Bầu khí quyển bao gồm các khu vực khác nhau. Tầng đối lưu là tầng thấp nhất của bầu khí quyển Trái đất. Hãy cùng Dubaothoitiet tìm hiểu kỹ hơn tầng đối lưu là gì và đặc điểm cũng như tầm quan trọng của tầng đối lưu trên Trái đất nhé.
Khái niệm tầng đối lưu
Tầng đối lưu là phần thấp nhất của bầu khí quyển của một số hành tinh. Hầu hết các hiện tượng mà con người liên quan đến thời tiết hàng ngày đều xảy ra ở tầng đối lưu. Đặc trưng của tầng này thể hiện ở các dòng đối lưu của không khí nóng bốc lên cao từ bề mặt và lạnh đi. Hiện tượng đối lưu đã mang lại cái tên gọi cho tầng này.
Tầng đối lưu trên Trái đất
Thành phần hóa học của tầng đối lưu về cơ bản là đồng nhất, ngoại trừ hơi nước đáng chú ý nhất. Nguồn hơi nước ở trên bề mặt thông qua quá trình bay hơi và thoát hơi nước.
Hơn nữa, do nhiệt độ không khí trong tầng đối lưu giảm theo độ cao và áp suất hơi bão hòa giảm mạnh theo nhiệt độ nên lượng hơi nước có thể tồn tại trong không khí cũng giảm mạnh theo độ cao. Do đó, tỷ lệ hơi nước thường cao hơn ở gần bề mặt và giảm theo độ cao.
Áp suất khí quyển cao nhất ở mực nước biển và giảm dần theo độ cao. Thật vậy, khí quyển rất gần với trạng thái cân bằng thủy tĩnh, do đó áp suất tương đương với trọng lượng của không khí phía trên điểm đang xét. Do đó, những thay đổi về áp suất theo độ cao có thể được tính toán theo mật độ bằng phương trình thủy tĩnh.
Vì nhiệt độ về nguyên lý cũng phụ thuộc vào độ cao nên cũng cần có một phương trình khác để xác định áp suất theo độ cao, như đã đề cập trong phần tiếp theo bên dưới.
Nhiệt độ ở tầng đối lưu thường giảm khi độ cao tăng lên. Mức độ suy giảm nhiệt độ -dT/dz được gọi là tỷ lệ giảm nhiệt. Nguyên nhân của sự suy giảm này như sau:
Khi khối lượng không khí bốc lên, nó giãn nở do áp suất giảm ở độ cao lớn hơn. Khi khối khí giãn nở, nó ép lên không khí xung quanh nó, thực hiện công cơ học; nhưng nói chung nó không thu được nhiệt khi trao đổi từ môi trường xung quanh, vì nó có tính dẫn nhiệt kém (quá trình như vậy được gọi là đoạn nhiệt). Vì khối khí sinh công nhưng không thu nhiệt nên mất năng lượng vì vậy nhiệt độ giảm xuống. Thứ tự ngược lại cũng đúng đối với khối không khí chìm.
Nhiệt độ giảm ở các vĩ độ trung bình, từ trung bình khoảng 15°C ở mực nước biển xuống khoảng -55°C ở độ cao nơi bắt đầu khoảng lặng đối lưu. Ở các vùng cực, tầng đối lưu mỏng hơn và nhiệt độ chỉ giảm xuống khoảng -45°C, trong khi ở xích đạo, nhiệt độ ở đỉnh tầng đối lưu có thể đạt tới -75°C.
Khoảng lặng đối lưu là vùng ranh giới giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu.
Việc đo sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao trong tầng đối lưu và tầng bình lưu giúp xác định vị trí của khoảng lặng đối lưu. Ở tầng đối lưu, nhiệt độ giảm theo độ cao, nhưng ngược lại, ở tầng bình lưu, nhiệt độ ban đầu không đổi và sau đó tăng theo độ cao.
Vùng khí quyển nơi tỷ lệ giảm nhiệt thay đổi dấu từ dương (tầng đối lưu) sang âm (tầng bình lưu) được xác định là khoảng lặng đối lưu. Do đó, khoảng lặng đối lưu là lớp nghịch nhiệt và có rất ít sự pha trộn giữa hai tầng khí quyển ở đây.
Đây là môi trường sống chính của hầu hết các loài sinh vật trên Trái đất.
– Nơi tập trung của phần lớn lượng hơi nước (3/4 thể tích hơi nước nằm ở khoảng cách 4 km trở xuống) có tác dụng giữ lại tới 60% lượng nhiệt trên Trái đất được Mặt trời hấp thụ và tỏa vào không khí, do đó giúp giảm lạnh về đêm. .
– Chỉ chiếm 0,33% lượng khí C02 có trong không khí nhưng lại giữ lại tới 18% nhiệt lượng từ bề mặt Trái đất tỏa vào không gian.
– Các phần tử vật chất rắn như: bụi, tro, các loại muối, các vi sinh vật,... có ở tầng đối lưu có tác dụng hấp thụ một phần bức xạ Mặt trời, nhờ đó mặt đất ít nóng vào ban ngày và bớt lạnh vào ban đêm; Đồng thời, chúng còn là hạt nhân ngưng tụ để hơi nước đọng lại tạo thành mây, mưa, sương mù… Vì vậy, các phần tử rắn này cũng là nguyên nhân khiến nhiệt độ ở tầng đối lưu giảm theo độ cao.
