Lớp bảo vệ của khí quyển được gọi là gì? Bầu không khí

Tầng bình lưu là một trong những lớp trên của vỏ không khí của hành tinh chúng ta. Nó bắt đầu ở độ cao khoảng 11 km so với mặt đất. Máy bay chở khách không còn bay ở đây nữa và mây hiếm khi hình thành. Trong tầng bình lưu có ozone - lớp vỏ mỏng bảo vệ hành tinh khỏi sự xâm nhập của bức xạ cực tím có hại.

Lớp vỏ không khí của hành tinh

Khí quyển là lớp vỏ khí của Trái đất, tiếp giáp với bề mặt bên trong của nó với thủy quyển và vỏ trái đất. Ranh giới bên ngoài của nó dần dần đi vào không gian bên ngoài. Thành phần của khí quyển bao gồm các loại khí: nitơ, oxy, argon, carbon dioxide, v.v., cũng như các tạp chất ở dạng bụi, giọt nước, tinh thể băng và các sản phẩm đốt cháy. Tỷ lệ các phần tử chính của vỏ không khí không đổi. Các trường hợp ngoại lệ là carbon dioxide và nước - lượng của chúng trong khí quyển thường thay đổi.

Lớp vỏ khí

Bầu khí quyển được chia thành nhiều lớp, nằm chồng lên nhau và có các đặc điểm trong thành phần của chúng:

lớp ranh giới - tiếp giáp trực tiếp với bề mặt hành tinh, kéo dài tới độ cao 1-2 km;

tầng đối lưu - lớp thứ hai, ranh giới bên ngoài nằm ở độ cao trung bình 11 km, gần như toàn bộ hơi nước của khí quyển tập trung ở đây, mây hình thành, lốc xoáy và xoáy nghịch xuất hiện, và khi độ cao tăng lên, nhiệt độ tăng lên;

nhiệt đới - lớp chuyển tiếp được đặc trưng bởi sự ngừng giảm nhiệt độ;

Tầng bình lưu là một lớp kéo dài đến độ cao 50 km và được chia thành ba vùng: từ 11 đến 25 km nhiệt độ thay đổi nhẹ, từ 25 đến 40 - nhiệt độ tăng, từ 40 đến 50 - nhiệt độ không đổi (tầng bình lưu). );

tầng trung lưu kéo dài tới độ cao 80-90 km;

tầng nhiệt điện đạt tới độ cao 700-800 km so với mực nước biển, ở đây ở độ cao 100 km là đường Karman, được lấy làm ranh giới giữa bầu khí quyển và không gian của Trái đất;

Tầng ngoài còn được gọi là vùng tán xạ; các hạt vật chất bị mất đi rất nhiều ở đây và chúng bay vào không gian.

Sự thay đổi nhiệt độ ở tầng bình lưu

Vì vậy, tầng bình lưu là một phần vỏ khí của hành tinh đi theo tầng đối lưu. Ở đây nhiệt độ không khí, không đổi trong suốt thời kỳ đối lưu, bắt đầu thay đổi. Độ cao của tầng bình lưu là khoảng 40 km. Giới hạn dưới là 11 km so với mực nước biển. Bắt đầu từ thời điểm này, nhiệt độ có những thay đổi nhỏ. Ở độ cao 25 ​​km, tốc độ sưởi ấm bắt đầu tăng dần. Ở độ cao 40 km so với mực nước biển, nhiệt độ tăng từ -56,5° đến +0,8°С. Sau đó, nó vẫn ở mức gần 0 độ cho đến độ cao 50-55 km. Vùng từ 40 đến 55 km được gọi là tầng bình lưu vì nhiệt độ ở đây không thay đổi. Đó là vùng chuyển tiếp từ tầng bình lưu sang tầng trung lưu.

Đặc điểm của tầng bình lưu

Tầng bình lưu của Trái đất chứa khoảng 20% ​​khối lượng của toàn bộ bầu khí quyển. Không khí ở đây loãng đến mức một người không thể ở lại nếu không có bộ đồ du hành vũ trụ đặc biệt. Thực tế này là một trong những lý do tại sao các chuyến bay vào tầng bình lưu chỉ bắt đầu được thực hiện tương đối gần đây.

Một đặc điểm khác của lớp vỏ khí của hành tinh ở độ cao 11-50 km là lượng hơi nước rất nhỏ. Vì lý do này, các đám mây hầu như không bao giờ hình thành ở tầng bình lưu. Đơn giản là không có vật liệu xây dựng cho họ. Tuy nhiên, hiếm khi có thể quan sát được cái gọi là đám mây xà cừ mà tầng bình lưu được “trang trí” (ảnh bên dưới) ở độ cao 20-30 km so với mực nước biển. Các thành tạo mỏng, như thể phát sáng từ bên trong, có thể được quan sát thấy sau khi mặt trời lặn hoặc trước khi mặt trời mọc. Hình dạng của các đám mây xà cừ tương tự như mây ti hoặc mây ti tích.

Tầng ozon của trái đất

Đặc điểm phân biệt chính của tầng bình lưu là nồng độ tối đa của ozone trong toàn bộ khí quyển. Nó được hình thành dưới tác động của ánh sáng mặt trời và bảo vệ mọi sự sống trên hành tinh khỏi bức xạ hủy diệt của chúng. Tầng ozone của Trái đất nằm ở độ cao 20-25 km so với mực nước biển. Các phân tử O 3 được phân bố khắp tầng bình lưu và thậm chí tồn tại gần bề mặt hành tinh, nhưng ở cấp độ này, nồng độ cao nhất của chúng được quan sát thấy.

Cần lưu ý rằng tầng ozone của Trái đất chỉ có 3-4 mm. Đây sẽ là độ dày của nó nếu các hạt của khí này được đặt trong điều kiện áp suất bình thường, chẳng hạn như gần bề mặt hành tinh. Ozone được hình thành do sự phân hủy một phân tử oxy dưới tác động của bức xạ cực tím thành hai nguyên tử. Một trong số chúng kết hợp với một phân tử “đầy đủ” và tạo thành ôzôn - O 3.

Hậu vệ nguy hiểm

Vì vậy, ngày nay tầng bình lưu là một tầng khí quyển được khám phá nhiều hơn so với đầu thế kỷ trước. Tuy nhiên, tương lai của tầng ozone, nếu không có nó thì sự sống trên Trái đất sẽ không xuất hiện, vẫn chưa rõ ràng lắm. Trong khi các quốc gia đang giảm sản xuất freon, một số nhà khoa học cho rằng điều này sẽ không mang lại nhiều lợi ích, ít nhất là ở mức này, trong khi những người khác cho rằng điều đó không cần thiết chút nào, vì phần lớn các chất có hại được hình thành một cách tự nhiên. Thời gian sẽ phán xét ai đúng.

BẦU KHÔNG KHÍ
lớp khí bao quanh một thiên thể. Các đặc điểm của nó phụ thuộc vào kích thước, khối lượng, nhiệt độ, tốc độ quay và thành phần hóa học của một thiên thể nhất định và cũng được xác định bởi lịch sử hình thành của nó kể từ thời điểm ra đời. Bầu khí quyển của Trái đất được tạo thành từ một hỗn hợp các loại khí gọi là không khí. Thành phần chính của nó là nitơ và oxy theo tỷ lệ khoảng 4:1. Một người bị ảnh hưởng chủ yếu bởi trạng thái của tầng khí quyển 15-25 km phía dưới, vì phần lớn không khí tập trung ở tầng thấp hơn này. Khoa học nghiên cứu về khí quyển được gọi là khí tượng học, mặc dù chủ đề của khoa học này cũng là thời tiết và ảnh hưởng của nó đối với con người. Trạng thái của các tầng trên của khí quyển, nằm ở độ cao từ 60 đến 300 và thậm chí 1000 km tính từ bề mặt Trái đất, cũng thay đổi. Gió mạnh, bão phát triển ở đây và xảy ra các hiện tượng điện đáng kinh ngạc như cực quang. Nhiều hiện tượng được liệt kê có liên quan đến dòng bức xạ mặt trời, bức xạ vũ trụ và từ trường Trái đất. Các tầng cao của khí quyển cũng là một phòng thí nghiệm hóa học, vì ở đó, trong điều kiện gần chân không, một số khí trong khí quyển, dưới tác động của dòng năng lượng mặt trời mạnh mẽ, sẽ tham gia vào các phản ứng hóa học. Khoa học nghiên cứu các hiện tượng và quá trình liên quan lẫn nhau này được gọi là vật lý khí quyển cao.
ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KHÍ QUYỀN TRÁI ĐẤT
Kích thước. Cho đến khi tên lửa phát ra âm thanh và vệ tinh nhân tạo khám phá các lớp bên ngoài của khí quyển ở khoảng cách lớn hơn bán kính Trái đất vài lần, người ta tin rằng khi chúng ta di chuyển ra khỏi bề mặt Trái đất, bầu khí quyển dần trở nên loãng hơn và dễ dàng đi vào không gian liên hành tinh. . Hiện tại người ta đã xác định rằng các luồng năng lượng từ các lớp sâu của Mặt trời thâm nhập vào không gian bên ngoài vượt xa quỹ đạo Trái đất, đến tận giới hạn bên ngoài của Hệ Mặt trời. Cái gọi là này Gió mặt trời chảy xung quanh từ trường Trái đất, tạo thành một "khoang" thon dài trong đó bầu khí quyển của Trái đất tập trung. Từ trường của Trái đất bị thu hẹp đáng kể ở phía ngày đối diện với Mặt trời và tạo thành một cái lưỡi dài, có thể kéo dài ra ngoài quỹ đạo của Mặt trăng, ở phía đối diện, phía đêm. Ranh giới của từ trường Trái đất được gọi là từ trường. Về phía ban ngày, ranh giới này chạy ở khoảng cách khoảng bảy bán kính Trái đất tính từ bề mặt, nhưng trong thời gian hoạt động của Mặt trời tăng lên, nó thậm chí còn gần bề mặt Trái đất hơn. Điểm dừng từ cũng là ranh giới của bầu khí quyển Trái đất, lớp vỏ bên ngoài của nó còn được gọi là từ quyển, vì các hạt tích điện (ion) tập trung trong đó, chuyển động của nó được xác định bởi từ trường Trái đất. Tổng trọng lượng của khí quyển là khoảng 4,5 * 1015 tấn. Do đó, “trọng lượng” của khí quyển trên một đơn vị diện tích, hay áp suất khí quyển, là khoảng 11 tấn/m2 ở mực nước biển.
Ý nghĩa cho cuộc sống. Từ những điều trên cho thấy Trái đất được ngăn cách với không gian liên hành tinh bằng một lớp bảo vệ mạnh mẽ. Không gian bên ngoài tràn ngập bức xạ tia cực tím và tia X mạnh mẽ từ Mặt trời và thậm chí cả bức xạ vũ trụ mạnh hơn, và những loại bức xạ này có sức hủy diệt đối với mọi sinh vật sống. Ở rìa ngoài của khí quyển, cường độ bức xạ có thể gây chết người, nhưng phần lớn nó được giữ lại trong bầu khí quyển ở xa bề mặt Trái đất. Sự hấp thụ bức xạ này giải thích nhiều tính chất của các tầng cao của khí quyển và đặc biệt là các hiện tượng điện xảy ra ở đó. Tầng khí quyển thấp nhất trên mặt đất đặc biệt quan trọng đối với con người, những người sống ở điểm tiếp xúc giữa các lớp vỏ rắn, lỏng và khí của Trái đất. Lớp vỏ phía trên của Trái đất “rắn” được gọi là thạch quyển. Khoảng 72% bề mặt Trái đất được bao phủ bởi nước biển, tạo nên phần lớn thủy quyển. Khí quyển bao bọc cả thạch quyển và thủy quyển. Con người sống dưới đáy đại dương không khí và gần hoặc trên mực nước đại dương. Sự tương tác của các đại dương này là một trong những yếu tố quan trọng quyết định trạng thái của khí quyển.
Hợp chất. Các tầng thấp hơn của khí quyển bao gồm hỗn hợp khí (xem bảng). Ngoài những chất được liệt kê trong bảng, các loại khí khác còn tồn tại dưới dạng tạp chất nhỏ trong không khí: ozone, metan, các chất như carbon monoxide (CO), nitơ và oxit lưu huỳnh, amoniac.

