SÁCH Lý Thuyết & Thực
Hành Năng Lượng Mặt
Trời

PGS. TS. NGUYỄN BỐN
TS. HOÀNG DƯƠNG HÙNG

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG 1
Chỉång 1: V TRỦ V HÃÛ MÀÛT TRÅÌI

1.1. Cáúu tảo, chuøn âäüng v sỉû dn nåí ca v trủ
1.1.1. Cáúu tảo ca v trủ
V trủ m ta biãút bao gäưm vä säú cạc vç sao. Mäùi vç sao l mäüt thiãn
thãø phạt sạng, nhỉ màût tråìi ca chụng ta.
Quay quanh mäùi vç sao cọ cạc hnh tinh, cạc thiãn thảch, sao chäøi,
theo nhỉỵng qu âảo ellip láúy sao lm tiãu âiãøm, nhåì tỉång tạc ca lỉûc
háúp dáùn. Quay quanh mäùi
hnh tinh cọ cạc vãû tinh,
cạc vnh âai hồûc âạm
bủi. Mäùi vç sao tảo ra
quanh nọ mäüt hãû màût tråìi,
nhỉ hãû màût tråìi ca chụng
ta.
Hng t hãû màût tråìi tủ
lải thnh mäüt âạm, do lỉûc
há
úp dáùn, tảo ra mäüt thiãn
h. Thiãn h ca chụng ta
âỉåüc gi l Ngán h hay

45000nas
30000nas
15000nas
HÃÛ MÀÛT TRÅÌI
Hinh 1.1. Ngán h v hãû màût tråìi 2
1.1.2. Sỉû váûn âäüng v dn nåí ca v trủ
Âãø täưn tải dỉåïi tạc dủng ca lỉûc háúp dáùn, cạc thiãn thãø trong v trủ
phi chuøn âäüng khäng ngỉìng. Cạc hnh tinh tỉû xoay quanh mçnh v
quay quanh màût tråìi våïi täúc âäü vi chủc km/s, cạc màût tråìi quay quanh
tám thiãn h våïi täúc âäü hng tràm km/s, cạc thiãn h quay quanh tám âải
thiãn h våïi täúc âäü hng nghçn km/s.
Nàm 1923, khi sỉí dủng kênh thiãn vàn vä tuún ghi phäø bỉïc xả
phạt ra tỉì cạc thiãn h, Edwin Hubble nháûn tháúy cạc vảch quang phäø ln
dëch chuøn vãư phêa bỉåïc sọng λ di, phêa mu â. Hiãûn tỉåüng dëch vãư
phêa â ca bỉïc xả âỉåüc gii thêch bàòng hiãûu ỉï
ng Doppler, l do cạc thiãn
thãø phạt bỉïc xả âang chuøn âäüng ra xa nåi thu bỉïc xả, chuøn âäüng råìi
xa nhau ca cạc thiãn h âỉåüc phạt hiãûn tháúy theo mi phỉång, våïi váûn
täúc tàng dáưn theo khong cạch giỉỵa chụng. Nhỉ váûy, cạc thiãn thãø trong
v trủ âang råìi xa nhau, v v trủ âang dn nåí nhỉ qu bọng âang âỉåüc
thäøi càng ra.

1.1.3. Âënh lût Hubble
Dỉûa vo thỉûc nghiãûm, Edwin Hubble mä t sỉû dn nåí ca v trủ
bàòng âënh lût sau: Mi thiãn thãø trong v trủ âang chuøn âäüng ra xa
nhau våïi váûn täúc
ω

khong 15 t nàm tỉì mäüt qu trỉïng cỉûc nh, cọ khäúi lỉåüng (M), nàng
lỉåüng (E) v nhiãût âäü (T) cỉûc låïn båíi mäüt vủ näø låïn gi l Big Bang. Vủ 3
näø ny tảo ra khäng gian - thåìi gian v ton bäü V trủ, theo quạ trçnh dn
nåí nhỉ sau:

Bng 1.1. Tọm tàõt lëch sỉí ca V trủ
Thåìi gian
τ
Nhiãût âäü
T (K)
Thnh pháưn ca V trủ Âàûc âiãøm ca V trủ
τ ≤10
-43
s T≥10
32
K Mäüt cháút âiãøm cọ M, E, T cỉûc
låïn
1 siãu lỉûc, r = 10
-35
m
10
-35
s 10
27
K Chán khäng lỉåüng tỉí, trỉåìng
nàng lỉåüng âäưng nháút
2 lỉûc: Âiãûn hảt nhán

e
= 2p2n, hảt nhán H
10
9
nàm 10
2
K Tảo khê H
2
, H
e
, tinh ván v cạc
thiãn h
Cọ khê H
2
, tinh ván
10
10
nàm 10 K Tảo màût tråìi, hãû MT, tảo cạc
ngun täú nàûng
Cọ thiãn h, cạc sao,
hnh tinh
12.10
9
n 7 K Tảo khê quøn, lủc âëa, nụi Tảo ngun täú nàûng, sao
thỉï cáúp, nụi
14.10
9
n 5 K Tảo nỉåïc, âải dỉång, vi khøn,
to, sinh váût
Cọ nỉåïc, âải dỉång, sinh

Hçnh 1.2. Sỉû hçnh thnh hãû màût tråìi.

Dỉåïi tạc dủng ca lỉûc háúp dáùn, âạm máy bàõt âáưu co lải, dẻt âi, v
tám ca nọ tråí nãn âàûc v nọng dáưn, âãún mỉïc cọ thãø khåíi phạt cạc phn
ỉïng hảt nhán v tråí thnh màût tråìi. Khê v bủi êt âàûc hån phêa ngoi s
quay quanh màût tråìi, kãút thnh cạc vnh âai, ngỉng tủ thnh cạc hnh tinh
v tiãøu hnh tinh. Pháưn khê long quanh hnh tinh cng ngỉng kãút theo
cạch tỉång tỉû âãø tảo ra cạc vãû tinh quay quanh hnh tinh.

1.2.3. Cáúu tảo v cạc thäng säú ca hãû màût tråìi
Hãû màût tråìi gäưm cọ màût tråìi v
9 hnh tinh quay quanh nọ, theo cạc


kg/m
3
r
10
11

m
t
0
C
g
m/s
τ
n

ngy
(n)
τ
N
nàm
(N)
v
km/h
Thnh
pháưn
Säú
vãû
tinh
Màût tråìi-Sun 2.10

58n
243n
1n
1n
88n
225n
365,25n
687n
48
35
30
24
Fe, Si
Fe Si
Fe Si
Fe Si
0
0
1
2
Mäüc - Jupiter
Thä ø- Saturn
ThVỉång-Uranus
HVỉång-Neptune
DVỉång-Pluto
1900
598
87
103
5,5

6n
11N
30N
84N
165N
248N
13
10
7
5
4,7
H, He
H, He
H, He
CH
4
,NH
3
H
2
O,Si
16
22
15
8
1
Tràng-Moon 0,073 3,47 3,4
3,74
.10
-3

12
nàm, táút c mi ngäi sao âãưu tàõt, v trủ s l mäüt khäng gian
bao la, âen täúi v lảnh lo, chỉïa cạc xạc sao dảng qu cáưu sàõt, neutron
hồûc läù âen v cạc hnh tinh lảnh. 6
Sau 10
18
nm, dổồùi taùc õọỹng lỏu daỡi cuớa lổỷc hỏỳp dỏựn, mọựi thión haỡ seợ bở
phỏn huớy thaỡnh caùc xaùc sao tổỷ do vaỡ mọỹt lọự õen thión haỡ, coù õổồỡng
kờnh haỡng tyớ km vaỡ khọỳi lổồỹng cồợ 10
9
.M
0
(M
o
= 2.10
3
kg laỡ khọỳi lổồỹng
mỷt trồỡi)
Sau 10
27
nm, caùc lọự õen trong caùc õaùm thión haỡ seợ phỏn huớy thaỡnh caùc
sióu thión haỡ. Vuợ truỷ tióỳp tuỷc daợn nồớ, nhióỷt õọỹ haỷ thỏỳp õóỳn 10
-10
K, õuớ
laỷnh õóứ caùc lọự õen bừt õỏửu bay hồi. Caùc lọự õen cồợ mỷt trồỡi seợ bay hồi
hóỳt sau 10
62