Trên Sao Hỏa, tầng đối lưu đạt tới độ cao 40km và nhiệt độ giảm dần theo độ cao. Tại ranh giới giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu, nhiệt độ tương đối ổn định ở khoảng 120K. Lượng bụi lớn trong khí quyển Sao Hỏa đã đẩy tầng đối lưu lên độ cao này (so với khí quyển Trái đất chỉ xấp xỉ 10 đến 20km).
Trong tầng đối lưu, hai thành phần chính quyết định cấu trúc khí quyển là CO2 và bụi khí quyển. CO2 bức xạ nhiệt nhanh vào không trung, ở điều kiện nhiệt độ Sao Hỏa, làm nguội nhanh bầu khí quyển vào ban đêm. Các hạt bụi hấp thụ tốt năng lượng Mặt trời và phân bổ nhiệt lượng đều khắp tầng đối lưu. Trong các cơn bão bụi, tác động của bụi càng rõ ràng hơn, gây ra sự thay đổi đáng kể về nhiệt độ ban ngày và ban đêm.
Sự thay đổi nhiệt độ trong tầng đối lưu trên khắp Sao Hỏa tuân theo các dao động ngày đêm đều đặn, đồng bộ với vị trí của Mặt trời, đôi khi được gọi là "thủy triều nhiệt".
Khí quyển của Sao Mộc cũng có tầng thấp nhất là tầng đối lưu. Sự biến đổi nhiệt độ theo chiều thẳng đứng ở Sao Mộc tương tự như nhiệt độ của bầu khí quyển Trái đất. Nhiệt độ của tầng đối lưu giảm theo độ cao cho đến khi đạt mức tối thiểu ở đỉnh tầng đối lưu, ở khoảng lặng đối lưu.
Trên Sao Mộc, khoảng lặng đối lưu ở độ cao khoảng 50km bên trên các đám mây có thể nhìn thấy được (ở mức áp suất khoảng 1 bar), tại đó áp suất và nhiệt độ khoảng 0,1 bar và 110K. Phía trên tầng đối lưu, từ tầng bình lưu trở lên, nhiệt độ lại tăng lên.
Khoảng lặng đối lưu của Sao Mộc có cấu trúc đám mây phức tạp. Các đám mây phía trên có áp suất từ 0,6 đến 0,9 bar chứa băng amonia. Bên dưới các đám mây băng amonia, có những đám mây dày đặc hơn chứa amoni hydro sulfide hoặc amoni sulfide (trong tầng áp suất 1 bar đến 2 bar) và nước (3 đến 7 bar).
Không có đám mây metan vì nhiệt độ quá cao khiến khí metan có thể ngưng tụ. Các đám mây hơi nước tạo thành tầng mây dày đặc nhất và có ảnh hưởng mạnh nhất đến động lực học của khí quyển. Đây là hệ quả của nhiệt ngưng tụ cao của nước và hàm lượng nước cao hơn so với hydro sulfide và amonia (vì oxy là nguyên tố hóa học phổ biến hơn nitơ hoặc lưu huỳnh).
Tầng bình lưu
Tầng đối lưu và tầng bình lưu là những vùng khí quyển của Trái đất cùng tồn tại với nhau.
Tầng đối lưu là vùng khí quyển của hành tinh có thể kéo dài từ 8 đến 18 km. Mặt khác, tầng bình lưu có thể kéo dài tới độ cao 50 km.
Tầng đối lưu và tầng bình lưu khác nhau về nhiệt độ, ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi độ cao. Trong tầng đối lưu, nhiệt độ giảm khi tăng độ cao. Mặt khác, ở tầng bình lưu, nhiệt độ tăng theo độ cao.
Tầng đối lưu chịu trách nhiệm duy trì thời tiết của Trái đất, bao gồm hơi nước và các loại khí khác nhau, bao gồm carbon dioxide, nitơ, oxy và các loại khí khác. Do có hơi nước và mây nên tầng đối lưu có độ ẩm dồi dào. Nhưng ngược lại, tầng bình lưu tương đối khô vì nó không chứa hơi nước cũng như mây, ngoại trừ ở các vùng cực.
Rối loạn khí quyển khá phổ biến và được gây ra bởi những thay đổi trong chuyển động của không khí và các yếu tố khác. Tầng đối lưu bị giới hạn hoặc co lại do sự xáo trộn của bầu khí quyển. Tuy nhiên, mặt khác, tầng bình lưu không gặp bất kỳ sự xáo trộn khí quyển nào vì nó có chuyển động không khí theo phương ngang và không có mây.
Ở tầng đối lưu của khí quyển xảy ra mô hình đối lưu dòng điện, nhưng vùng bình lưu ở phía bên kia được coi là vùng không đối lưu của bầu khí quyển Trái đất.
Như vậy qua những thông tin Dubaothoitiet.info đã chia sẻ ở trên, hy vọng rằng chúng sẽ giúp ích cho bạn biết thêm được tầng đối lưu là gì, đặc điểm và tầm quan trọng của nó. Nếu phần nào mà bạn cảm thấy có ích hãy chia sẻ bài viết đến với bạn bè của bạn để mọi người cùng đọc nhé. Ngoài ra, nếu có thắc mắc về bài viết hãy bình luận để chúng mình có thể thấy và phản hồi sớm nhất có thể.