THÀNH PHẦN CỦA KHÍ KHÍ

Ở các tầng cao của khí quyển, thành phần của không khí thay đổi dưới tác động của bức xạ cứng từ Mặt trời, dẫn đến sự phân hủy các phân tử oxy thành nguyên tử. Oxy nguyên tử là thành phần chính của các tầng cao của khí quyển. Cuối cùng, trong các lớp khí quyển cách xa bề mặt Trái đất nhất, thành phần chính là các loại khí nhẹ nhất - hydro và heli. Do phần lớn chất này tập trung ở độ sâu 30 km phía dưới nên những thay đổi trong thành phần không khí ở độ cao trên 100 km không có tác động rõ rệt đến thành phần chung của khí quyển.
Trao đổi năng lượng. Mặt trời là nguồn năng lượng chính cung cấp cho Trái đất. Ở khoảng cách khoảng. Cách Mặt trời 150 triệu km, Trái đất nhận được khoảng 1/2 tỷ năng lượng mà nó phát ra, chủ yếu ở phần quang phổ nhìn thấy được mà con người gọi là “ánh sáng”. Phần lớn năng lượng này được khí quyển và thạch quyển hấp thụ. Trái đất cũng phát ra năng lượng, chủ yếu ở dạng bức xạ hồng ngoại sóng dài. Bằng cách này, sự cân bằng được thiết lập giữa năng lượng nhận được từ Mặt trời, sức nóng của Trái đất và khí quyển và dòng năng lượng nhiệt ngược lại phát ra vào không gian. Cơ chế của trạng thái cân bằng này cực kỳ phức tạp. Các phân tử bụi và khí tán xạ ánh sáng, phản xạ một phần ánh sáng ra không gian bên ngoài. Thậm chí nhiều bức xạ tới bị phản xạ bởi các đám mây. Một phần năng lượng được hấp thụ trực tiếp bởi các phân tử khí, nhưng chủ yếu là bởi đá, thảm thực vật và nước bề mặt. Hơi nước và carbon dioxide có trong khí quyển truyền bức xạ nhìn thấy nhưng hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Năng lượng nhiệt tích lũy chủ yếu ở các tầng thấp hơn của khí quyển. Hiệu ứng tương tự xảy ra trong nhà kính khi kính cho phép ánh sáng đi vào và đất nóng lên. Vì kính tương đối cản bức xạ hồng ngoại nên nhiệt sẽ tích tụ trong nhà kính. Sự nóng lên của tầng khí quyển thấp hơn do sự hiện diện của hơi nước và carbon dioxide thường được gọi là hiệu ứng nhà kính. Mây đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt ở các tầng thấp hơn của khí quyển. Nếu mây quang đãng hoặc không khí trở nên trong suốt hơn, nhiệt độ chắc chắn sẽ giảm xuống khi bề mặt Trái đất tỏa năng lượng nhiệt tự do vào không gian xung quanh. Nước trên bề mặt Trái đất hấp thụ năng lượng mặt trời và bốc hơi, biến thành khí - hơi nước, mang một lượng năng lượng khổng lồ vào các tầng thấp hơn của khí quyển. Khi hơi nước ngưng tụ và hình thành mây hoặc sương mù, năng lượng này được giải phóng dưới dạng nhiệt. Khoảng một nửa năng lượng mặt trời tới bề mặt trái đất được sử dụng cho sự bay hơi của nước và đi vào các tầng thấp hơn của khí quyển. Như vậy, do hiệu ứng nhà kính và sự bốc hơi nước, bầu không khí nóng lên từ bên dưới. Điều này phần nào giải thích hoạt động lưu thông cao của nó so với lưu thông của Đại dương Thế giới, vốn chỉ được làm nóng từ phía trên và do đó ổn định hơn nhiều so với khí quyển.
Xem thêm Khí tượng học và Khí hậu học. Ngoài việc làm nóng khí quyển nói chung bởi ánh sáng mặt trời, sự nóng lên đáng kể của một số lớp của nó còn xảy ra do bức xạ tia cực tím và tia X từ Mặt trời. Kết cấu. So với chất lỏng và chất rắn, ở chất khí lực hút giữa các phân tử là rất nhỏ. Khi khoảng cách giữa các phân tử tăng lên, chất khí có thể giãn nở vô tận nếu không có gì ngăn cản chúng. Giới hạn dưới của khí quyển là bề mặt Trái đất. Nói đúng ra, rào cản này là không thể xuyên thủng, vì sự trao đổi khí xảy ra giữa không khí và nước, thậm chí giữa không khí và đá, nhưng trong trường hợp này những yếu tố này có thể bị bỏ qua. Vì khí quyển là một lớp vỏ hình cầu nên nó không có ranh giới bên mà chỉ có ranh giới dưới và ranh giới trên (bên ngoài), mở ra từ phía của không gian liên hành tinh. Một số khí trung tính rò rỉ qua ranh giới bên ngoài, cũng như vật chất xâm nhập từ không gian bên ngoài xung quanh. Hầu hết các hạt tích điện, ngoại trừ các tia vũ trụ năng lượng cao, đều bị từ quyển bắt giữ hoặc bị đẩy lùi. Bầu khí quyển cũng bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn, lực giữ lớp vỏ không khí ở bề mặt Trái đất. Khí quyển được nén dưới trọng lượng của chính chúng. Sự nén này đạt cực đại ở ranh giới dưới của khí quyển, do đó mật độ không khí ở đây lớn nhất. Ở bất kỳ độ cao nào so với bề mặt trái đất, mức độ nén không khí phụ thuộc vào khối lượng của cột không khí phía trên, do đó, theo độ cao, mật độ không khí giảm dần. Áp suất, bằng khối lượng của cột không khí phía trên trên một đơn vị diện tích, phụ thuộc trực tiếp vào mật độ và do đó cũng giảm theo chiều cao. Nếu bầu khí quyển là một “khí lý tưởng” có thành phần không đổi phụ thuộc vào độ cao, nhiệt độ không đổi và lực hấp dẫn không đổi tác dụng lên nó, thì áp suất sẽ giảm 10 lần cho mỗi 20 km độ cao. Bầu khí quyển thực tế hơi khác so với khí lý tưởng ở độ cao khoảng 100 km, sau đó áp suất giảm chậm hơn theo độ cao khi thành phần của không khí thay đổi. Những thay đổi nhỏ đối với mô hình được mô tả cũng được đưa ra do sự giảm lực hấp dẫn với khoảng cách từ tâm Trái đất, xấp xỉ. 3% cho mỗi 100 km độ cao. Không giống như áp suất khí quyển, nhiệt độ không giảm liên tục theo độ cao. Như thể hiện trong hình. 1, nó giảm xuống độ cao xấp xỉ 10 km và sau đó bắt đầu tăng trở lại. Điều này xảy ra khi bức xạ cực tím của mặt trời bị oxy hấp thụ. Điều này tạo ra khí ozone, có phân tử bao gồm ba nguyên tử oxy (O3). Nó cũng hấp thụ bức xạ cực tím, và do đó lớp khí quyển này, được gọi là tầng ozon, ấm lên. Lên cao hơn, nhiệt độ lại giảm xuống vì ở đó có ít phân tử khí hơn nhiều và sự hấp thụ năng lượng cũng giảm đi tương ứng. Ở những lớp cao hơn nữa, nhiệt độ lại tăng lên do bầu khí quyển hấp thụ bức xạ tia cực tím và tia X có bước sóng ngắn nhất từ ​​Mặt trời. Dưới ảnh hưởng của bức xạ mạnh mẽ này, quá trình ion hóa bầu khí quyển xảy ra, tức là. phân tử khí mất electron và nhiễm điện dương. Các phân tử như vậy trở thành các ion tích điện dương. Do sự hiện diện của các electron và ion tự do, lớp khí quyển này có được các đặc tính của chất dẫn điện. Người ta tin rằng nhiệt độ tiếp tục tăng lên đến độ cao nơi bầu khí quyển mỏng đi vào không gian liên hành tinh. Ở khoảng cách vài nghìn km tính từ bề mặt Trái đất, nhiệt độ dao động từ 5.000° đến 10.000° C có thể chiếm ưu thế. Mặc dù các phân tử và nguyên tử có tốc độ chuyển động rất cao và do đó nhiệt độ cao, nhưng loại khí loãng này không “nóng”. theo nghĩa thông thường. Do số lượng phân tử ở độ cao rất nhỏ nên tổng năng lượng nhiệt của chúng rất nhỏ. Do đó, bầu khí quyển bao gồm các lớp riêng biệt (tức là một loạt các lớp vỏ hoặc hình cầu đồng tâm), sự tách biệt của chúng phụ thuộc vào tính chất nào được quan tâm nhất. Dựa trên sự phân bố nhiệt độ trung bình, các nhà khí tượng học đã phát triển sơ đồ cấu trúc của “khí quyển trung bình” lý tưởng (xem Hình 1).

Tầng đối lưu là tầng dưới của khí quyển, kéo dài đến mức nhiệt tối thiểu đầu tiên (còn gọi là tầng đối lưu). Giới hạn trên của tầng đối lưu phụ thuộc vào vĩ độ địa lý (ở vùng nhiệt đới - 18-20 km, ở vĩ độ ôn đới - khoảng 10 km) và thời gian trong năm. Cơ quan Thời tiết Quốc gia Hoa Kỳ đã tiến hành đo đạc gần Nam Cực và tiết lộ những thay đổi theo mùa về độ cao của vùng đối lưu. Vào tháng 3, tầng đối lưu ở độ cao khoảng. 7,5 km. Từ tháng 3 đến tháng 8 hoặc tháng 9, tầng đối lưu nguội dần và ranh giới của nó tăng lên độ cao khoảng 11,5 km trong một khoảng thời gian ngắn vào tháng 8 hoặc tháng 9. Sau đó, từ tháng 9 đến tháng 12, nó giảm nhanh và đạt vị trí thấp nhất - 7,5 km, duy trì cho đến tháng 3, dao động chỉ trong vòng 0,5 km. Chính ở tầng đối lưu, thời tiết chủ yếu được hình thành, quyết định các điều kiện cho sự tồn tại của con người. Hầu hết hơi nước trong khí quyển tập trung ở tầng đối lưu, và do đó đây là nơi hình thành mây chủ yếu, mặc dù một số, bao gồm các tinh thể băng, được tìm thấy ở các lớp cao hơn. Tầng đối lưu được đặc trưng bởi sự hỗn loạn và các dòng không khí mạnh (gió) và bão. Ở tầng đối lưu phía trên có các dòng không khí mạnh theo hướng được xác định rõ ràng. Các xoáy nước hỗn loạn, tương tự như các xoáy nước nhỏ, được hình thành dưới tác động của ma sát và tương tác động giữa các khối không khí chuyển động chậm và nhanh. Bởi vì thường không có mây che phủ ở những mức cao này nên sự hỗn loạn này được gọi là "sự hỗn loạn của không khí trong lành".
Tầng bình lưu. Lớp trên của khí quyển thường bị mô tả nhầm là lớp có nhiệt độ tương đối ổn định, nơi gió thổi ít nhiều đều đặn và là nơi các yếu tố khí tượng thay đổi ít. Các tầng trên của tầng bình lưu nóng lên khi oxy và ozone hấp thụ bức xạ cực tím của mặt trời. Ranh giới trên của tầng bình lưu (tầng tạm dừng) là nơi nhiệt độ tăng nhẹ, đạt mức tối đa trung gian, thường tương đương với nhiệt độ của lớp không khí bề mặt. Dựa trên những quan sát được thực hiện bằng cách sử dụng máy bay và khinh khí cầu được thiết kế để bay ở độ cao không đổi, người ta đã xác định được những nhiễu loạn hỗn loạn và gió mạnh thổi theo các hướng khác nhau trong tầng bình lưu. Giống như ở tầng đối lưu, có những xoáy không khí mạnh đặc biệt nguy hiểm đối với máy bay tốc độ cao. Gió mạnh, được gọi là dòng tia, thổi ở những vùng hẹp dọc theo ranh giới cực của các vĩ độ ôn đới. Tuy nhiên, những vùng này có thể dịch chuyển, biến mất và xuất hiện trở lại. Các dòng tia thường xuyên xuyên qua tầng đối lưu và xuất hiện ở tầng đối lưu phía trên, nhưng tốc độ của chúng giảm nhanh khi độ cao giảm. Có thể một phần năng lượng đi vào tầng bình lưu (chủ yếu dùng để hình thành ôzôn) ảnh hưởng đến các quá trình trong tầng đối lưu. Sự pha trộn tích cực đặc biệt có liên quan đến các mặt trận khí quyển, nơi các luồng không khí tầng bình lưu rộng rãi được ghi lại ngay bên dưới tầng đối lưu và không khí tầng đối lưu được hút vào các tầng thấp hơn của tầng bình lưu. Tiến bộ đáng kể đã đạt được trong việc nghiên cứu cấu trúc thẳng đứng của các tầng thấp hơn của khí quyển do sự cải tiến của công nghệ phóng máy dò vô tuyến lên độ cao 25-30 km. Tầng trung lưu, nằm phía trên tầng bình lưu, là một lớp vỏ trong đó, ở độ cao 80-85 km, nhiệt độ giảm xuống các giá trị tối thiểu đối với toàn bộ bầu khí quyển. Nhiệt độ thấp kỷ lục xuống tới -110° C đã được ghi lại bằng tên lửa thời tiết được phóng từ cơ sở Mỹ-Canada tại Fort Churchill (Canada). Giới hạn trên của tầng trung lưu (mesopause) gần như trùng với giới hạn dưới của vùng hấp thụ tích cực tia X và bức xạ cực tím sóng ngắn từ Mặt trời, đi kèm với sự nóng lên và ion hóa khí. Ở các vùng cực, các hệ thống mây thường xuất hiện vào thời kỳ trung thu vào mùa hè, chiếm diện tích lớn nhưng ít phát triển theo chiều dọc. Những đám mây phát sáng về đêm như vậy thường bộc lộ những chuyển động không khí dạng sóng quy mô lớn trong tầng trung lưu. Thành phần của các đám mây này, nguồn ẩm và hạt nhân ngưng tụ, động lực học và mối quan hệ với các yếu tố khí tượng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tầng nhiệt là một lớp khí quyển trong đó nhiệt độ tăng liên tục. Sức mạnh của nó có thể đạt tới 600 km. Áp suất và do đó, mật độ của khí liên tục giảm theo độ cao. Gần bề mặt trái đất, 1 m3 không khí chứa khoảng. 2,5 x 1025 phân tử, ở độ cao khoảng. 100 km, ở các tầng thấp hơn của tầng nhiệt quyển - xấp xỉ 1019, ở độ cao 200 km, trong tầng điện ly - 5 * 10 15 và, theo tính toán, ở độ cao khoảng. 850 km - khoảng 1012 phân tử. Trong không gian liên hành tinh, nồng độ phân tử là 10 8-10 9 trên 1 m3. Ở độ cao khoảng. 100 km số lượng phân tử ít và chúng hiếm khi va chạm với nhau. Khoảng cách trung bình mà một phân tử chuyển động hỗn loạn di chuyển trước khi va chạm với một phân tử tương tự khác được gọi là quãng đường tự do trung bình của nó. Lớp trong đó giá trị này tăng lên nhiều đến mức có thể bỏ qua xác suất xảy ra va chạm giữa các phân tử hoặc giữa các nguyên tử, nằm trên ranh giới giữa tầng nhiệt và lớp vỏ phía trên (exosphere) và được gọi là lớp tạm dừng nhiệt. Điểm dừng nhiệt cách bề mặt trái đất khoảng 650 km. Ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ của một phân tử phụ thuộc vào khối lượng của nó: các phân tử nhẹ hơn chuyển động nhanh hơn các phân tử nặng hơn. Ở tầng khí quyển thấp hơn, nơi đường đi tự do rất ngắn, không có sự phân tách khí đáng chú ý theo trọng lượng phân tử của chúng, nhưng nó được thể hiện ở khoảng cách trên 100 km. Ngoài ra, dưới tác dụng của bức xạ cực tím và tia X từ Mặt trời, các phân tử oxy phân hủy thành các nguyên tử có khối lượng bằng một nửa khối lượng phân tử. Do đó, khi chúng ta di chuyển ra khỏi bề mặt Trái đất, oxy nguyên tử ngày càng trở nên quan trọng trong thành phần của khí quyển và ở độ cao khoảng. 200 km trở thành thành phần chính của nó. Lên cao hơn, ở khoảng cách khoảng 1200 km tính từ bề mặt Trái đất, các khí nhẹ - heli và hydro chiếm ưu thế. Lớp vỏ bên ngoài của khí quyển bao gồm chúng. Sự phân tách theo trọng lượng này, được gọi là phân tầng khuếch tán, tương tự như việc tách hỗn hợp bằng máy ly tâm. Tầng ngoài là lớp ngoài của khí quyển, được hình thành dựa trên sự thay đổi nhiệt độ và tính chất của khí trung hòa. Các phân tử và nguyên tử trong tầng ngoài quay quanh Trái đất theo quỹ đạo đạn đạo dưới tác dụng của trọng lực. Một số quỹ đạo này có dạng parabol và giống với quỹ đạo của đạn. Các phân tử có thể quay quanh Trái đất và theo quỹ đạo hình elip, giống như các vệ tinh. Một số phân tử, chủ yếu là hydro và heli, có quỹ đạo mở và đi ra ngoài vũ trụ (Hình 2).

