Chung quanh Trái đất được bao bọc một lớp khí quyển, còn được coi là "chiếc chăn dày". Loài người và sự sống sống dưới đáy của lớp khí quyển này. Trong lớp khí quyển không trông thấy, không sờ thấy ấy đã xảy ra rất nhiều hiện tượng thiên nhiên kỳ thú, đảm bảo sự sinh tồn cho sự sống.
Thành phần của khí quyển rất phức tạp. Ngoài oxy và nitơ ra còn có hiđro, cacbonic, heli, neon, agon, kripton, xenon, ozon.... Nitơ chiếm 78,09% và oxy chiếm 20,95% tổng dung tích của không khí, tổng các khí khác còn lại chưa đầy 1%. Trong lớp khí quyển còn chứa một số lượng nhất định hơi nước và các loại bụi bậm. Những chất này là thành phần quan trọng để hình thành mây, mưa, sương, tuyết,...
Không khí trong khí quyển tuy không trông thấy nhưng có một trọng lượng cực lớn. Theo ước tính của các nhà khoa học, bao bọc toàn Trái đất là một lớp không khí nặng hơn 500 tỷ tấn. Con người sống trên Trái đất nếu không có áp suất hướng ngoại của cơ thể sẽ bị ép đến tan nát thịt xương. Do tác dụng của lực hấp dẫn của Trái đất, 9/10 trọng lượng khí quyển đều tập trung ở lớp khí quyển gần mặt đất trong khoảng 16km. Càng xa mặt đất không khí càng loãng.
Bề dày của không khí vào khoảng 2-3.000 km. Do tính chất của lớp không khí ở các độ cao khác nhau lại rất khác nhau nên các nhà khí tượng đã chia khí quyển ra thành nhiều lớp:
Các tầng trong lớp khí quyển |
- Lớp gần mặt đất nhất gọi là tầng đối lưu. Bề dày trung bình của lớp này ở vĩ độ trung bình là 16-18km. Vùng 2 cực là 7-10km. Đặc điểm của tầng đối lưu là nhiệt độ không khí càng lên càng nhiệt độ càng thấp. Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hoàng loạt quá tình thay đổi vật lý. Những hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương mù,... đều diễn ra ở tầng đối lưu.
- Từ tầng đối lưu lên cao 50km là tầng bình lưu. Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định, do đó rất thích hợp cho máy bay bay.
- Từ tầng bình lưu trở lên đến độ cao 85km là tầng trung gian. Nhiệt độ không khí tầng này càng lạnh hơn, lạnh nhất là -90 độ C. Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thảng hoặc cũng gặp một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ quang.
- Tầng không khí từ 85km đến 500km gọi là tầng nóng. Đặc điểm của tầng này là càng lên cao càng nóng. Ở độ cao 400km cách mặt đất, nhiệt độ vào khoảng 3.000 - 4.000 độ C. Oxy và nitơ ở tầng này ở trạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện ly. Sóng vô tuyến phát ra từ một nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ của tầng điện ly mới truyền đến các nơi trên thế giới.
- Trên tầng nóng là tầng ngoài. Giới hạn dưới vào khoảng 800-1.000km, giới hạn trên kéo dài tới 3.000km. Đây là vùng quá độ giữa khí quyển Trái đất với khoảng không vũ trụ. Vì không khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động với tốc độ cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ. Do đó tầng này còn gọi là tầng thoát ly.