3- Nóỳu >
0
thỗ Vuợ truỷ seợ daợn nồớ chỏỷm dỏửn, õaỷt baùn kờnh r cổỷc õaỷi, sau
õoù co laỷi ngaỡy caỡng nhanh, taỷo ra vuỷ suỷp õọứ lồùn, goỹi laỡ Big Crunch.
Kởch baớn naỡy goỹi laỡ mọ hỗnh Vuợ truỷ kờn. Gia tọỳc vaỡ thồỡi gian nồớ - co seợ
phuỷ thuọỹc tố sọỳ /
0
. Theo tờnh toaùn, Vuợ truỷ coù /
0
=2 seợ xaớy ra caùc
quaù trỗnh sau :
Quaù trỗnh daợn nồớ chỏỷm dỏửn, xaớy ra trong khoaớng 50 tyớ nm. Mỷt trồỡi
cuớa ta seợ dióựn tióỳp kởch baớn nhổ trong Vuợ truỷ mồớ. Caùc vỗ sao tióỳp tuỷc
sinh ra vaỡ chóỳt õi, nhióỷt õọỹ Vuợ truỷ giaớm dỏửn.
Vaỡo nm thổù 50 tyớ, Vuợ truỷ coù baùn kờnh cổỷc õaỷi, gỏỳp ba lỏửn hióỷn nay,
nhióỷt õọỹ bũng 1 K, luùc naỡy lổỷc hỏỳp dỏựn cỏn bũng vồùi lổỷc daợn nồớ do Big
Bang taỷo ra, quaù trỗnh daợn nồớ dổỡng laỷi. Sau õoù quaù trỗnh co laỷi õổồỹc
khồới õọỹng, caùc thión thóứ bừt õỏửu rồi vóử phờa nhau, vồùi gia tọỳc tng dỏửn.
Nm thổù 99 tyớ, Vuợ truỷ co laỷi coỡn 1/5 kờch thổồùc hióỷn nay, luùc õoù caùc
õaù
m thión haỡ seợ hồỹp laỷi thaỡnh mọỹt õaùm duy nhỏỳt. Vuợ truỷ co tióỳp 900
trióỷu nm sau õoù, caùc thión haỡ hồỹp nhỏỳt, taỷo ra mọỹt khọng gian bũng 7
1/100 kờch thổồùc Vuợ truỷ hióỷn nay, vồùi nhióỷt õọỹ nóửn T 300K, chổùa õỏửy
caùc sao. Sau õoù 99 trióỷu nm, Vuợ truỷ co laỷi coỡn 1/1000 kờch thổồùc hióỷn
nay vaỡ nhióỷt õọỹ nóửn T=3000K. Sau 900.000 nm nổợa, nhióỷt õọỹ Vuợ truỷ
õaỷt T=10
4