KẾT NỐI MẶT TRỜI-MẶT TRỜI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN KHÍ KHÍ
Thủy triều khí quyển. Sức hút của Mặt Trời và Mặt Trăng gây ra thủy triều trong khí quyển, tương tự như thủy triều trái đất và thủy triều biển. Nhưng thủy triều trong khí quyển có sự khác biệt đáng kể: khí quyển phản ứng mạnh nhất với lực hút của Mặt trời, trong khi lớp vỏ trái đất và đại dương phản ứng mạnh nhất với lực hút của Mặt trăng. Điều này được giải thích là do bầu khí quyển bị Mặt trời làm nóng lên và ngoài lực hấp dẫn còn có một đợt thủy triều nhiệt mạnh. Nhìn chung, cơ chế hình thành thủy triều khí quyển và thủy triều biển là tương tự nhau, ngoại trừ việc để dự đoán phản ứng của không khí trước tác dụng của trọng lực và nhiệt, cần phải tính đến khả năng nén và phân bố nhiệt độ của nó. Không hoàn toàn rõ ràng tại sao thủy triều bán nhật triều (12 giờ) trong khí quyển lại chiếm ưu thế so với thủy triều mặt trời và bán nhật triều hàng ngày, mặc dù động lực của hai quá trình sau mạnh hơn nhiều. Trước đây, người ta tin rằng sự cộng hưởng phát sinh trong khí quyển, giúp tăng cường các dao động trong khoảng thời gian 12 giờ. Tuy nhiên, các quan sát được thực hiện bằng tên lửa địa vật lý cho thấy không có lý do nhiệt độ nào gây ra sự cộng hưởng như vậy. Khi giải quyết vấn đề này, có lẽ cần phải tính đến tất cả các đặc tính thủy động và nhiệt của khí quyển. Ở bề mặt trái đất gần xích đạo, nơi ảnh hưởng của dao động thủy triều là lớn nhất, nó tạo ra sự thay đổi áp suất khí quyển 0,1%. Tốc độ gió thủy triều là khoảng. 0,3km/giờ. Do cấu trúc nhiệt phức tạp của khí quyển (đặc biệt là sự hiện diện của nhiệt độ tối thiểu ở thời kỳ trung lưu), các dòng không khí thủy triều tăng cường, và, ví dụ, ở độ cao 70 km, tốc độ của chúng cao hơn khoảng 160 lần so với tốc độ của khí quyển. bề mặt trái đất, nơi có những hậu quả địa vật lý quan trọng. Người ta tin rằng ở phần dưới của tầng điện ly (lớp E), các dao động thủy triều sẽ di chuyển khí bị ion hóa theo chiều dọc trong từ trường Trái đất, và do đó xuất hiện dòng điện ở đây. Những hệ thống dòng điện liên tục xuất hiện này trên bề mặt Trái đất được hình thành do sự nhiễu loạn trong từ trường. Sự biến đổi hàng ngày của từ trường phù hợp khá tốt với các giá trị tính toán, cung cấp bằng chứng thuyết phục ủng hộ lý thuyết về cơ chế thủy triều của “máy phát điện khí quyển”. Các dòng điện được tạo ra ở phần dưới của tầng điện ly (lớp E) phải truyền đi đâu đó và do đó mạch điện phải được hoàn thành. Sự tương tự với một máy phát điện sẽ trở nên hoàn chỉnh nếu chúng ta coi chuyển động sắp tới là công của một động cơ. Người ta cho rằng sự tuần hoàn ngược của dòng điện xảy ra ở lớp cao hơn của tầng điện ly (F), và dòng chảy ngược này có thể giải thích một số đặc điểm đặc biệt của lớp này. Cuối cùng, hiệu ứng thủy triều cũng sẽ tạo ra dòng chảy ngang trong lớp E và do đó trong lớp F.
Tầng điện ly. Cố gắng giải thích cơ chế xuất hiện cực quang, các nhà khoa học thế kỷ 19. cho rằng có một vùng chứa các hạt tích điện trong khí quyển. Trong thế kỷ 20 bằng chứng thuyết phục đã thu được bằng thực nghiệm về sự tồn tại ở độ cao từ 85 đến 400 km của lớp phản xạ sóng vô tuyến. Hiện nay người ta biết rằng tính chất điện của nó là kết quả của sự ion hóa khí trong khí quyển. Vì vậy, lớp này thường được gọi là tầng điện ly. Hiệu ứng lên sóng vô tuyến xảy ra chủ yếu do sự có mặt của các electron tự do trong tầng điện ly, mặc dù cơ chế lan truyền sóng vô tuyến có liên quan đến sự có mặt của các ion lớn. Loại thứ hai cũng được quan tâm khi nghiên cứu các tính chất hóa học của khí quyển, vì chúng hoạt động mạnh hơn các nguyên tử và phân tử trung tính. Các phản ứng hóa học xảy ra trong tầng điện ly đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng năng lượng và điện của nó.
Tầng điện ly bình thường. Các quan sát được thực hiện bằng tên lửa địa vật lý và vệ tinh đã cung cấp rất nhiều thông tin mới cho thấy quá trình ion hóa khí quyển xảy ra dưới tác động của một loạt bức xạ mặt trời. Phần chính của nó (hơn 90%) tập trung ở phần nhìn thấy được của quang phổ. Bức xạ cực tím, có bước sóng ngắn hơn và năng lượng cao hơn tia sáng tím, được phát ra bởi hydro trong bầu khí quyển bên trong của Mặt trời (sắc quyển) và tia X, thậm chí còn có năng lượng cao hơn, được phát ra bởi các khí ở lớp vỏ ngoài của Mặt trời. (corona). Trạng thái bình thường (trung bình) của tầng điện ly là do bức xạ mạnh liên tục. Những thay đổi thường xuyên xảy ra trong tầng điện ly bình thường do sự quay hàng ngày của Trái đất và sự khác biệt theo mùa về góc tới của tia nắng mặt trời vào buổi trưa, nhưng những thay đổi đột ngột và khó lường về trạng thái của tầng điện ly cũng xảy ra.
Sự xáo trộn trong tầng điện ly. Như đã biết, các nhiễu loạn mạnh mẽ lặp đi lặp lại theo chu kỳ xảy ra trên Mặt trời, đạt mức tối đa cứ sau 11 năm. Các quan sát trong chương trình Năm Địa vật lý Quốc tế (IGY) trùng với thời kỳ hoạt động mặt trời cao nhất trong toàn bộ thời gian quan sát khí tượng có hệ thống, tức là. từ đầu thế kỷ 18. Trong thời gian hoạt động mạnh, độ sáng của một số khu vực trên Mặt trời tăng lên nhiều lần và chúng phát ra các xung bức xạ tia cực tím và tia X mạnh. Hiện tượng như vậy được gọi là pháo sáng mặt trời. Chúng kéo dài từ vài phút đến một đến hai giờ. Trong quá trình bùng phát, khí mặt trời (chủ yếu là proton và electron) phun trào và các hạt cơ bản lao vào không gian vũ trụ. Bức xạ điện từ và hạt từ Mặt trời trong những đợt bùng phát như vậy có tác động mạnh đến bầu khí quyển Trái đất. Phản ứng ban đầu được quan sát 8 phút sau khi bùng phát, khi bức xạ tia cực tím và tia X cường độ cao tới Trái đất. Kết quả là độ ion hóa tăng mạnh; Tia X xuyên qua khí quyển đến ranh giới dưới của tầng điện ly; số lượng electron trong các lớp này tăng lên nhiều đến mức tín hiệu vô tuyến gần như bị hấp thụ hoàn toàn (“tắt”). Sự hấp thụ thêm bức xạ làm cho khí nóng lên, góp phần hình thành gió. Khí ion hóa là chất dẫn điện, khi nó di chuyển trong từ trường Trái đất sẽ xảy ra hiệu ứng động lực và tạo ra dòng điện. Ngược lại, những dòng điện như vậy có thể gây ra những nhiễu loạn đáng chú ý trong từ trường và biểu hiện dưới dạng bão từ. Giai đoạn ban đầu này chỉ diễn ra trong thời gian ngắn, tương ứng với thời gian bùng phát của quầng sáng mặt trời. Trong những đợt bùng phát mạnh mẽ trên Mặt trời, một dòng hạt được tăng tốc lao ra ngoài vũ trụ. Khi nó hướng về Trái đất, giai đoạn thứ hai bắt đầu, giai đoạn này có ảnh hưởng lớn đến trạng thái của khí quyển. Nhiều hiện tượng tự nhiên, trong đó nổi tiếng nhất là cực quang, cho thấy một số lượng đáng kể các hạt tích điện đến Trái đất (xem thêm AURORA). Tuy nhiên, quá trình tách các hạt này khỏi Mặt trời, quỹ đạo của chúng trong không gian liên hành tinh và cơ chế tương tác với từ trường và từ quyển Trái đất vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Vấn đề trở nên phức tạp hơn sau khi James Van Allen phát hiện vào năm 1958 về vỏ bao gồm các hạt tích điện được giữ bởi một trường địa từ. Những hạt này di chuyển từ bán cầu này sang bán cầu kia, quay theo hình xoắn ốc xung quanh các đường sức từ. Gần Trái đất, ở độ cao tùy thuộc vào hình dạng của đường sức và năng lượng của các hạt, có những “điểm phản xạ” mà tại đó các hạt thay đổi hướng chuyển động sang hướng ngược lại (Hình 3). Bởi vì cường độ từ trường giảm dần theo khoảng cách từ Trái đất, quỹ đạo mà các hạt này chuyển động có phần bị biến dạng: các electron bị lệch về phía đông và các proton về phía tây. Vì vậy, chúng được phân bố dưới dạng vành đai trên toàn cầu.

