Khí quyển: cấu trúc, vai trò, Thành phần khí ở tầng đối lưu

1.Cấu trúc
Khí quyển hay môi trường không khí là một hỗn hợp các khí bao quanh bề mặt trái đất, có khối lượng khoảng 5,2 1018 kg (0,0001% khối lượng trái đất).
Khí quyển đóng vai trò quyết định trong việc duy trì cân bằng nhiệt của trái đất, thông qua quá trình hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ mặt trời và tái phát xạ khỏi trái đất. Khí quyển được chia thành nhiều tầng khác nhau theo sự thay đổi chiều cao và chênh lệch nhiệt độ.
Tầng đối lưu (Troposphere): cao đến 10 km tính từ mặt đất, là tầng tiếp giáp với bề mặt trái đất. Nhiệt độ và áp suất của tầng này giảm theo chiều cao. Trên mặt đất có nhiệt độ trung bình là 15oC, lên đến độ cao 10 km chỉ còn từ –50oC đến –80oC.
Tầng bình lưu (Stratosphere): ở độ cao từ 10-50 km. Nhiệt độ và áp suất của tầng này tăng theo chiều cao. Các nhà khoa học giải thích rằng sự gia tăng nhiệt độ là do càng lên cao càng gần với lớp ozone. Lớp ozone là lớp không khí nơi đó có hàm lượng khí ozone rất cao, có khả năng hấp thu tia cực tím của mặt trời. Lớp ozone xuất hiện ở độ cao 18-30 km. Nồng độ ozone cao nhất ở độ cao 20-25 km, cao hơn 1000 lần so với tầng đối lưu (khoảng 10 ppm).
Tầng trung lưu (Mesosphere) ở độ cao trên 50-90 km. Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ giảm dần từ đỉnh của tầng bình lưu (50 km) đến đỉnh tầng trung lưu (90 km), nhiệt độ giảm nhanh hơn tầng đối lưu và có thể đạt đến –100oC.
Thượng tầng khí quyển (Thermoshpere) và tầng ngoài (Exosphere). Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ tăng lên rất nhanh và rất cao. Mật độ phân tử khí ở đây cực loảng.

2.Thành phần khí ở tầng đối lưu

Khí quyển thường gồm các thành phần: các khí không thay đổi như O2 (20,95%), Ar (0,93%), N2 (78,08%), một số khí khác như Ne (18,18 ppmV), He (5,24 ppmV), Kr (1,14 ppmV), Xe (0,087 ppmV); các khí thay đổi như nước (1-4% tùy theo nhiệt độ) và CO2 (0,03%, thay đổi tùy theo mùa); các vệt khí như như O3 (ozone), NOx (oxid nitơ, x=1,2..), SOx (oxid lưu huỳnh), CO (monoxid cacbon). Các vệt khí này thường thay đổi, có hàm lượng rất thấp (ppb, ppt) và thường là các chất ô nhiễm.

3.Vai trò

Khí quyển là nguồn cung cấp oxy (cần thiết cho sự sống trên trái đất), cung cấp CO2 (cần thiết cho quá trình quang hợp của thực vật), cung cấp nitơ cho vi khuẩn cố định nitơ và các nhà máy sản xuất amôniac để tạo các hợp chất chứa nitơ cần cho sự sống. Hơn nữa, khí quyển là phương tiện vận chuyển nước hết sức quan trọng từ các đại dương tới đất liền như một phần của chu trình tuần hoàn nước.
Khí quyển có nhiệm vụ duy trì và bảo vệ sự sống trên trái đất. Nhờ có khí quyển hấp thụ mà hầu hết các tia vũ trụ và phần lớn bức xạ điện từ của mặt trời không tới được mặt đất. Khí quyển chỉ truyền các bức xạ cận cực tím, cận hồng ngoại (3000-2500 nm) và các sóng rađi (0,1-40 micron), đồng thời ngăn cản bức xạ cực tím có tính chất hủy hoại mô (các bức xạ dưới 300 nm).