0
50
9
=2
VT kờn



<



V
T

m
ồ
ớ
[10 nm]
Big crunch
100

9
=
VT phúng
Hỗnh 1.3 - Tổồng lai cuớa vuợ truỷ
Big bang

mỷt trồỡi
thay õọứi trong khoaớng tổỡ
10.10
6
K õóỳn 20.10
6
K, trung bỗnh
khoaớng 15600000 K. nhióỷt õọỹ
nhổ vỏỷy vỏỷt chỏỳt khọng thóứ giổợ
õổồỹc cỏỳu truùc trỏỷt tổỷ thọng thổồỡng gọửm caùc nguyón tổớ vaỡ phỏn tổớ. Noù trồớ
thaỡnh plasma trong õoù caùc haỷt nhỏn cuớa nguyón tổớ chuyóứn õọỹng taùch bióỷt
vồùi caùc electron. Khi caùc haỷt nhỏn tổỷ do coù va chaỷm vồùi nhau seợ xuỏỳt hióỷn
nhổợng vuỷ nọứ nhióỷt haỷch. Khi quan saùt tờnh chỏỳt cuớa vỏỷt chỏỳt nguọỹi hồn
trón bóử mỷt nhỗn thỏỳy õổồỹc cuớa mỷt trồỡi, caùc nhaỡ khoa hoỹc õaợ kóỳt luỏỷn
rũng coù phaớn ổùng nhióỷt haỷch xaớy ra ồớ trong loỡng mỷt trồỡi.
Vóử cỏỳu truùc, mỷt trồỡi coù thóứ chia laỡ
m 4 vuỡng, tỏỳt caớ hồỹp thaỡnh mọỹt
khọỳi cỏửu khờ khọứng lọử. Vuỡng giổợa goỹi laỡ nhỏn hay loợi coù nhổợng chuyóứn
õọỹng õọỳi lổu, nồi xaớy ra nhổợng phaớn ổùng nhióỷt haỷt nhỏn taỷo nón nguọửn
nng lổồỹng mỷt trồỡi, vuỡng naỡy coù baùn kờnh khoaớng 175.000km, khọỳi
lổồỹng rióng 160kg/dm
3
, nhióỷt õọỹ ổồùc tờnh tổỡ 14 õóỳn 20 trióỷu õọỹ, aùp suỏỳt
vaỡo khoaớng haỡng trm tyớ atmotphe. Vuỡng kóỳ tióỳp laỡ vuỡng trung gian coỡn
goỹi laỡ vuỡng õọứi ngổồỹc qua õoù nng lổồỹng truyóửn tổỡ trong ra ngoaỡi, vỏỷt
chỏỳt ồớ vuỡng naỡy gọửm coù sừt (Fe), can xi (Ca), naùt ri (Na), stronti (Sr),
crọm (Cr), kóửn (Ni), caùcbon ( C), silờc (Si) vaỡ caùc khờ nhổ hiõrọ (H
2
), hóli
(He), chióửu daỡy vuỡng naỡy khoaớng 400.000km. Tióỳp theo laỡ vuỡng õọỳi lổu

2
4
+ 2 Neutrino + γ
Neutrino l hảt khäng mang âiãûn, ráút bãưn v cọ kh nàng âám xun ráút
låïn. Sau phn ỉïng cạc Neutrino láûp tỉïc råìi khi phảm vi màût tråìi v
khäng tham gia vo cạc “biãún cäú” sau âọ.

Hçnh 1.5. Cáúu trục ca màût tråìi. 10
Trong quaù trỗnh dióựn bióỳn cuớa phaớn ổùng coù mọỹt lổồỹng vỏỷt chỏỳt cuớa
mỷt trồỡi bở mỏỳt õi. Khọỳi lổồỹng cuớa mỷt trồỡi do õoù mọựi giỏy giaớm chổỡng
4.10
6
tỏỳn, tuy nhión theo caùc nhaỡ nghión cổùu, traỷng thaùi cuớa mỷt trồỡi vỏựn
khọng thay õọứi trong thồỡi gian haỡng tyớ nm nổợa. Mọựi ngaỡy mỷt trồỡi saớn
xuỏỳt mọỹt nguọửn nng lổồỹng qua phaớn ổùng nhióỷt haỷch lón õóỳn 9.10
24
kWh
(tổùc laỡ chổa õỏửy mọỹt phỏửn trióỷu giỏy mỷt trồỡi õaợ giaới phoùng ra mọỹt lổồỹng
nng lổồỹng tổồng õổồng vồùi tọứng sọỳ õióỷn nng saớn xuỏỳt trong mọỹt nm
trón traùi õỏỳt).

1.3. Caùc phaớn ổùng haỷt nhỏn vaỡ sổỷ tióỳn hoùa cuớa mỷt trồỡi
1.3.1. Phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ vaỡ aùp suỏỳt trong mỷt trồỡi
Dổồùi taùc duỷng cuớa lổỷc hỏỳp dỏựn, hổồùng vóử tỏm khọỳi khờ hỗnh cỏửu cuớa
mỷt trồỡi, aùp suỏỳt, nhióỷt õọỹ vaỡ mỏỷt õọỹ khờ quyóứn seợ tng dỏửn.
óứ tỗm caùc haỡm phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ T(r), aùp suỏỳt p(r) vaỡ khọỳi lổồỹng
rióng (r) taỷi baùn kờnh r, ta seợ xeùt mọỹt phỏn tọỳ hỗnh truỷ dV=S.dr khờ Hydro

dr
dp
dp
dT
dr
dT

=

==

.
Suy ra


=
rT
To
dr
Cp
g
dT
0
hay T(r) = T
0
- r
Cp
g

Vaỡ tổỡ

0
=







=


=


)1ln(
0
0
0
r
CpT
g
R
Cp
r
Cp
g
T
dr
R










=









==









=

RT
p
rRT
rp








=
00
0
1
)(
)(

Nhióỷt õọỹ T
0
taỷi tỏm mỷt trồỡi coù thóứ tờnh theo nhióỷt õọỹ bóử mỷt:
T(r =
2
D
= 7.10
8
m) = 5762K
Gia tọỳc troỹng lổỷc: g = G
()