Một số hậu quả của việc làm nóng bầu khí quyển bởi Mặt Trời. Năng lượng mặt trời ảnh hưởng đến toàn bộ bầu khí quyển. Các vành đai được hình thành bởi các hạt tích điện trong từ trường Trái đất và quay quanh nó đã được đề cập ở trên. Những vành đai này đến gần bề mặt trái đất nhất ở các vùng cận cực (xem Hình 3), nơi quan sát thấy cực quang. Hình 1 cho thấy ở các vùng cực quang ở Canada, nhiệt độ tầng nhiệt cao hơn đáng kể so với ở Tây Nam Hoa Kỳ. Có khả năng các hạt bị bắt giữ sẽ giải phóng một phần năng lượng của chúng vào khí quyển, đặc biệt là khi va chạm với các phân tử khí gần các điểm phản xạ và rời khỏi quỹ đạo trước đó của chúng. Đây là cách các tầng khí quyển cao ở vùng cực quang được làm nóng. Một khám phá quan trọng khác được thực hiện khi nghiên cứu quỹ đạo của các vệ tinh nhân tạo. Luigi Iacchia, một nhà thiên văn học tại Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian, tin rằng những sai lệch nhỏ trong các quỹ đạo này là do sự thay đổi mật độ của khí quyển khi nó được Mặt trời đốt nóng. Ông cho rằng sự tồn tại của mật độ electron tối đa ở độ cao hơn 200 km trong tầng điện ly, không tương ứng với buổi trưa mặt trời, nhưng dưới tác động của lực ma sát, nó bị trễ so với nó khoảng hai giờ. Tại thời điểm này, các giá trị mật độ khí quyển điển hình cho độ cao 600 km được quan sát ở mức xấp xỉ. 950 km. Ngoài ra, nồng độ electron tối đa trải qua những dao động không đều do các tia bức xạ tia cực tím và tia X từ Mặt trời trong thời gian ngắn. L. Iacchia cũng phát hiện ra những dao động ngắn hạn về mật độ không khí, tương ứng với các tia sáng mặt trời và nhiễu loạn từ trường. Những hiện tượng này được giải thích là do sự xâm nhập của các hạt có nguồn gốc từ mặt trời vào bầu khí quyển Trái đất và sự nóng lên của các lớp nơi các vệ tinh quay quanh.
ĐIỆN KHÍ QUYỀN
Ở lớp bề mặt của khí quyển, một phần nhỏ các phân tử bị ion hóa dưới tác động của tia vũ trụ, bức xạ từ đá phóng xạ và các sản phẩm phân rã của radium (chủ yếu là radon) trong không khí. Trong quá trình ion hóa, nguyên tử mất đi một electron và mang điện tích dương. Electron tự do nhanh chóng kết hợp với một nguyên tử khác để tạo thành ion tích điện âm. Các ion dương và âm được ghép đôi như vậy có kích thước phân tử. Các phân tử trong khí quyển có xu hướng tập trung xung quanh các ion này. Một số phân tử kết hợp với một ion tạo thành một phức hợp, thường được gọi là “ion nhẹ”. Khí quyển cũng chứa các phức hợp phân tử, được biết đến trong khí tượng học là hạt nhân ngưng tụ, xung quanh đó, khi không khí bão hòa độ ẩm, quá trình ngưng tụ bắt đầu. Những hạt nhân này là các hạt muối và bụi, cũng như các chất ô nhiễm thải vào không khí từ các nguồn công nghiệp và các nguồn khác. Các ion nhẹ thường bám vào các hạt nhân như vậy, tạo thành “các ion nặng”. Dưới tác dụng của điện trường, các ion nhẹ và nặng di chuyển từ vùng này sang vùng khác của khí quyển, truyền điện tích. Mặc dù khí quyển thường không được coi là có tính dẫn điện nhưng nó có một số tính dẫn điện. Do đó, một vật tích điện để trong không khí sẽ dần mất đi điện tích. Độ dẫn khí quyển tăng theo độ cao do cường độ tia vũ trụ tăng, giảm sự mất ion ở áp suất thấp hơn (và do đó đường tự do có nghĩa là dài hơn) và ít hạt nhân nặng hơn. Độ dẫn khí quyển đạt giá trị tối đa ở độ cao khoảng. 50 km, được gọi là “mức bồi thường”. Được biết, giữa bề mặt Trái đất và “mức bù” luôn có sự chênh lệch điện thế không đổi vài trăm kilovolt, tức là. điện trường không đổi. Hóa ra, hiệu điện thế giữa một điểm nhất định trong không khí ở độ cao vài mét và bề mặt Trái đất là rất lớn - hơn 100 V. Bầu khí quyển mang điện tích dương và bề mặt Trái đất mang điện tích âm. . Vì điện trường là một vùng tại mỗi điểm có một giá trị tiềm năng nhất định nên chúng ta có thể nói về một gradient tiềm năng. Khi thời tiết quang đãng, trong phạm vi vài mét phía dưới, cường độ điện trường của khí quyển gần như không đổi. Do sự khác biệt về độ dẫn điện của không khí ở lớp bề mặt, gradient điện thế chịu sự biến động hàng ngày, diễn biến của nó thay đổi đáng kể tùy theo từng nơi. Trong trường hợp không có các nguồn ô nhiễm không khí cục bộ - trên các đại dương, trên núi cao hoặc ở các vùng cực - sự biến đổi ngày đêm của độ dốc tiềm năng là như nhau trong thời tiết quang đãng. Độ lớn của độ dốc phụ thuộc vào thời gian (UT) phổ quát hoặc trung bình Greenwich và đạt cực đại vào lúc 19 giờ. E. Appleton cho rằng độ dẫn điện cực đại này có thể trùng với hoạt động giông bão lớn nhất trên quy mô hành tinh. Sét đánh trong cơn giông bão mang điện tích âm đến bề mặt Trái đất, vì đáy của các đám mây giông tích lũy hoạt động mạnh nhất có điện tích âm đáng kể. Phần đỉnh của đám mây giông có điện tích dương, theo tính toán của Holzer và Saxon, điện tích này sẽ thoát ra khỏi đỉnh của chúng khi có giông bão. Nếu không được bổ sung liên tục, điện tích trên bề mặt trái đất sẽ bị trung hòa bởi độ dẫn của khí quyển. Giả định rằng sự khác biệt tiềm năng giữa bề mặt trái đất và "mức bù" được duy trì bởi giông bão được hỗ trợ bởi dữ liệu thống kê. Ví dụ, số lượng giông bão tối đa được quan sát thấy ở thung lũng sông. Amazon. Thông thường, giông bão xảy ra ở đó vào cuối ngày, tức là. ĐƯỢC RỒI. 19:00 Giờ chuẩn Greenwich, khi độ dốc tiềm năng đạt mức tối đa ở mọi nơi trên thế giới. Hơn nữa, sự thay đổi theo mùa về hình dạng của đường cong biến đổi ngày đêm của độ dốc tiềm năng cũng hoàn toàn phù hợp với dữ liệu về sự phân bố giông bão trên toàn cầu. Một số nhà nghiên cứu cho rằng nguồn điện trường của Trái đất có thể có nguồn gốc bên ngoài, vì điện trường được cho là tồn tại trong tầng điện ly và từ quyển. Hoàn cảnh này có lẽ giải thích sự xuất hiện của các dạng cực quang thuôn dài rất hẹp, tương tự như các vòm và vòm.
(xem thêm ĐÈN AURORA). Do sự hiện diện của gradient điện thế và độ dẫn của khí quyển, các hạt tích điện bắt đầu di chuyển giữa “mức bù” và bề mặt Trái đất: các ion tích điện dương hướng về bề mặt Trái đất và các ion tích điện âm hướng lên trên. Cường độ của dòng điện này là khoảng. 1800 A. Mặc dù giá trị này có vẻ lớn nhưng phải nhớ rằng nó phân bố trên toàn bộ bề mặt Trái đất. Cường độ dòng điện trong cột không khí có diện tích đáy 1 m2 chỉ là 4 * 10 -12 A. Mặt khác, cường độ dòng điện khi phóng sét có thể đạt tới vài ampe, mặc dù tất nhiên, như vậy phóng điện có thời gian ngắn - từ một phần giây đến cả giây hoặc hơn một chút với những cú sốc lặp đi lặp lại. Sét được quan tâm nhiều không chỉ như một hiện tượng tự nhiên đặc biệt. Nó cho phép quan sát sự phóng điện trong môi trường khí ở điện áp vài trăm triệu volt và khoảng cách giữa các điện cực vài km. Năm 1750, B. Franklin đề xuất với Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn tiến hành một thí nghiệm với một thanh sắt gắn trên một đế cách điện và gắn trên một tháp cao. Ông kỳ vọng rằng khi một đám mây giông đến gần tòa tháp, điện tích trái dấu sẽ tập trung ở đầu trên của thanh trung hòa ban đầu, và điện tích cùng dấu với ở chân đám mây sẽ tập trung ở đầu dưới. . Nếu cường độ điện trường trong quá trình phóng sét tăng đủ, điện tích từ đầu trên của thanh sẽ truyền một phần vào không khí và thanh sẽ mang điện tích cùng dấu với đáy đám mây. Thí nghiệm do Franklin đề xuất không được thực hiện ở Anh, nhưng nó được thực hiện vào năm 1752 tại Marly gần Paris bởi nhà vật lý người Pháp Jean d'Alembert. Ông dùng một thanh sắt dài 12 m nhét vào một chai thủy tinh (đóng vai trò như một cái bình thủy tinh). chất cách điện), nhưng không đặt nó lên tháp. Ngày 10 tháng 5, trợ lý của ông báo cáo rằng khi một đám mây giông bay qua thanh, tia lửa điện xuất hiện khi chính Franklin mang dây nối đất đến đó mà không hề biết về thí nghiệm thành công được thực hiện ở Pháp. , tiến hành thí nghiệm nổi tiếng của mình với một chiếc diều vào tháng 6 cùng năm và quan sát thấy tia lửa điện ở đầu sợi dây buộc vào nó. Năm sau, khi đang nghiên cứu các điện tích thu được từ chiếc diều, Franklin đã phát hiện ra rằng đáy của những đám mây giông. thường mang điện tích âm. Các nghiên cứu chi tiết hơn về sét đã trở nên khả thi vào cuối thế kỷ 19 nhờ sự cải tiến của các phương pháp chụp ảnh, đặc biệt là sau khi phát minh ra thiết bị có thấu kính quay, giúp ghi lại các quá trình đang phát triển nhanh chóng. Loại máy ảnh này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sự phóng điện của tia lửa điện. Người ta đã xác định rằng có một số loại sét, trong đó phổ biến nhất là sét tuyến tính, sét phẳng (trong đám mây) và sét bóng (phóng điện trong không khí). Sét tuyến tính là sự phóng tia lửa giữa đám mây và bề mặt trái đất, theo một kênh có các nhánh hướng xuống. Sét phẳng xảy ra bên trong đám mây giông và xuất hiện dưới dạng những tia sáng khuếch tán. Sự phóng điện của sét cầu, bắt đầu từ đám mây giông, thường hướng theo chiều ngang và không chạm tới bề mặt trái đất.

