí quyển, Trái Đất sẽ bị tấn công bởi sức nóng của Mặt Trời hay những vật thể lạ ngoài vũ trụ dẫn đến sự biến mất hoàn toàn của đại dương. Tình trạng khô hạn, thiếu nước do nhiệt độ tăng cao đột ngột hoặc duy trì trong một thời gian dài ảnh hưởng nghiêm trọng tới cuộc sống con người. Chính vì vậy, sự có mặt của những tầng khí quyển giống như một lớp sáp bảo vệ giúp đốt cháy và ngăn cản các nguy cơ có thể diễn ra với cuộc sống chúng ta. Tránh những tàn phá nặng nề của thiên thạch Thiên thạch là một tác nhân mang đến sức tàn phá khủng khiếp cho toàn bộ trái đất.
Hiện nay, chưa có một kết luận nghiên cứu chính thức nào về sức công phá của thiên thạch. Tuy nhiên, đã có những mô phỏng dự đoán về những va chạm giữa chúng với bề mặt trái đất gây ra sức tàn phá nặng nề tương đương với một quả bom nguyên tử của Mỹ với hai thành phố Hiroshima và Narasaki. Do đó, sự có mặt của các tầng khí quyển sẽ giúp đẩy lùi tối đa những va chạm và những thiệt hại nghiêm trọng ở phạm vi cục bộ hay tổng quát. Duy trì nhiệt độ ban đêm cho bề mặt Trái Đất Nếu không có khí quyển, Trái Đất sẽ chịu tác động trực tiếp của các yếu tố bên ngoài vũ trụ.
Dẫn đến nhiệt độ ban đêm sẽ rất lạnh và khó có thể cân bằng được nhiệt độ của sự sống. Theo đó thì nhiệt độ trung bình của Trái Đất là 15⁰C được cân bằng và cố định nhờ vai trò của các tầng khí quyển. Với khả năng bao bọc và giữ nhiệt tốt, nếu không có các lớp trong bầu khí quyển để giữ ấm thì vào ban đêm nhiệt độ dự đoán sẽ là khoảng – 150 độ C hoặc hơn thế nữa. Cân bằng nhiệt độ Trái Đất 4 Cũng tương tự với nhiệt độ giảm mạnh về ban đêm, thì nhiệt độ Trái Đất cũng có thể sẽ đột ngột tăng cao gây ra hiện tượng “nóng lên toàn cầu”.
Như chúng ta cũng đã biết, nhiệt độ Trái Đất được tạo nên bởi sự cân bằng năng lượng giữa Mặt Trời và Trái Đất. Trong đó thì năng lượng Mặt Trời được hấp thụ chủ yếu từ các bước sóng ngắn có thể dễ dàng đi qua các tầng khí quyển để xuống bề mặt Trái Đất. Ngược lại, khí quyển lại có bước sóng dài và năng lượng thấp, nhiều chất khí lại bị giữ lại. Do đó, năng lượng Mặt Trời sẽ lấn át hoàn toàn năng lượng của Trái Đất.
Các tầng khí quyển sẽ là lớp áo bảo vệ an toàn và hỗ trợ tuyệt đối trong việc làm giảm đi năng lượng từ các tia nắng gắt và sự khắc nghiệt của nhiệt độ. Tạo ra tầng Ozon dồi dào, chống sự nguy hại của các tia cực tím xuống Trái Đất Trong cấu tạo của tầng khí quyển thì tầng bình lưu là nơi sở hữu tầng ozon. Tầng ozon đóng vai trò quan trọng khi duy trì sự sống của Trái Đất, chúng hấp thụ những tia cực tím từ bức xạ Mặt Trời và ngăn chặn chúng chiếu trực tiếp xuống Trái Đất. Hãy thử tưởng tượng, nếu tầng ozon bị phá hủy thì đồng nghĩa với việc Trái Đất sẽ bị tia UV chiếu trực tiếp gây ra các loại bệnh tật nguy hiểm cho con người.