,
Nhióỷt õọỹ tỏm mỷt trồỡi coù thóứ xaùc õởnh theo cọng thổùc:

Kr
Cp
g
rTT
6
0
10.2,13)( =+=

Hỗnh 1.7. Phỏn bọỳ T(r), p(r) vaỡ khọỳi lổồỹng rióng (r)1.3.2. Caùc phaớn ổùng haỷt nhỏn trong mỷt trồỡi
1.3.2.1. Phaớn ổùng tọứng hồỹp haỷt nhỏn Hóli
Trong quaù trỗnh hỗnh thaỡnh, nhióỷt õọỹ bón trong mỷt trồỡiseợ tng dỏửn.
Khi vuỡng tỏm mỷt trồỡi õaỷt nhióỷt õọỹ T 10
7
K, thỗ coù õuớ õióửu kióỷn õóứ xaớy ra
phaớn ổùng tọứng hồỹp Hóli tổỡ Hydrọ, theo phổồng trỗnh : 4H


2,1
812
âỉåüc biãún thnh nàng lỉåüng theo phỉång trçnh Einstein. Mäùi 1kg hảt nhán
H
1
chuøn thnh He
4
thç bë hủt mäüt khäúi lỉåüng ∆m = 0,01kg, v gii
phọng ra nàng lỉåüng:
q = ∆m.c
2
= 0,01.(3.10
8
)
2
= 9.10
14
J
Lỉåüng nhiãût sinh ra s lm tàng ạp sút khäúi khê, khiãún màût tråìi phạt
ra ạnh sạng v bỉïc xả, v nåí ra cho âãún khi cán bàòng våïi lỉûc háúp dáùn. Mäùi
giáy màût tråìi tiãu hy hån 420 triãûu táún hydro, gim khäúi lỉåüng ∆m = 4,2
triãûu táún v phạt ra nàng lỉåüng Q = 3,8.10
26
W.
Mún âảt nhiãût âäü tải tám â cao âãø thnh mäüt ngäi sao, thiãn thãø
cáưn cọ khäúi lỉåüng M ≥ 0,08M

+ q
Phn ỉïng ny xy ra åí nhiãût âäü cao, täúc âäü låïn, nãn thåìi gian chạy
He chè bàòng1/30 thåìi gian chạy H
2
khong 300 triãûu nàm. Nhiãût sinh ra
trong phn ỉïng lm tàng ạp sút bỉïc xả, khiãún ngäi sao nåí ra hng tràm
láưn so våïi trỉåïc. Lục ny màût ngoi sao nhiãût âäü khong 4000K, cọ mu
â, nãn gi l sao â khäøng läư. Vo thåìi âiãøm l sao â khäøng läư, màût tråìi
s nút chỉíng sao Thy v sao Kim, nung trại âáút âãún 1500K thnh 1
hnh tinh nọng chy, kãút thục sỉû säúng tải âáy.
Kãút thục quạ trçnh chạy Heli, ạp lỉûc trong sao gim, lỉûc háúp dáùn ẹp
sao co lải, lm máût âäü v nhiãût âäü tàng lãn, âãún T= 5.10
6
K s xy ra phn
ỉïng tảo Oxy:

4C
12
→ 3O
16
+ q
Quạ trçnh chạy xy ra nhỉ trãn, våïi täúc âäü tàng dáưn v thåìi gian
ngàõn dáưn. Chu trçnh chạy - tàõt - nẹn - chạy âỉåüc tàng täúc, liãn tiãúp thỉûc
hiãûn cạc phn ỉïng tảo ngun täú måïi O
16
-> Ne
20
-> Na
22
-> Mg