Một tia sét thường bao gồm ba lần phóng điện lặp lại trở lên - các xung đi theo cùng một đường dẫn. Khoảng thời gian giữa các xung liên tiếp rất ngắn, từ 1/100 đến 1/10 giây (đây là nguyên nhân khiến tia sét nhấp nháy). Nói chung, đèn flash kéo dài khoảng một giây hoặc ít hơn. Quá trình phát triển sét điển hình có thể được mô tả như sau. Đầu tiên, một tia phóng điện có độ sáng yếu lao từ trên cao xuống bề mặt trái đất. Khi anh ta đạt đến nó, một tia phóng điện trở lại hoặc chính phát sáng rực rỡ sẽ truyền từ mặt đất lên qua kênh do người dẫn đầu đặt ra. Dòng phóng điện dẫn đầu thường di chuyển theo hình zíc zắc. Tốc độ lây lan của nó dao động từ một trăm đến vài trăm km mỗi giây. Trên đường đi, nó ion hóa các phân tử không khí, tạo ra một kênh có độ dẫn điện tăng lên, qua đó dòng phóng điện ngược di chuyển lên trên với tốc độ lớn hơn khoảng một trăm lần so với tốc độ phóng điện dẫn đầu. Kích thước của kênh rất khó xác định, nhưng đường kính của luồng phóng điện chính ước tính khoảng 1-10 m, và đường kính của luồng phóng ngược là vài cm. Sự phóng điện của sét tạo ra nhiễu sóng vô tuyến bằng cách phát ra sóng vô tuyến trong phạm vi rộng - từ tần số 30 kHz đến tần số cực thấp. Sự phát xạ sóng vô tuyến lớn nhất có lẽ nằm trong khoảng từ 5 đến 10 kHz. Sự can thiệp vô tuyến tần số thấp như vậy được “tập trung” trong không gian giữa ranh giới dưới của tầng điện ly và bề mặt trái đất và có thể lan rộng đến khoảng cách hàng nghìn km tính từ nguồn.
NHỮNG THAY ĐỔI TRONG KHÍ QUYỀN
Tác động của thiên thạch và thiên thạch. Mặc dù các trận mưa sao băng đôi khi tạo ra màn trình diễn ánh sáng ấn tượng nhưng hiếm khi nhìn thấy từng thiên thạch riêng lẻ. Nhiều hơn nữa là những thiên thạch vô hình, quá nhỏ để có thể nhìn thấy được khi chúng bị hấp thụ vào khí quyển. Một số thiên thạch nhỏ nhất có thể không hề nóng lên mà chỉ bị bầu khí quyển giữ lại. Những hạt nhỏ này có kích thước từ vài milimet đến mười phần nghìn milimét được gọi là thiên thạch micromet. Lượng vật chất thiên thạch đi vào khí quyển mỗi ngày dao động từ 100 đến 10.000 tấn, với phần lớn vật chất này đến từ các thiên thạch micromet. Do vật chất thiên thạch cháy một phần trong khí quyển nên thành phần khí của nó được bổ sung dấu vết của các nguyên tố hóa học khác nhau. Ví dụ, các thiên thạch đá đưa lithium vào khí quyển. Sự đốt cháy của các thiên thạch kim loại dẫn đến sự hình thành các hạt sắt hình cầu nhỏ, sắt-niken và các giọt khác bay qua bầu khí quyển và lắng xuống bề mặt trái đất. Chúng có thể được tìm thấy ở Greenland và Nam Cực, nơi những tảng băng gần như không thay đổi trong nhiều năm. Các nhà hải dương học tìm thấy chúng trong trầm tích đáy đại dương. Hầu hết các hạt sao băng đi vào khí quyển sẽ lắng xuống trong khoảng 30 ngày. Một số nhà khoa học tin rằng lớp bụi vũ trụ này đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các hiện tượng khí quyển như mưa vì nó đóng vai trò là hạt nhân ngưng tụ hơi nước. Vì vậy, người ta cho rằng lượng mưa có liên quan về mặt thống kê với các trận mưa sao băng lớn. Tuy nhiên, một số chuyên gia tin rằng vì tổng nguồn cung vật liệu thiên thạch lớn hơn gấp hàng chục lần so với trận mưa sao băng lớn nhất nên có thể bỏ qua sự thay đổi về tổng lượng vật chất này do một trận mưa như vậy gây ra. Tuy nhiên, không còn nghi ngờ gì nữa rằng các thiên thạch micromet lớn nhất và tất nhiên là các thiên thạch nhìn thấy được để lại dấu vết ion hóa lâu dài ở các tầng cao của khí quyển, chủ yếu ở tầng điện ly. Những dấu vết như vậy có thể được sử dụng để liên lạc vô tuyến đường dài vì chúng phản xạ sóng vô tuyến tần số cao. Năng lượng của các thiên thạch đi vào bầu khí quyển được sử dụng chủ yếu, và có lẽ hoàn toàn, để làm nóng nó. Đây là một trong những thành phần nhỏ của cân bằng nhiệt của khí quyển.
Carbon dioxide có nguồn gốc công nghiệp. Trong thời kỳ Carbon, thảm thực vật thân gỗ phổ biến rộng rãi trên Trái đất. Phần lớn lượng carbon dioxide được thực vật hấp thụ vào thời điểm đó tích tụ trong các mỏ than và trầm tích chứa dầu. Con người đã học cách sử dụng nguồn dự trữ khổng lồ các khoáng chất này làm nguồn năng lượng và hiện đang nhanh chóng đưa carbon dioxide trở lại chu trình của các chất. Trạng thái hóa thạch có lẽ là ca. 4*10 13 tấn carbon. Trong thế kỷ qua, loài người đã đốt cháy quá nhiều nhiên liệu hóa thạch đến mức khoảng 4*1011 tấn carbon đã được tái đưa vào khí quyển. Hiện nay có khoảng. 2 * 10 12 tấn carbon, và trong một trăm năm tới do đốt nhiên liệu hóa thạch, con số này có thể tăng gấp đôi. Tuy nhiên, không phải tất cả carbon sẽ tồn tại trong khí quyển: một số sẽ hòa tan trong nước biển, một số sẽ được thực vật hấp thụ và một số sẽ bị ràng buộc trong quá trình phong hóa của đá. Vẫn chưa thể dự đoán lượng carbon dioxide sẽ được chứa trong khí quyển hoặc chính xác tác động của nó đối với khí hậu toàn cầu. Tuy nhiên, người ta tin rằng bất kỳ sự gia tăng nào về hàm lượng của nó sẽ gây ra sự nóng lên, mặc dù không nhất thiết là bất kỳ sự nóng lên nào cũng sẽ ảnh hưởng đáng kể đến khí hậu. Theo kết quả đo, nồng độ carbon dioxide trong khí quyển đang tăng lên rõ rệt, mặc dù với tốc độ chậm. Dữ liệu khí hậu của Trạm Svalbard và Little America trên thềm băng Ross ở Nam Cực cho thấy nhiệt độ trung bình hàng năm tăng lần lượt là 5°C và 2,5°C trong khoảng thời gian khoảng 50 năm.
Tiếp xúc với bức xạ vũ trụ. Khi các tia vũ trụ năng lượng cao tương tác với các thành phần riêng lẻ của khí quyển, các đồng vị phóng xạ được hình thành. Trong số đó nổi bật nhất là đồng vị carbon 14C, tích tụ trong mô thực vật và động vật. Bằng cách đo độ phóng xạ của các chất hữu cơ lâu ngày không trao đổi cacbon với môi trường, có thể xác định được tuổi của chúng. Phương pháp carbon phóng xạ đã tự khẳng định mình là phương pháp đáng tin cậy nhất để xác định niên đại của các sinh vật hóa thạch và vật thể văn hóa vật chất, có tuổi không vượt quá 50 nghìn năm. Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã dài có thể được sử dụng để xác định niên đại của các vật liệu hàng trăm nghìn năm tuổi nếu thách thức cơ bản trong việc đo mức độ phóng xạ cực thấp có thể được giải quyết.
(xem thêm XÁC ĐỔ bằng RADIOCARBON).
NGUỒN GỐC CỦA KHÍ QUYỀN TRÁI ĐẤT
Lịch sử hình thành khí quyển vẫn chưa được xây dựng lại hoàn toàn một cách đáng tin cậy. Tuy nhiên, một số thay đổi có thể xảy ra trong thành phần của nó đã được xác định. Sự hình thành của bầu khí quyển bắt đầu ngay sau khi Trái đất hình thành. Có nhiều lý do chính đáng để tin rằng trong quá trình tiến hóa của Trái đất và việc nó có được kích thước và khối lượng gần giống với kích thước hiện đại, nó gần như mất đi hoàn toàn bầu khí quyển ban đầu. Người ta tin rằng ở giai đoạn đầu Trái đất ở trạng thái nóng chảy và khoảng. 4,5 tỷ năm trước nó hình thành thành một vật thể rắn. Cột mốc này được coi là sự khởi đầu của niên đại địa chất. Kể từ thời điểm đó, bầu khí quyển đã có sự biến đổi chậm chạp. Một số quá trình địa chất, chẳng hạn như sự phun trào dung nham trong các vụ phun trào núi lửa, đi kèm với việc giải phóng khí từ lòng Trái đất. Chúng có thể bao gồm nitơ, amoniac, metan, hơi nước, carbon monoxide và dioxide. Dưới tác động của bức xạ cực tím của mặt trời, hơi nước bị phân hủy thành hydro và oxy, nhưng oxy giải phóng sẽ phản ứng với carbon monoxide để tạo thành carbon dioxide. Amoniac bị phân hủy thành nitơ và hydro. Trong quá trình khuếch tán, hydro bốc lên và rời khỏi khí quyển, còn nitơ nặng hơn không thể bay hơi và dần dần tích tụ, trở thành thành phần chính của nó, mặc dù một phần bị liên kết trong các phản ứng hóa học. Dưới ảnh hưởng của tia cực tím và phóng điện, hỗn hợp khí có thể có trong bầu khí quyển ban đầu của Trái đất đã tham gia vào các phản ứng hóa học, dẫn đến sự hình thành các chất hữu cơ, đặc biệt là các axit amin. Do đó, sự sống có thể bắt nguồn từ một bầu không khí về cơ bản khác với bầu không khí hiện đại. Với sự ra đời của thực vật nguyên thủy, quá trình quang hợp bắt đầu (xem thêm HÌNH ẢNH), kèm theo việc giải phóng oxy tự do. Khí này, đặc biệt là sau khi khuếch tán vào các tầng trên của khí quyển, bắt đầu bảo vệ các tầng dưới của nó và bề mặt Trái đất khỏi bức xạ tia cực tím và tia X đe dọa tính mạng. Người ta ước tính rằng sự hiện diện của chỉ 0,00004 thể tích oxy hiện đại có thể dẫn đến sự hình thành một lớp có nồng độ bằng một nửa ozone hiện tại, tuy nhiên lớp này mang lại khả năng bảo vệ rất đáng kể khỏi tia cực tím. Cũng có khả năng là bầu khí quyển sơ cấp chứa rất nhiều carbon dioxide. Nó đã được sử dụng hết trong quá trình quang hợp và nồng độ của nó chắc chắn đã giảm khi thế giới thực vật phát triển và cũng do sự hấp thụ trong một số quá trình địa chất nhất định. Do hiệu ứng nhà kính có liên quan đến sự hiện diện của carbon dioxide trong khí quyển nên một số nhà khoa học tin rằng sự dao động về nồng độ của nó là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra những biến đổi khí hậu quy mô lớn trong lịch sử Trái đất, chẳng hạn như kỷ băng hà. Helium có trong bầu khí quyển hiện đại có lẽ phần lớn là sản phẩm của sự phân rã phóng xạ của uranium, thorium và radium. Những nguyên tố phóng xạ này phát ra các hạt alpha, là hạt nhân của nguyên tử helium. Vì không có điện tích nào được tạo ra hoặc mất đi trong quá trình phân rã phóng xạ nên mỗi hạt alpha có hai electron. Kết quả là nó kết hợp với chúng, tạo thành các nguyên tử helium trung tính. Các nguyên tố phóng xạ có trong các khoáng chất phân tán trong đá, do đó một phần đáng kể helium hình thành do sự phân rã phóng xạ được giữ lại trong chúng, thoát ra rất chậm vào khí quyển. Một lượng helium nhất định bay lên tầng ngoài do sự khuếch tán, nhưng do sự di chuyển liên tục từ bề mặt trái đất nên thể tích của khí này trong khí quyển là không đổi. Dựa trên phân tích quang phổ của ánh sáng sao và nghiên cứu về thiên thạch, người ta có thể ước tính mức độ phong phú tương đối của các nguyên tố hóa học khác nhau trong Vũ trụ. Nồng độ neon trong không gian cao hơn trên Trái đất khoảng mười tỷ lần, krypton cao hơn mười triệu lần và xenon cao hơn một triệu lần. Theo đó, nồng độ của các khí trơ này, ban đầu có trong bầu khí quyển Trái đất và không được bổ sung trong các phản ứng hóa học, đã giảm đi rất nhiều, thậm chí có thể ở giai đoạn Trái đất mất đi bầu khí quyển sơ cấp. Một ngoại lệ là khí trơ argon, vì ở dạng đồng vị 40Ar, nó vẫn được hình thành trong quá trình phân rã phóng xạ của đồng vị kali.
Hiện Tượng Quang Học
Sự đa dạng của các hiện tượng quang học trong khí quyển là do nhiều nguyên nhân khác nhau. Các hiện tượng phổ biến nhất bao gồm sét (xem ở trên) và các cực quang rất ngoạn mục ở phía bắc và phía nam (xem thêm AURORA). Ngoài ra, cầu vồng, gal, parhelium (mặt trời giả) và các vòng cung, hào quang, quầng sáng và bóng ma Brocken, ảo ảnh, đám cháy St. Elmo, những đám mây phát sáng, tia xanh và tia hoàng hôn đặc biệt thú vị. Cầu vồng là hiện tượng khí quyển đẹp nhất. Thông thường, đây là một vòm khổng lồ bao gồm các sọc nhiều màu, được quan sát thấy khi Mặt trời chỉ chiếu sáng một phần bầu trời và không khí bão hòa với những giọt nước, chẳng hạn như khi trời mưa. Các vòng cung nhiều màu được sắp xếp theo dãy quang phổ (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) nhưng các màu hầu như không bao giờ thuần khiết vì các sọc chồng lên nhau. Theo quy luật, các đặc tính vật lý của cầu vồng thay đổi đáng kể, và do đó chúng có hình dáng rất đa dạng. Đặc điểm chung của chúng là tâm của cung luôn nằm trên một đường thẳng kéo từ Mặt trời tới người quan sát. Cầu vồng chính là một vòng cung bao gồm các màu sáng nhất - đỏ ở bên ngoài và tím ở bên trong. Đôi khi chỉ nhìn thấy được một cung, nhưng thường thì một cung phụ xuất hiện ở bên ngoài cầu vồng chính. Nó không có màu sắc tươi sáng như cái đầu tiên, và các sọc đỏ và tím thay đổi vị trí cho nó: sọc đỏ nằm ở bên trong. Sự hình thành cầu vồng chính được giải thích bằng hiện tượng khúc xạ kép (xem thêm QUANG HỌC) và sự phản xạ nội bộ đơn của tia sáng mặt trời (xem Hình 5). Khi xuyên vào bên trong một giọt nước (A), một tia sáng bị khúc xạ và phân hủy như thể đi qua lăng kính. Sau đó, nó chạm tới bề mặt đối diện của giọt nước (B), bị phản xạ từ đó và khiến giọt nước ở bên ngoài (C). Trong trường hợp này, tia sáng bị khúc xạ lần thứ hai trước khi tới người quan sát. Chùm tia trắng ban đầu bị phân hủy thành các chùm có màu khác nhau với góc phân kỳ là 2°. Khi cầu vồng thứ cấp được hình thành, hiện tượng khúc xạ kép và phản xạ kép của tia nắng mặt trời xảy ra (xem Hình 6). Trong trường hợp này, ánh sáng bị khúc xạ, xuyên qua phần dưới của giọt nước (A) và phản xạ từ bề mặt bên trong của giọt nước, đầu tiên tại điểm B, sau đó đến điểm C. Tại điểm D, ánh sáng bị khúc xạ, để giọt nước hướng về phía người quan sát.

