Khí quyển là lớp không khí bao quanh Trái Đất. Nó được giữ lại bởi lực hấp dẫn và thường xuyên chịu tác động từ vũ trụ, trước hết là Mặt Trời. Lớp vỏ khí này không chỉ cung cấp oxy cho quá trình hô hấp. Mà còn đóng vai trò như tấm lá chắn vô hình. Nếu thiếu đi nó, nhiệt độ ban ngày sẽ tăng vọt. Còn ban đêm sẽ rơi xuống mức cực thấp. Bạn đã thực sự hiểu rõ cấu trúc và vai trò sống còn này chưa?

Định nghĩa và thành phần khí quyển

Khí quyển là thuật ngữ chỉ lớp khí bao bọc bên ngoài một thiên thể. Trọng lực của chính thiên thể đó sẽ giữ lớp khí này lại.

Theo các tài liệu khoa học, lớp khí quyển của Trái Đất có khối lượng đủ lớn để duy trì sự ổn định lâu dài. Thành phần chính của nó bao gồm nitơ chiếm khoảng 78,1% thể tích. Oxi ở mức 20,9%.

Phần còn lại là hơi nước, khí argon, cacbon điôxít và một số khí khác với tỷ lệ rất nhỏ. Áp suất của khí quyển bằng bao nhiêu? Con số phổ biến nhất là 760 mmHg.

Con số này phản ánh trọng lượng của lớp vỏ không khí tác dụng lên vật thể đặt trong nó. Đây chính là nền tảng giúp duy trì áp suất ổn định cho mọi hoạt động sống trên bề mặt hành tinh.

Cấu trúc 5 tầng khí quyển

Khí quyển được phân tách thành năm lớp dựa trên sự biến thiên của nhiệt độ, mật độ và thành phần hóa học. Mỗi tầng sở hữu những đặc tính vật lý riêng, hợp lại tạo thành lá chắn bảo vệ hành tinh.

Tầng đối lưu là khu vực thấp nhất, áp sát bề mặt Trái Đất và chứa khoảng 80% khối lượng không khí. Độ dày của lớp này thay đổi tùy vị trí địa lý, dao động từ 7 km ở vùng cực, 11 km ở ôn đới, lên đến 16–20 km tại Xích đạo. Trong tầng này, nhiệt độ giảm dần theo độ cao, giảm 6,5°C cho mỗi 1.000 mét lên cao. Hầu hết các hiện tượng thời tiết như mây, mưa hay bão đều xảy ra tại đây.

Ngay phía trên là tầng bình lưu, kéo dài đến độ cao khoảng 50 km. Khác với tầng dưới, nhiệt độ ở đây tăng dần khi lên cao. Lớp ozone tập trung dày đặc nhất ở độ cao 22–25 km hấp thụ tia cực tím. Không khí trong tầng này khô và chuyển động chủ yếu theo chiều ngang, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của máy bay dân dụng.

Tầng trung lưu nằm ở độ cao từ 50 km đến 80–90 km. Nhiệt độ tại đây tiếp tục giảm mạnh, có thể xuống mức -70°C đến -80°C do thiếu sự hấp thụ tia UV. Điểm nhấn của tầng này là hiện tượng mưa sao băng và mây dạ quang.

Kế tiếp là tầng nhiệt, trải dài từ 80–90 km lên đến 2.000 km. Bức xạ tia cực tím mạnh mẽ gây ra quá trình ion hóa, là nơi diễn ra hiện tượng cực quang.

Cuối cùng là tầng ngoài, lớp vỏ bao phủ bên ngoài cùng, mở rộng từ 500–1.000 km lên tới 10.000 km. Mật độ khí tại đây giảm dần, các vật chất tồn tại ở trạng thái ion hóa và rất khó xác định ranh giới chính xác.

Vai trò bảo vệ và duy trì sự sống

Khí quyển không chỉ là lớp vỏ bọc vô hình. Mà còn thực hiện những nhiệm vụ quan trọng đối với hệ sinh thái Trái Đất.

  • Cung cấp oxy và khí quan trọng: Con người, động vật và thực vật đều phụ thuộc vào quá trình hô hấp. Khí quyển duy trì nguồn cung cấp oxy ổn định. Giữ lại nitơ và các khí khác cần thiết cho chu trình sinh hóa.
  • Hấp thụ tia UV độc hại: Tầng ozone nằm trong tầng bình lưu hoạt động như tấm lọc tự nhiên. Nó hấp thụ phần lớn bức xạ cực tím từ Mặt Trời. Ngăn chặn ung thư da và các bệnh lý nghiêm trọng khác ở sinh vật.
  • Cân bằng nhiệt độ ngày đêm: Nhờ hiệu ứng nhà kính tự nhiên, khí quyển giữ lại một phần nhiệt lượng trả lại vào ban đêm. Nếu không có lớp khí này, nhiệt độ ban ngày có thể tăng vọt. Còn ban đêm sẽ giảm xuống mức -150°C. Nước sẽ đóng băng. Sự sống không thể tồn tại.
  • Bảo vệ khỏi thiên thạch: Các tầng khí quyển như vật cản. Khi thiên thạch đi vào, ma sát với không khí sẽ đốt cháy hoặc làm chậm vật thể. Giảm thiểu tối đa thiệt hại trên diện rộng.

Phân bố nhiệt độ không khí

Sự phân bố nhiệt độ không khí trên bề mặt Trái Đất diễn biến phức tạp, chịu tác động tổng hòa của nhiều nhân tố địa lý và vũ trụ học. Yếu tố vĩ độ chi phối rõ nét nhất: do hình cầu của hành tinh, góc chiếu sáng của Mặt Trời tại các vùng gần cực nhỏ hơn so với vùng xích đạo, khiến lượng nhiệt hấp thụ giảm dần khi di chuyển khỏi đường xích đạo về hai cực; ngược lại, khu vực xích đạo nhận bức xạ trực tiếp nên duy trì mức nhiệt cao quanh năm.

Sự chênh lệch giữa lục địa và đại dương cũng tạo ra các đặc điểm nhiệt độ khác biệt; đất liền hấp thụ và tỏa nhiệt nhanh hơn nước biển, dẫn đến biên độ nhiệt lớn hơn.

Khi di chuyển sâu vào nội địa, xa biển, tính chất lục địa càng trở nên rõ rệt, kéo theo sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm tăng lên. Địa hình ảnh hưởng thông qua độ cao và hướng phơi sườn; nhiệt độ trung bình giảm khoảng 0,6°C cho mỗi 100m độ cao, khiến các vùng núi cao thường lạnh hơn những khu vực trũng xung quanh, hướng sườn và độ dốc quyết định lượng bức xạ Mặt Trời mà khu vực đó tiếp nhận.

Ô nhiễm và bảo vệ môi trường

Khí quyển, dù mở rộng đến độ cao 10.000 km, vẫn đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng do các hoạt động của con người. Các nguồn phát thải như công nghiệp, giao thông, đốt nhiên liệu hóa thạch và nông nghiệp đã đẩy nồng độ SO2, NOx cùng khói bụi và khí nhà kính tăng vọt.

Hệ quả trực tiếp bao gồm hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozone và biến đổi khí hậu cực đoan. Để bảo vệ Trái Đất, việc giảm thiểu túi ni-lông, ưu tiên phương tiện công cộng và tiết kiệm năng lượng là những hành động thiết thực nhằm khôi phục lại sự cân bằng tự nhiên.