1.3.3. Sỉû tiãún họa cu màût tråìi
Sau khi tảo ra sàõt, cạc phn ỉïng hảt nhán sinh nhiãût tàõt hàón, lỉûc háúp
dáùn tiãúp tủc nẹn màût tråìi cho âãún “chãút”. Quạ trçnh hoạ thán ca màût tråìi
phủ thüc cỉåìng âäü lỉûc háúp dáùn, tỉïc l tu thüc vo khäúi lỉåüng ca nọ,
theo mäüt trong ba këch bn nhỉ sau:
1- Cạc sao cọ khäúi lỉåüng M
∈
(0,7
÷
1,4)M
0
:
Sau khi hãút nhiãn liãûu, tỉì mäüt sao â khäøng läư âỉåìng kênh 100.10
6

km co lải thnh sao ln tràõng âỉåìng kênh cåỵ 1500 km, l trảng thại dỉìng
khi lỉûc háúp dáùn cán bàòng våïi ạp lỉûc tảo ra khi cạc ngun tỉí â ẹp sạt lải
nhau, cọ khäúi lỉåüng riãng cåỵ 10
12
kg/m
3
. Nhiãût sinh ra khi nẹn lm nhiãût
âäü bãư màût sao âảt tåïi 6000K, sau âọ ta nhiãût v ngüi dáưn trong mäüt tè
nàm thnh sao ln âen hay sao sàõt, nhỉ mäüt xạc sao khäng tháúy âỉåüc lang
thang trong v trủ. Màût tråìi hoạ kiãúp theo kiãøu ny.
2- Cạc sao cọ khäúi lỉåüng M
∈
(1,4
÷
5)M

2
C
GM
, tảo thnh mäüt läù âen, km theo mäüt vủ näø 14
siãu sao måïi. Läù âen cọ khäúi lỉåüng riãng khong 10
23
kg/m
3
, tảo ra trỉåìng
háúp dáùn ráút mảnh, lm cong khäng gian xung quanh tåïi mỉïc váût cháút kãø
c ạnh sạng cng khäng thãø thoạt ra âỉåüc. Mi thiãn thãø âãún gáưn âãưu bë
cún hụt nhỉ mäüt xoạy nỉåïc khäøng läư. Nãúu âỉåüc nẹn âãún trảng thại läù
âen, âảt tåïi bạn kênh háúp dáùn, thç bạn kênh Qu âáút chè bàòng 3cm, bạn
kênh màût tråìi l 3 km.

1.4. Tr¸i ®Êt, cÊu t¹o cđa tr¸i ®Êt
Trại âáút âỉåüc hçnh thnh cạch âáy gáưn 5 t nàm tỉì mäüt vnh âai
bủi khê quay quanh màût tråìi, kãút tủ thnh mäüt qu cáưu xäúp tỉû xoay v
quay quanh màût tråìi. Lỉûc háúp dáùn ẹp qu cáưu co lải, khiãún nhiãût âäü näø
tàng lãn h
ng ngn âäü, lm nọng chy qu cáưu, khi âọ cạc ngun täú nàûng
nhỉ Sàõt v Niken chçm dáưn vo tám tảo li qu âáút, xung quanh l magma
lng, ngoi cng l khê quøn så khai gäưm H
2
, He, H
2
O, CH

sinh váût cáúp cao v tiãún
hoạ thnh ngỉåìi.
Tr¸i ®Êt, hµnh tinh thø
3 tÝnh tõ mỈt trêi, cïng víi
mỈt tr¨ng mét vƯ tinh duy
nhÊt t¹o ra mét hƯ thèng
hµnh tinh kÐp ®Ỉc biƯt.
Tr¸i ®Êt lµ hµnh tinh lín nhÊt trong sè c¸c hµnh tinh bªn trong cđa hƯ mỈt
trêi víi ®−êng kÝnh ë xÝch ®¹o 12.756 km. Nh×n tõ kh«ng gian, tr¸i ®Êt cã
mµu xanh, n©u vµ xanh l¸ c©y víi nh÷ng ®¸m m©y tr¾ng th−êng xuyªn
Hçnh 1.8. Trại âáú
t15
thay đổi. Bề mặt trái đất có một đặc tính mà không một hành tinh nào
khác có: hai trạng thái của vật chất cùng tồn tại bên nhau ở cả thể rắn và
thể lỏng. Vùng ranh giới giữa biển và đất liền là nơi duy nhất trong vũ trụ
có vật chất hiện hữu ổn định trong cả 3 thể rắn, lỏng và khí.