Vào lúc bình minh và hoàng hôn, người quan sát nhìn thấy cầu vồng có dạng vòng cung bằng nửa hình tròn, vì trục của cầu vồng song song với đường chân trời. Nếu Mặt trời cao hơn đường chân trời thì vòng cung của cầu vồng sẽ nhỏ hơn một nửa chu vi. Khi Mặt trời mọc trên 42° so với đường chân trời, cầu vồng biến mất. Ở mọi nơi, ngoại trừ ở vĩ độ cao, cầu vồng không thể xuất hiện vào buổi trưa, khi Mặt trời lên quá cao. Thật thú vị khi ước tính khoảng cách tới cầu vồng. Mặc dù vòng cung nhiều màu dường như nằm trong cùng một mặt phẳng nhưng đây chỉ là ảo ảnh. Trên thực tế, cầu vồng có độ sâu rất lớn và có thể tưởng tượng nó như bề mặt của một hình nón rỗng, trên đỉnh là nơi đặt người quan sát. Trục của hình nón kết nối Mặt trời, người quan sát và tâm cầu vồng. Người quan sát nhìn như thể dọc theo bề mặt của hình nón này. Không có hai người nào có thể nhìn thấy chính xác cầu vồng giống nhau. Tất nhiên, về cơ bản bạn có thể quan sát thấy hiệu ứng giống nhau, nhưng hai cầu vồng chiếm những vị trí khác nhau và được hình thành bởi những giọt nước khác nhau. Khi mưa hoặc tia nước phun tạo thành cầu vồng, hiệu ứng quang học đầy đủ đạt được nhờ hiệu ứng kết hợp của tất cả các giọt nước đi qua bề mặt hình nón cầu vồng với người quan sát ở đỉnh. Vai trò của mỗi giọt nước là phù du. Bề mặt của hình nón cầu vồng bao gồm nhiều lớp. Nhanh chóng vượt qua chúng và đi qua một loạt điểm tới hạn, mỗi giọt ngay lập tức phân hủy tia nắng mặt trời thành toàn bộ quang phổ theo một trình tự được xác định nghiêm ngặt - từ đỏ đến tím. Nhiều giọt giao nhau với bề mặt của hình nón theo cùng một cách, do đó cầu vồng xuất hiện đối với người quan sát như là liên tục dọc theo và ngang qua vòng cung của nó. Quầng sáng là những vòng cung ánh sáng màu trắng hoặc óng ánh và quay quanh đĩa Mặt trời hoặc Mặt trăng. Chúng phát sinh do sự khúc xạ hoặc phản xạ ánh sáng bởi các tinh thể băng hoặc tuyết trong khí quyển. Các tinh thể tạo thành quầng sáng nằm trên bề mặt của một hình nón tưởng tượng có trục hướng từ người quan sát (từ đỉnh hình nón) đến Mặt trời. Trong những điều kiện nhất định, bầu khí quyển có thể bão hòa với các tinh thể nhỏ, nhiều mặt trong số chúng tạo thành một góc vuông với mặt phẳng đi qua Mặt trời, người quan sát và những tinh thể này. Những mặt như vậy phản chiếu các tia sáng tới với độ lệch 22°, tạo thành một quầng sáng có màu đỏ ở bên trong, nhưng nó cũng có thể bao gồm tất cả các màu của quang phổ. Ít phổ biến hơn là quầng sáng có bán kính góc 46°, nằm đồng tâm xung quanh quầng sáng 22°. Mặt trong của nó cũng có tông màu đỏ. Lý do cho điều này cũng là do sự khúc xạ ánh sáng, xảy ra trong trường hợp này ở các cạnh của tinh thể tạo thành các góc vuông. Chiều rộng vòng của quầng sáng như vậy vượt quá 2,5°. Cả quầng sáng 46 độ và 22 độ đều có xu hướng sáng nhất ở phần trên và phần dưới của vòng tròn. Quầng sáng 90 độ hiếm có là một vòng sáng mờ, gần như không màu, có chung tâm với hai quầng sáng khác. Nếu có màu thì mặt ngoài của chiếc nhẫn sẽ có màu đỏ. Cơ chế xuất hiện của loại quầng sáng này vẫn chưa được hiểu đầy đủ (Hình 7).

Parhelia và vòng cung. Vòng tròn parhelic (hay vòng tròn của mặt trời giả) là một vòng màu trắng có tâm ở điểm thiên đỉnh, đi qua Mặt trời song song với đường chân trời. Lý do hình thành của nó là sự phản chiếu ánh sáng mặt trời từ các cạnh của bề mặt tinh thể băng. Nếu các tinh thể được phân bổ đủ đều trong không khí, bạn sẽ nhìn thấy được một vòng tròn hoàn chỉnh. Parhelia, hay mặt trời giả, là những điểm sáng rực rỡ gợi nhớ đến Mặt trời hình thành tại các điểm giao nhau của vòng tròn parhelic với quầng sáng có bán kính góc 22°, 46° và 90°. Các dạng parhelium xuất hiện thường xuyên nhất và sáng nhất ở điểm giao nhau với quầng sáng 22 độ, thường có hầu hết các màu của cầu vồng. Mặt trời giả tại các giao lộ có quầng sáng 46 và 90 độ được quan sát ít thường xuyên hơn. Parhelia xuất hiện tại các điểm giao nhau với quầng sáng 90 độ được gọi là paranthelia hoặc phản mặt trời giả. Đôi khi cũng có thể nhìn thấy antelium (phản mặt trời) - một điểm sáng nằm trên vòng parhelium đối diện hoàn toàn với Mặt trời. Người ta cho rằng nguyên nhân của hiện tượng này là do sự phản xạ kép của ánh sáng mặt trời. Tia phản xạ đi cùng đường với tia tới nhưng ngược chiều. Cung gần thiên đỉnh, đôi khi được gọi không chính xác là cung tiếp tuyến trên của quầng 46 độ, là một cung có góc 90° hoặc nhỏ hơn có tâm ở thiên đỉnh, nằm ở khoảng 46° phía trên Mặt trời. Nó hiếm khi được nhìn thấy và chỉ xuất hiện trong vài phút, có màu sắc tươi sáng, với màu đỏ giới hạn ở phía ngoài của vòng cung. Vòng cung gần đỉnh điểm đáng chú ý vì màu sắc, độ sáng và đường viền rõ ràng. Một hiệu ứng quang học thú vị và rất hiếm khác của loại quầng sáng là cung Lowitz. Chúng phát sinh như sự tiếp nối của parhelia tại điểm giao nhau với quầng sáng 22 độ, kéo dài từ phía bên ngoài của quầng sáng và hơi lõm về phía Mặt trời. Các cột ánh sáng trắng, giống như nhiều cây thánh giá khác nhau, đôi khi có thể nhìn thấy được vào lúc bình minh hoặc hoàng hôn, đặc biệt là ở các vùng cực và có thể đi cùng với cả Mặt trời và Mặt trăng. Đôi khi, quầng sáng mặt trăng và các hiệu ứng khác tương tự như những gì được mô tả ở trên được quan sát thấy, trong đó quầng sáng mặt trăng phổ biến nhất (một vòng quanh Mặt trăng) có bán kính góc là 22°. Cũng giống như mặt trời giả, mặt trăng giả có thể xuất hiện. Vành nhật hoa hay vương miện là những vòng màu nhỏ đồng tâm xung quanh Mặt trời, Mặt trăng hoặc các vật thể sáng khác thỉnh thoảng được quan sát thấy khi nguồn sáng ở phía sau những đám mây mờ. Bán kính của quầng sáng nhỏ hơn bán kính của quầng sáng và xấp xỉ. 1-5°, vòng màu xanh lam hoặc tím ở gần Mặt trời nhất. Vành nhật hoa xảy ra khi ánh sáng bị tán xạ bởi những giọt nước nhỏ, tạo thành đám mây. Đôi khi quầng sáng xuất hiện dưới dạng một điểm sáng (hoặc quầng) bao quanh Mặt trời (hoặc Mặt trăng), kết thúc bằng một vòng màu đỏ. Trong các trường hợp khác, có thể nhìn thấy ít nhất hai vòng đồng tâm có đường kính lớn hơn, có màu rất nhạt ở bên ngoài quầng sáng. Hiện tượng này đi kèm với những đám mây cầu vồng. Đôi khi rìa của những đám mây rất cao có màu sắc tươi sáng.
Gloria (quầng sáng). Trong những điều kiện đặc biệt, hiện tượng khí quyển bất thường xảy ra. Nếu Mặt trời ở phía sau người quan sát và bóng của nó chiếu lên những đám mây gần đó hoặc màn sương mù, thì trong một trạng thái khí quyển nhất định xung quanh bóng đầu của một người, bạn có thể nhìn thấy một vòng tròn phát sáng có màu - một quầng sáng. Thông thường, quầng sáng như vậy được hình thành do sự phản chiếu ánh sáng từ những giọt sương trên bãi cỏ. Glorias cũng thường được tìm thấy xung quanh bóng do máy bay tạo ra trên những đám mây bên dưới.
Những bóng ma của Brocken.Ở một số khu vực trên thế giới, khi bóng của người quan sát nằm trên ngọn đồi vào lúc bình minh hoặc hoàng hôn rơi xuống phía sau anh ta trên những đám mây nằm ở khoảng cách ngắn, một hiệu ứng nổi bật sẽ lộ ra: cái bóng có kích thước khổng lồ. Điều này xảy ra do sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng bởi những giọt nước nhỏ trong sương mù. Hiện tượng được mô tả được gọi là "Bóng ma Brocken" theo tên đỉnh núi ở Dãy núi Harz ở Đức.
ảo ảnh- hiệu ứng quang học gây ra bởi sự khúc xạ ánh sáng khi truyền qua các lớp không khí có mật độ khác nhau và được thể hiện dưới dạng hình ảnh ảo. Trong trường hợp này, các vật thể ở xa có thể được nâng lên hoặc hạ xuống so với vị trí thực tế của chúng và cũng có thể bị biến dạng và có hình dạng không đều, kỳ lạ. Ảo ảnh thường được quan sát thấy ở vùng có khí hậu nóng, chẳng hạn như trên vùng đồng bằng đầy cát. Ảo ảnh thấp hơn là phổ biến, khi bề mặt sa mạc gần như bằng phẳng ở xa trông giống như vùng nước mở, đặc biệt là khi nhìn từ độ cao nhỏ hoặc đơn giản là nằm phía trên một lớp không khí nóng. Ảo ảnh này thường xảy ra trên đường nhựa nóng, trông giống như mặt nước ở phía trước. Trên thực tế, bề mặt này là sự phản chiếu của bầu trời. Dưới tầm mắt, các vật thể có thể xuất hiện trong “nước” này, thường là lộn ngược. Một “bánh lớp không khí” được hình thành trên bề mặt đất bị nung nóng, với lớp gần mặt đất nhất là nóng nhất và hiếm đến mức sóng ánh sáng truyền qua nó bị biến dạng, vì tốc độ truyền của chúng thay đổi tùy theo mật độ của môi trường. . Những ảo ảnh phía trên ít phổ biến hơn và đẹp như tranh vẽ hơn những ảo ảnh phía dưới. Các vật thể ở xa (thường nằm ngoài đường chân trời của biển) xuất hiện lộn ngược trên bầu trời và đôi khi hình ảnh thẳng đứng của cùng một vật thể cũng xuất hiện phía trên. Hiện tượng này đặc trưng ở những vùng lạnh, đặc biệt khi có sự đảo ngược nhiệt độ đáng kể, khi có lớp không khí ấm hơn phía trên lớp lạnh hơn. Hiệu ứng quang học này biểu hiện như là kết quả của các mô hình truyền sóng phức tạp ở mặt trước của sóng ánh sáng trong các lớp không khí có mật độ không đồng nhất. Những ảo ảnh rất bất thường thỉnh thoảng xảy ra, đặc biệt là ở các vùng cực. Khi ảo ảnh xảy ra trên đất liền, cây cối và các thành phần cảnh quan khác bị đảo lộn. Trong mọi trường hợp, các vật thể được nhìn thấy rõ ràng hơn ở ảo ảnh phía trên so với ảo ảnh phía dưới. Khi ranh giới của hai khối không khí là một mặt phẳng thẳng đứng, đôi khi người ta quan sát được các ảo ảnh ngang.
Ngọn lửa Thánh Elmo. Một số hiện tượng quang học trong khí quyển (ví dụ, ánh sáng rực rỡ và hiện tượng khí tượng phổ biến nhất - sét) có bản chất là điện. Ít phổ biến hơn nhiều là đèn St. Elmo - những chiếc chổi sáng màu xanh nhạt hoặc tím dài từ 30 cm đến 1 m hoặc hơn, thường ở trên đỉnh cột buồm hoặc cuối bãi tàu trên biển. Đôi khi có vẻ như toàn bộ giàn khoan của con tàu được bao phủ bởi phốt pho và phát sáng. Ngọn lửa Thánh Elmo đôi khi xuất hiện trên các đỉnh núi, cũng như trên các ngọn tháp và các góc nhọn của các tòa nhà cao tầng. Hiện tượng này thể hiện sự phóng điện chổi than ở hai đầu dây dẫn điện khi cường độ điện trường trong khí quyển xung quanh chúng tăng lên rất nhiều. Will-o'-the-wisps là ánh sáng xanh nhạt hoặc xanh lục đôi khi được quan sát thấy ở đầm lầy, nghĩa trang và hầm mộ. Chúng thường trông giống như một ngọn lửa nến nhô lên cách mặt đất khoảng 30 cm, cháy lặng lẽ, không tỏa nhiệt và lơ lửng một lúc trên vật thể. Ánh sáng dường như hoàn toàn khó nắm bắt và khi người quan sát đến gần, nó dường như di chuyển sang một nơi khác. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự phân hủy các chất cặn hữu cơ và sự đốt cháy tự phát của khí đầm lầy metan (CH4) hoặc phosphine (PH3). Will-o'-the-wisps có nhiều hình dạng khác nhau, đôi khi thậm chí là hình cầu. Tia xanh - tia nắng xanh ngọc lục bảo lóe lên vào thời điểm tia sáng cuối cùng của Mặt trời biến mất sau đường chân trời. Thành phần màu đỏ của ánh sáng mặt trời biến mất đầu tiên, tất cả những thành phần khác theo thứ tự, và thành phần cuối cùng còn lại là màu xanh ngọc lục bảo. Hiện tượng này chỉ xảy ra khi chỉ có rìa của đĩa mặt trời vẫn ở phía trên đường chân trời, nếu không sẽ xảy ra hỗn hợp màu sắc. Tia hoàng hôn là những chùm ánh sáng mặt trời phân kỳ có thể nhìn thấy được do chúng chiếu sáng bụi trong các tầng cao của khí quyển. Bóng của những đám mây tạo thành những sọc đen và những tia sáng lan tỏa giữa chúng. Hiệu ứng này xảy ra khi Mặt trời ở vị trí thấp ở đường chân trời trước bình minh hoặc sau khi mặt trời lặn.

