Chương II. CÁC KIẾN THỨC CHUNG VỀ KHÍ QUYỂN TRÁI ÐẤT
1. CẤU TRÚC THEO CHIỀU THẰNG ÐỨNG CỦA KHÍ QUYỂN
Dựa trên những đặc tính vật lý và tính chất hoạt động, khí quyển trái đất được chia thành
5 tầng mỗi tầng có những đặc trưng vật lý khác nhau (xem sơ đồ hình 2.1).
1.1. Tầng đối lưu (Troposphere)
Là tầng không khí gần mặt đất nhất, độ cao trung bình của nó vào khoảng 11 km: ở hai
cực trái đất chỉ cao từ 8 - 10 km, còn ở vùng xích đạo là 15 - 18 km. Ðộ cao của tầng khí quyển
này do độ cao của các dòng đối lưu quyết định, bởi vậy nó thay đổi theo mùa trong năm và thay
đổi theo vĩ độ địa lý, do tính chất nhiệt lực quyết định.
Tầng đối lưu là tầng khí quyền hoạt động nhất. Các hiện tượng thời tiết, mưa, nắng, mây,
dông bão... đều xảy ra ở tầng khí quyển này. Tầng đối lưu cũng là môi trường sống của tất cả
các sinh vật trên trái đất.
Ðặc điểm quan trọng của tầng đối lưu là nhiệt độ giảm dần theo độ cao. Trung bình cứ
lên cao 100m nhiệt độ giảm xuống 0,64
0
C. Nhiệt độ ở giới hạn trên của nó xuống rất thấp, có
thể đạt - 70
0
C ở vùng xích đạo của trái đất.
Ở tầng này thường xảy ra hiện tượng các dòng không khí đi lên hoặc đi xuống (do các
trung tâm khí áp cao, khí áp thấp..., do gặp các chướng ngại vật trên mặt đất, do sự tranh chấp
27
Trái đất, bằng lực hút của mình đã tập trung xung quanh nó một lớp các chất khí được
gọi là khí quyển. Lớp khí quyển gần mặt đất có vai trò hết sức lớn lao đối với sự sống trên
trái đất, là môi trường quan trọng của nền sản xuất nông nghiệp.
Hỗn hợp các chất khí tạo nên khí quyển được gọi là không khí. Trong khí quyển liên tục
xẩy ra các quá trình và hiện tượng vật lý: sự tuần hoàn nước, các hiện tượng quang học, điện
học. Tập hợp các hiện tượng và quá trình vật lý đó chính là chế độ thời tiết của một vùng. Ở
một chừng mực nào đó sự biến đối của thời tiết đã tạo nên những điều kiện cần thiết cho sự
sống nói chung và cho ngành sản xuất nông nghiệp nói riêng. Sự biến động thái quá của nó
có thế dẫn đến những thiên tai đe dọa cuộc sống và các hoạt động sản xuất của con người.

C cho 100m gọi là đoạn nhiệt khô. Ở
khối không khí bão hòa hơi nuớc thì mức độ tăng hoặc giảm nhiệt độ là 0,5
0
C/100m gọi là đoạn
nhiệt ẩm. Ðối với khối không khí bốc lên cao lúc đầu lạnh đi theo mức đoạn nhiệt khô bởi vì nó
chưa bão hòa hơi nước, đến một độ cao nhất định nhiệt độ không khí đã giảm đến điểm sương,
và trở nên bão hòa hơi nước, sự tiếp tục giảm nhiệt độ theo mức độ đoạn nhiệt ẩm.
Kết quả thống kê số liệu cao không 30 năm (1961 - 1990) ở Hà Nội cho thấy, vào mùa
Đông ở lớp không khí 500 mét thường xuất hiện lớp nghịch nhiệt (thể hiện rõ trong giá trị nhiệt
độ tối cao), còn mùa Hè lớp nghịch nhiệt yếu hơn. Do có lớp nghịch nhiệt, ở lớp không khí cao
hơn thường xảy ra ngưng kết hơi nước.
Bảng 2.1. Nhiệt độ không khí khảo sát lúc 7h (0h GMT) ở các độ cao tại Hà Nội
(Số liệu 30 năm 1961 -1990)
Mực (mét) Tháng I Tháng VII
0 T
tb
T
max
T
min
T
tb
T
max
T
min
0 14,6 23,0 5,5 27,3 31,4 21,6
200 13,8 21,7 3,5 26,2 31,9 20,3
500 12,5 24,7 0,9 25,2 30,0 19,1
1000 10,6 21,4 0,6 22,8 27,7 16,0

khoảng 0
0
C ở độ cao 55km.
1.3. Tầng trung gian (Mesosphere)
Tầng trung gian nằm trên tầng bình lưu cho đến độ cao 80 - 90 km. Tầng này nhiệt độ
giảm dần theo độ cao và đạt đến giá trị - 70
0
C đến - 80
0
C.
1.4. Tầng điện ly (Thermosphere)
Tầng điện ly hay còn gọi là tầng nhiệt quyển là tầng không khí có độ cao từ 80 đến
800km. Ở tầng này không khí rất thưa loăng. Dưới tác dụng của các tia bức xạ, các chất khí đều
bị phân ly và bị ion hoá mạnh. Khí quyển ở đây có độ dẫn điện cao.
Ðộ dẫn điện cao ở tầng điện ly là nguyên nhân làm phản hồi các sóng vô tuyến phát đi từ
mặt đất, nhờ vậy mà mọi thiết bị vô tuyến điện ở mặt đất, ở các vệ tinh nhân tạo mới có thể
hoạt động bình thường được.
Tầng ion có thể nhận thấy hai cực đại ion hóa ở độ cao 100 km và 180 - 200km.
Ðặc điểm quan trọng của tầng khí quyển này là nhiệt độ không khí cao và tăng nhanh
theo độ cao. Ở độ cao 200km có nhiệt độ 600
0
C, còn ở giới hạn trên là 2000
0
C.
1.5. Tầng khuyếch tán (Exosphere)
Giới hạn trên của tầng này vào khoảng 2000 đến 3000 km, là tầng chuyển tiếp giữa khí
quyển và không gian vũ trụ (Outer space), không khí tầng này rất thưa loãng thành phần chủ
yếu là hydrô và hêli.
2. MẬT ÐỘ, KHỐI LƯỢNG VÀ SỰ PHÂN BỔ KHÍ QUYỂN THEO CHIỀU CAO
2.1. Mật độ không khí

R- hằng số chất khí;
T- nhiệt độ tuyệt đối của không khí.
Thay (1) vào (2) ta có:
ρ
=
P
R.T
Thừa nhận hằng số chất khí R = 2,064 cal/mol. độ =
1
0,4845
hay ρ = 0,4845 x
P
273 + t
t là nhiệt độ không khí tính theo độ bách phân (
0
C).
Ta có thể dùng phương trình (3) để xác định mật độ không khí ở bất kỳ điều kiện nhiệt độ
và áp suất nào của khí quyển.
Từ phương trình (3) ta suy ra rằng: Mật độ không khí tỷ lệ thuận với áp suất của khí
quyển (áp suất càng tăng thì khối lượng chất khí có trong 1m
3
không khí càng 1ớn và do đó mật
độ không khí tăng). Mật độ không khí tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Nhiệt độ không khí càng tăng
thì mật độ không khí giảm, vì nhiệt độ tăng thể tích tăng làm cho khối lượng của một đơn vị thể
tích không khí giảm.
Bảng 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và ẩm độ đến mật độ không khí
Mật độ không khí (g/m
3
)
Nhiệt độ không khí (