Khờ quyóứn -
N
, O , H O, CO
Lồùp voớ - SiO, H O

Lồùp bao (magma) - Fe, Ni

N
hỏn loớng - Fe, Ni

2

2

2

2

2
1000
6750

0
2000
4000
3500

1300
6375

tâm trái đất là gần 22km.
Sự sống và các đại dơng có khả năng tạo ra sự sống chỉ hiện hữu
duy nhất trên trái đất. Trên các hành tinh khác gần chúng ta nhất nh sao
Kim thì quá nóng và sao Hỏa quá lạnh. Nớc trên sao Kim nay đã bốc
thành hơi nớc, còn nớc trên sao Hoả đã đóng thành băng bên dới bề
mặt của nó. Chỉ có hành tinh của chúng ta là phù hợp cho nớc ở thể lỏng
với nhiệt độ từ 0 đến 100
o
C.
Xung quanh traùi õỏỳt coù lồùp khờ quyóứn daỡy khoaớng H = 800 km
chổùa N
2
, O
2
, H
2
O, CO
2
, NO
x
, H
2
, He, Ar, Ne. Aẽp suỏỳt vaỡ khọỳi lổồỹng rióng
cuớa khờ quyóứn giaớm dỏửn vồùi õọỹ cao y theo quy luỏỷt:
p(y) = p
0
.(1 - (g/(C
p
.T
0

với 1% argon và một số chất khí khác và hơi nớc trong đó có khoảng
0,03% khí cácbonic. Mặc dầu hàm lợng khí cácbonic rất nhỏ, nhng lại
đóng một vai trò quan trọng đối với sự sống trên trái đất.
Càng lên cao áp suất không khí giảm và nhiệt độ cũng thay đổi rất
nhiều, tuy nhiên nhiệt độ của không khí không hạ xuống một cách đơn
giản khi chúng ta tiến ra ngoài không gian, nhiệt độ không khí giảm và
tăng theo một chu trình nhất định. Nhiệt độ ở mỗi tầng tơng ứng với mức
tích tụ và loại năng lợng tác động trong tầng đó.
Khí quyển của trái đất có thể chia làm 4 tầng, trong đó mỗi tầng
có một kiểu cân bằng năng lợng khác nhau. Tầng dới cùng nhất gọi là
tầng đối lu (Troposphere) tầng này bị chi phối bởi ánh sáng khả kiến và Hỗnh 1.10. Sổỷ thay õọứi nhióỷt õọỹ theo õọỹ cao cuớa caùc tỏửng khờ quyóứn 18
tia hồng ngoại, gần 95% tổng số khối lợng và toàn bộ nớc trong khí
quyển phân bố trong tầng này tầng đối lu cao chỉ khoảng 14km. Gần nh
toàn bộ sự trao đổi năng lợng giữa khí quyển và trái đất xảy ra trong tầng
này. Mặt đất và mặt biển bị hâm nóng lên bởi ánh nắng mặt trời. Nhiệt độ
trung bình trên bề mặt trái đất khoảng 15
o
C, bức xạ nhiệt đóng vai trò điều
tiết tự nhiên để giữ cho nhiệt độ trên mặt đất chỉ thay đổi trong một dải
tầng hẹp.
Theo lý thuyết, càng lên cao nhiệt độ càng giảm T(y) = T
0
- (g/C
p