Ở 0 °C - 1,0048·10 3 J/(kg·K), C v - 0,7159·10 3 J/(kg·K) (ở 0 °C). Độ hòa tan của không khí trong nước (theo khối lượng) ở 0 °C - 0,0036%, ở 25 °C - 0,0023%.

Ngoài các khí nêu trong bảng, khí quyển còn chứa Cl 2, SO 2, NH 3, CO, O 3, NO 2, hydrocarbon, HCl, HBr, hơi, I 2, Br 2, cũng như nhiều loại khí khác với số lượng nhỏ. Tầng đối lưu liên tục chứa một lượng lớn các hạt rắn và lỏng lơ lửng (aerosol). Khí hiếm nhất trong bầu khí quyển Trái đất là radon (Rn).

Cấu trúc của khí quyển

Lớp ranh giới khí quyển

Tầng dưới của khí quyển tiếp giáp với bề mặt Trái đất (dày 1-2 km) trong đó ảnh hưởng của bề mặt này ảnh hưởng trực tiếp đến động lực học của nó.

Tầng đối lưu

Giới hạn trên của nó là ở độ cao 8-10 km ở vùng cực, 10-12 km ở vùng ôn đới và 16-18 km ở vĩ độ nhiệt đới; vào mùa đông thấp hơn vào mùa hè. Lớp chính phía dưới của khí quyển chứa hơn 80% tổng khối lượng không khí trong khí quyển và khoảng 90% tổng lượng hơi nước có trong khí quyển. Sự nhiễu loạn và đối lưu phát triển mạnh ở tầng đối lưu, mây xuất hiện, lốc xoáy và xoáy thuận phát triển. Nhiệt độ giảm khi độ cao tăng dần với độ dốc thẳng đứng trung bình là 0,65°/100 m

nhiệt đới

Lớp chuyển tiếp từ tầng đối lưu sang tầng bình lưu, một lớp khí quyển trong đó sự giảm nhiệt độ theo độ cao dừng lại.

Tầng bình lưu

Tầng khí quyển nằm ở độ cao từ 11 đến 50 km. Đặc trưng bởi sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ ở lớp 11-25 km (lớp dưới của tầng bình lưu) và sự gia tăng nhiệt độ ở lớp 25-40 km từ −56,5 lên 0,8 ° (lớp trên của tầng bình lưu hoặc vùng đảo ngược). Đạt giá trị khoảng 273 K (gần 0 °C) ở độ cao khoảng 40 km, nhiệt độ không đổi cho đến độ cao khoảng 55 km. Vùng nhiệt độ không đổi này được gọi là tầng bình lưu và là ranh giới giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu.

Mãn kinh

Lớp ranh giới của khí quyển giữa tầng bình lưu và tầng trung lưu. Trong phân bố nhiệt độ theo chiều dọc có mức tối đa (khoảng 0 ° C).

Tầng trung lưu

Tầng trung lưu bắt đầu ở độ cao 50 km và kéo dài đến 80-90 km. Nhiệt độ giảm theo độ cao với độ dốc thẳng đứng trung bình (0,25-0,3)°/100 m. Quá trình năng lượng chính là truyền nhiệt bức xạ. Các quá trình quang hóa phức tạp liên quan đến các gốc tự do, các phân tử bị kích thích rung động, v.v. gây ra sự phát sáng của bầu khí quyển.

Mesopause

Lớp chuyển tiếp giữa tầng trung lưu và tầng nhiệt. Có sự phân bổ nhiệt độ theo chiều dọc tối thiểu (khoảng -90 ° C).

Tuyến Karman

Độ cao so với mực nước biển, thường được chấp nhận là ranh giới giữa bầu khí quyển và không gian của Trái đất. Theo định nghĩa của FAI, đường Karman nằm ở độ cao 100 km so với mực nước biển.

Nhiệt quyển

Giới hạn trên là khoảng 800 km. Nhiệt độ tăng lên ở độ cao 200-300 km, nơi nó đạt tới giá trị khoảng 1226,85 C, sau đó nó gần như không đổi ở độ cao lớn. Dưới tác động của bức xạ mặt trời và bức xạ vũ trụ, quá trình ion hóa không khí (“cực quang”) xảy ra - các vùng chính của tầng điện ly nằm bên trong tầng nhiệt điện. Ở độ cao trên 300 km, oxy nguyên tử chiếm ưu thế. Giới hạn trên của tầng nhiệt điện phần lớn được xác định bởi hoạt động hiện tại của Mặt trời. Trong thời gian hoạt động thấp - ví dụ, trong năm 2008-2009 - kích thước của lớp này giảm đáng kể.

tạm dừng nhiệt

Vùng khí quyển liền kề phía trên tầng nhiệt điện. Ở khu vực này, sự hấp thụ bức xạ mặt trời là không đáng kể và nhiệt độ thực tế không thay đổi theo độ cao.

Tầng ngoài (quả cầu tán xạ)

Ở độ cao 100 km, bầu khí quyển là một hỗn hợp khí đồng nhất, được trộn đều. Ở các lớp cao hơn, sự phân bổ khí theo độ cao phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của chúng; nồng độ các khí nặng hơn giảm nhanh hơn theo khoảng cách từ bề mặt Trái đất. Do mật độ khí giảm, nhiệt độ giảm từ 0 °C ở tầng bình lưu xuống -110 °C ở tầng trung lưu. Tuy nhiên, động năng của từng hạt ở độ cao 200-250 km tương ứng với nhiệt độ ~150 °C. Trên 200 km, người ta quan sát thấy sự dao động đáng kể về nhiệt độ và mật độ khí theo thời gian và không gian.

Ở độ cao khoảng 2000-3500 km, tầng ngoài dần dần biến thành cái gọi là chân không gần không gian, chứa đầy các hạt khí liên hành tinh có độ tinh khiết cao, chủ yếu là các nguyên tử hydro. Nhưng loại khí này chỉ đại diện cho một phần của vật chất liên hành tinh. Phần còn lại bao gồm các hạt bụi có nguồn gốc sao chổi và thiên thạch. Ngoài các hạt bụi cực kỳ hiếm, bức xạ điện từ và hạt có nguồn gốc từ mặt trời và thiên hà cũng xâm nhập vào không gian này.

Ôn tập

Tầng đối lưu chiếm khoảng 80% khối lượng của khí quyển, tầng bình lưu - khoảng 20%; khối lượng của tầng trung lưu không quá 0,3%, tầng nhiệt điện nhỏ hơn 0,05% tổng khối lượng của khí quyển.

Dựa vào tính chất điện trong khí quyển, người ta phân biệt trung tính Và tầng điện ly .

Tùy thuộc vào thành phần khí trong khí quyển, chúng phát ra đồng quyển Và dị quyển. Dị quyển- Đây là khu vực mà trọng lực ảnh hưởng đến sự phân tách khí, vì sự hòa trộn của chúng ở độ cao như vậy là không đáng kể. Điều này ngụ ý một thành phần thay đổi của không gian khác nhau. Bên dưới nó là một phần hỗn hợp và đồng nhất của khí quyển, được gọi là tầng đồng nhất. Ranh giới giữa các lớp này được gọi là turbopause, nó nằm ở độ cao khoảng 120 km.

Các tính chất khác của khí quyển và tác dụng đối với cơ thể con người

Ở độ cao 5 km so với mực nước biển, một người chưa được huấn luyện bắt đầu cảm thấy thiếu oxy và nếu không thích nghi, hiệu suất của một người sẽ giảm đáng kể. Vùng sinh lý của khí quyển kết thúc ở đây. Con người không thể thở ở độ cao 9 km, mặc dù ở độ cao khoảng 115 km bầu khí quyển có chứa oxy.

Bầu không khí cung cấp cho chúng ta lượng oxy cần thiết để thở. Tuy nhiên, do tổng áp suất của khí quyển giảm khi bạn lên cao nên áp suất riêng phần của oxy cũng giảm theo.

Trong các lớp không khí loãng, âm thanh không thể truyền được. Ở độ cao 60-90 km, vẫn có thể sử dụng lực cản không khí và lực nâng để điều khiển chuyến bay khí động học. Nhưng bắt đầu từ độ cao 100-130 km, các khái niệm về số M và rào cản âm thanh quen thuộc với mọi phi công sẽ mất đi ý nghĩa: đường Karman thông thường đi qua, ngoài đó khu vực bay đạn đạo thuần túy bắt đầu, chỉ có thể bắt đầu được điều khiển bằng lực phản kháng.

Ở độ cao trên 100 km, bầu khí quyển bị mất đi một đặc tính đáng chú ý khác - khả năng hấp thụ, dẫn và truyền năng lượng nhiệt bằng sự đối lưu (nghĩa là bằng cách trộn không khí). Điều này có nghĩa là các bộ phận khác nhau của thiết bị trên trạm vũ trụ quỹ đạo sẽ không thể được làm mát từ bên ngoài theo cách thường được thực hiện trên máy bay - với sự trợ giúp của máy bay phản lực và bộ tản nhiệt không khí. Ở độ cao này, cũng như trong không gian nói chung, cách duy nhất để truyền nhiệt là bức xạ nhiệt.

Lịch sử hình thành khí quyển

Theo lý thuyết phổ biến nhất, bầu khí quyển Trái đất có ba thành phần khác nhau trong suốt lịch sử của nó. Ban đầu, nó bao gồm các loại khí nhẹ (hydro và heli) được thu giữ từ không gian liên hành tinh. Đây là cái gọi là bầu khí quyển sơ cấp. Ở giai đoạn tiếp theo, hoạt động núi lửa đang hoạt động dẫn đến sự bão hòa của bầu khí quyển với các loại khí khác ngoài hydro (carbon dioxide, amoniac, hơi nước). Đây là cách nó được hình thành khí quyển thứ cấp. Bầu không khí này đã được phục hồi. Hơn nữa, quá trình hình thành khí quyển được xác định bởi các yếu tố sau:

• rò rỉ khí nhẹ (hydro và heli) vào không gian liên hành tinh;
• các phản ứng hóa học xảy ra trong khí quyển dưới tác dụng của bức xạ cực tím, phóng điện sét và một số yếu tố khác.

Dần dần những yếu tố này đã dẫn đến sự hình thành bầu khí quyển cấp ba, được đặc trưng bởi hàm lượng hydro thấp hơn nhiều và hàm lượng nitơ và carbon dioxide cao hơn nhiều (được hình thành do các phản ứng hóa học từ amoniac và hydrocarbon).

Nitơ

Sự hình thành một lượng lớn nitơ N2 là do quá trình oxy hóa bầu khí quyển amoniac-hydro bởi oxy phân tử O2, bắt đầu đến từ bề mặt hành tinh do quá trình quang hợp, bắt đầu từ 3 tỷ năm trước. Nitơ N2 cũng được thải vào khí quyển do quá trình khử nitrat và các hợp chất chứa nitơ khác. Nitơ bị ôzôn oxy hóa thành NO ở tầng trên của khí quyển.

Nitơ N 2 chỉ phản ứng trong những điều kiện cụ thể (ví dụ, trong quá trình phóng điện sét). Quá trình oxy hóa nitơ phân tử bằng ozone trong quá trình phóng điện được sử dụng với số lượng nhỏ trong sản xuất phân bón nitơ công nghiệp. Vi khuẩn lam (tảo xanh lam) và vi khuẩn nốt sần hình thành cộng sinh rhizobium với cây họ đậu, có thể là phân xanh hiệu quả - những loại cây không bị cạn kiệt nhưng làm giàu đất bằng phân bón tự nhiên, có thể oxy hóa đất với mức tiêu thụ năng lượng thấp và chuyển đổi nó thành một dạng có hoạt tính sinh học.