chúng đến đợc mặt đất. Các photon trong ánh sáng cực tím chứa năng
lợng lớn gấp 2 đến 3 lần các photon trong ánh sáng khả kiến, chúng là
một trong các nguyên nhân gây bệnh ung th da.
Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy lợng ozon trong tầng thấp
nhất của khí quyển (tầng đối lu) ngày càng tăng, trong khi đó hàm lợng
ozon trong tầng bình lu đã bị giảm 6% từ 20 năm trở lại đây. Hậu quả
của sự suy giảm này là các tia cực tím có thể xuyên qua khí quyển đến
mặt đất ngày nhiều hơn và làm nhiệt độ trong tầng bình lu ngày càng
lạnh đi, trong khi đó nhiệt độ trong tầng đối lu ngày một nóng lên do
hàm lợng ozon gần mặt đất ngày càng tăng.
Trong tầng giữa (Mesosphere), có độ cao từ 50km trở lên, ozon thình
lình mỏng ra và nhiệt độ giảm dần và lên đến ranh giới cao nhất của tầng
này (khoảng 80km) thì nhiệt độ chỉ khoảng -90
o
C.
Càng lên cao nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại và sự cấu tạo của khí
quyển thay đổi hoàn toàn. Trong khi ở tầng dới các quá trình cơ học và
trong tầng giữa các quá trình hoá học xảy ra rất tiêu biểu, thì trong tầng
cao nhất của khí quyển các quá trình diễn ra rất khác biệt. Nhiệt lợng 19
bức xạ rất mạnh của mặt trời làm tách các phân tử ra để tạo thành các ion
và electron. Vì thế ngời ta gọi tầng này là tầng điện ly (Ionosphere) các
sóng điện từ bị phản xạ trong tầng này.
Càng lên cao, bức xạ Mặt trời trời càng mạnh, ở độ cao khoảng
600km, nhiệt độ lên đến 1000
o
C. Càng lên cao khí quyển càng mỏng và
không có một ranh giới rõ ràng phân biệt gữa khí quyển của trái đất và

Chm tia truưn thàóng tỉì màût tråìi gi l bỉïc xả trỉûc xả. Täøng håüp cạc tia
trỉûc xả v tạn xả gi l täøng xả. Máût âäü dng bỉïc xả trỉûc xả åí ngoi låïp khê
10exp -8
10exp -6
10exp -4 10exp -2 10exp 0 10exp 2 10exp 4
10exp 6
10exp 8 10exp 10
Tia Gamma
Tỉí ngoải
Radar, TV, Radio
Radio Radio
Sọng di
Sọng ngàõn
Bỉïc xả nhiãût
Tia Cosmic
Tia X .
Gáưn
xa
Tia häưng ngoải
25
Ạnh sạng trong tháúy 0.38 - 0.78
Nàng lỉåüng màût tråìi
3
ÂÄÜ DI BỈÅÏC SỌNG (
Hçnh 2.1 Di bỉïc xả âiãûn tỉì21
quyóứn, tờnh õọỳi vồùi vồùi 1m
2

= 5,67 W/m
2
.K
4
- hóỷ sọỳ bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi
T 5762
o
K -nhióỷt õọỹ bóử mỷt mỷt trồỡi (xem giọỳng vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi)
Vỏỷy
4
2
100
5762
.67,5.
4
60.360
32.14,3.2












=q

nguyón tổớ tổồng taùc vồùi caùc phỏn tổớ ọxy khaùc õóứ taỷo thaỡnh phỏn tổớ ọzọn O
3
,
ọzọn cuợng hỏỳp thuỷ bổùc xaỷ tổớ ngoaỷi nhổng vồùi mổùc õọỹ thỏỳp hồn so vồùi ọxy, dổồùi
taùc duỷng cuớa caùc photon vồùi bổồùc soùng ngừn hồn 0,32àm, sổỷ phỏn taùch O
3

thaỡnh O
2
vaỡ O xaớy ra. Nhổ vỏỷy hỏửu nhổ toaỡn bọỹ nng lổồỹng cuớa bổùc xaỷ tổớ ngoaỷi
õổồỹc sổớ duỷng õóứ duy trỗ quaù trỗnh phỏn ly vaỡ hồỹp nhỏỳt cuớa O, O
2
vaỡ O
3
, õoù laỡ
mọỹt quaù trỗnh ọứn õởnh. Do quaù trỗnh naỡy, khi õi qua khờ quyóứn, bổùc xaỷ tổớ ngoaỷi
bióỳn õọứi thaỡnh bổùc xaỷ vồùi nng lổồỹng nhoớ hồn.
1353 W/m2
1000 W/m2
Tia phaớn xaỷ
Bổùc xaỷ khuyóỳch taùn
Mỏỳt maùt do sổỷ hỏỳp thuỷ
Sổỷ phaớn xaỷ
Khờ
quyóứn
Bóử mỷt traùi õỏỳt
(Trồỡi quang õaợng)
Khoaớng khọng Vuợ truỷ