Ôxy

Thành phần của khí quyển bắt đầu thay đổi hoàn toàn với sự xuất hiện của các sinh vật sống trên Trái đất, là kết quả của quá trình quang hợp, kèm theo việc giải phóng oxy và hấp thụ carbon dioxide. Ban đầu, oxy được sử dụng để oxy hóa các hợp chất khử - amoniac, hydrocacbon, dạng sắt có trong đại dương, v.v. Vào cuối giai đoạn này, hàm lượng oxy trong khí quyển bắt đầu tăng lên. Dần dần, một bầu không khí hiện đại với đặc tính oxy hóa được hình thành. Vì điều này gây ra những thay đổi nghiêm trọng và đột ngột trong nhiều quá trình xảy ra trong khí quyển, thạch quyển và sinh quyển nên sự kiện này được gọi là Thảm họa oxy.

Khí hiếm

Ô nhiễm không khí

Gần đây, con người đã bắt đầu ảnh hưởng đến sự tiến hóa của khí quyển. Kết quả của hoạt động của con người là sự gia tăng liên tục hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển do đốt cháy nhiên liệu hydrocarbon tích lũy trong các thời đại địa chất trước đó. Một lượng lớn CO 2 được tiêu thụ trong quá trình quang hợp và được các đại dương trên thế giới hấp thụ. Khí này đi vào khí quyển do sự phân hủy của đá cacbonat và các chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật và động vật, cũng như do hoạt động núi lửa và hoạt động công nghiệp của con người. Trong 100 năm qua, hàm lượng CO 2 trong khí quyển đã tăng 10%, trong đó phần lớn (360 tỷ tấn) đến từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Nếu tốc độ đốt nhiên liệu tiếp tục tăng thì trong 200-300 năm tới lượng CO 2 trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi và có thể dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu.

Đốt cháy nhiên liệu là nguồn phát thải khí ô nhiễm chính (CO, SO2). Sulfur dioxide bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển thành SO 3 và oxit nitơ thành NO 2 ở các tầng trên của khí quyển, sau đó tương tác với hơi nước và tạo thành axit sulfuric H 2 SO 4 và axit nitric HNO 3 rơi xuống bề mặt Trái đất ở dạng gọi là mưa axit. Việc sử dụng động cơ đốt trong dẫn đến ô nhiễm khí quyển đáng kể với các oxit nitơ, hydrocacbon và các hợp chất chì (tetraethyl chì Pb(CH 3 CH 2) 4).

Ô nhiễm khí dung trong khí quyển được gây ra bởi cả nguyên nhân tự nhiên (núi lửa phun trào, bão bụi, sự cuốn theo của những giọt nước biển và phấn hoa thực vật, v.v.) và các hoạt động kinh tế của con người (khai thác quặng và vật liệu xây dựng, đốt nhiên liệu, sản xuất xi măng, v.v.). ). Việc giải phóng các hạt vật chất ở quy mô lớn vào khí quyển là một trong những nguyên nhân có thể gây ra biến đổi khí hậu trên hành tinh.

Xem thêm

• Jacchia (mô hình khí quyển)

Viết bình luận về bài viết “Khí quyển Trái đất”

Ghi chú

1. M. I. Budyko, K. Ya. Khí quyển của Trái đất // Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô. tái bản lần thứ 3. / Ch. biên tập. A. M. Prokhorov. - M.: Bách khoa toàn thư Liên Xô, 1970. - T. 2. Angola - Barzas. - trang 380-384.
2. - bài viết từ Bách khoa toàn thư địa chất
4. Gribin, John. Khoa học. Một lịch sử (1543-2001). - L.: Penguin Books, 2003. - 648 tr. - ISBN 978-0-140-29741-6.
5. Tan, Pieter. Dữ liệu trung bình hàng năm về mặt biển trung bình trên toàn cầu. NOAA/ESRL. Truy cập ngày 19 tháng 2 năm 2014.(Tiếng Anh) (tính đến năm 2013)
6. IPCC (tiếng Anh) (tính đến năm 1998).
7. S. P. KhromovĐộ ẩm không khí // Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô. tái bản lần thứ 3. / Ch. biên tập. A. M. Prokhorov. - M.: Bách khoa toàn thư Liên Xô, 1971. - T. 5. Veshin - Gazli. - P. 149.
8. (Tiếng Anh) SpaceDaily, 16/07/2010

Văn học

1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov“Sinh học không gian và y học” (ấn bản thứ 2, sửa đổi và mở rộng), M.: “Prosveshcheniye”, 1975, 223 trang.
2. N.V. Gusakova“Hóa học môi trường”, Rostov-on-Don: Phoenix, 2004, 192 với ISBN 5-222-05386-5
3. Sokolov V. A.Địa hóa khí tự nhiên, M., 1971;
4. McEwen M., Phillips L. Hóa học Khí quyển, M., 1978;
5. Wark K., Warner S.Ô nhiễm không khí. Nguồn và kiểm soát, trans. từ tiếng Anh, M.. 1980;
6. Giám sát ô nhiễm nền của môi trường tự nhiên. V. 1, L., 1982.

Liên kết

• // Ngày 17 tháng 12 năm 2013, Trung tâm FOBOS

Lịch sử của trái đất Tính chất vật lý của Trái đất Vỏ của trái đất Địa lý và địa chất Môi trường Xem thêm

Đoạn trích đặc trưng của khí quyển Trái đất

Khi Pierre đến gần họ, anh nhận thấy Vera đang say mê trò chuyện một cách tự mãn, Hoàng tử Andrei (điều hiếm khi xảy ra với anh) có vẻ xấu hổ.
– Bạn nghĩ sao? – Vera nói với nụ cười tinh tế. “Hoàng tử, ngài thật sâu sắc và hiểu rõ tính cách con người.” Bạn nghĩ gì về Natalie, liệu cô ấy có thể kiên định trong tình cảm của mình không, liệu cô ấy có thể, giống như những người phụ nữ khác (có nghĩa là chính cô ấy), yêu một người một lần và chung thủy với anh ta mãi mãi không? Đây là những gì tôi coi là tình yêu đích thực. Ngài nghĩ sao, hoàng tử?
“Tôi biết em gái của bạn quá ít,” Hoàng tử Andrei trả lời với một nụ cười chế giễu, dưới đó anh ấy muốn che giấu sự bối rối của mình, “để giải quyết một câu hỏi tế nhị như vậy; và sau đó tôi nhận thấy rằng tôi càng ít thích một người phụ nữ thì cô ấy càng kiên định,” anh nói thêm và nhìn Pierre, người đã đến gặp họ vào thời điểm đó.
- Đúng vậy thưa hoàng tử; trong thời đại của chúng ta,” Vera tiếp tục (đề cập đến thời đại của chúng ta, như những người có đầu óc hẹp hòi thường thích nhắc đến, tin rằng họ đã tìm thấy và đánh giá cao những nét đặc trưng của thời đại chúng ta và những đặc tính của con người thay đổi theo thời gian), ở thời đại chúng ta, một cô gái có quá nhiều tự do đến nỗi le plaisir d"etre Courtisee [niềm vui khi có người ngưỡng mộ] thường làm mất đi cảm giác thực sự trong cô ấy. Et Nathalie, il faut l"avouer, y est tres nhạy cảm. [Và tôi phải thừa nhận rằng Natalya rất nhạy cảm với điều này.] Việc quay trở lại với Natalie một lần nữa khiến Hoàng tử Andrei cau mày khó chịu; anh muốn đứng dậy, nhưng Vera tiếp tục với một nụ cười thậm chí còn tinh tế hơn.
“Tôi nghĩ không ai được tán tỉnh [đối tượng tán tỉnh] như cô ấy,” Vera nói; - nhưng chưa bao giờ, cho đến gần đây, cô ấy thực sự thích ai. “Bá tước, ngài biết đấy,” cô quay sang Pierre, “ngay cả người anh họ yêu quý của chúng ta, Boris, người đã, entre nous [giữa chúng ta], rất, rất dans le pays du tentre... [ở vùng đất dịu dàng...]
Hoàng tử Andrei cau mày và im lặng.
– Bạn là bạn của Boris phải không? - Vera nói với anh ta.
- Vâng, tôi biết anh ấy...
– Anh ấy có nói chính xác với bạn về tình yêu thời thơ ấu của anh ấy với Natasha không?
– Có tình yêu thời thơ ấu không? - Hoàng tử Andrei đột nhiên hỏi, đỏ mặt bất ngờ.
- Đúng. Bạn hãy cứu anh họ và anh họ cette thân mật mene quelquefois a l" tình yêu: anh họ est un nguy hiểm, N"est ce pas? [Bạn biết đấy, giữa anh em họ và em gái, sự gần gũi này đôi khi dẫn đến tình yêu. Mối quan hệ họ hàng như vậy là một khu phố nguy hiểm. Đúng không?]
“Ồ, không còn nghi ngờ gì nữa,” Hoàng tử Andrei nói, và đột nhiên, sôi nổi một cách bất thường, anh bắt đầu nói đùa với Pierre về việc anh nên cẩn thận trong cách đối xử với những người anh em họ 50 tuổi ở Moscow của mình và ở giữa cuộc trò chuyện đùa giỡn. anh đứng dậy, nắm lấy cánh tay Pierre và kéo anh sang một bên.
- Tốt? - Pierre nói, ngạc nhiên trước hành động kỳ lạ của bạn mình và nhận thấy ánh mắt anh ta nhìn Natasha khi đứng dậy.
“Tôi cần, tôi cần nói chuyện với bạn,” Hoàng tử Andrei nói. – Bạn biết đôi găng tay phụ nữ của chúng tôi (anh ấy đang nói về đôi găng tay Tam điểm được tặng cho một anh em mới được bầu để tặng cho người phụ nữ anh ấy yêu quý). “Tôi... Nhưng không, tôi sẽ nói chuyện với bạn sau…” Và với ánh mắt lấp lánh kỳ lạ và cử chỉ lo lắng, Hoàng tử Andrei đến gần Natasha và ngồi xuống cạnh cô. Pierre thấy Hoàng tử Andrei hỏi cô điều gì đó, cô đỏ mặt và trả lời anh.
Nhưng lúc này Berg lại gần Pierre, khẩn trương đề nghị anh tham gia vào cuộc tranh chấp giữa tướng quân và đại tá về các vấn đề Tây Ban Nha.
Berg hài lòng và hạnh phúc. Nụ cười vui mừng không rời khỏi khuôn mặt anh. Buổi tối rất tuyệt vời và giống hệt như những buổi tối khác mà anh đã từng thấy. Mọi thứ đều giống nhau. Và các quý bà, những cuộc trò chuyện tế nhị, những lá bài, và một vị tướng chơi bài, cao giọng, một ấm samovar và bánh quy; nhưng vẫn còn thiếu một thứ, thứ mà anh luôn nhìn thấy vào buổi tối, thứ mà anh muốn bắt chước.
Không có cuộc trò chuyện ồn ào giữa đàn ông và tranh cãi về điều gì đó quan trọng và thông minh. Vị tướng bắt đầu cuộc trò chuyện này và Berg đã thu hút Pierre đến với ông ta.

Ngày hôm sau, Hoàng tử Andrei đến Rostovs để ăn tối, như Bá tước Ilya Andreich gọi ông, và dành cả ngày với họ.
Mọi người trong nhà đều cảm thấy Hoàng tử Andrei đang đi du lịch vì ai, và anh ấy, không giấu giếm, đã cố gắng ở bên Natasha cả ngày. Không chỉ trong tâm hồn sợ hãi nhưng vui vẻ và nhiệt tình của Natasha, mà trong cả ngôi nhà, người ta đều có thể cảm nhận được nỗi sợ hãi về một điều quan trọng sắp xảy ra. Nữ bá tước nhìn Hoàng tử Andrei với đôi mắt buồn bã và nghiêm nghị khi anh nói chuyện với Natasha, và rụt rè và giả vờ bắt đầu một số cuộc trò chuyện tầm thường ngay khi anh nhìn lại cô. Sonya sợ phải rời xa Natasha và sợ trở thành chướng ngại vật khi ở bên họ. Natasha tái mặt vì sợ hãi khi cô ở lại một mình với anh trong vài phút. Hoàng tử Andrei làm cô ngạc nhiên vì sự rụt rè của mình. Cô cảm thấy anh cần phải nói với cô điều gì đó, nhưng anh không thể làm được điều đó.
Khi Hoàng tử Andrey rời đi vào buổi tối, nữ bá tước đến gặp Natasha và nói thì thầm:
- Tốt?
“Mẹ ơi, vì Chúa đừng hỏi con bất cứ điều gì bây giờ.” “Anh không thể nói thế,” Natasha nói.
Nhưng bất chấp điều đó, buổi tối hôm đó Natasha, đôi khi phấn khích, đôi khi sợ hãi, với đôi mắt dán chặt, nằm rất lâu trên giường của mẹ cô. Hoặc là cô ấy nói với cô ấy rằng anh ấy đã khen ngợi cô ấy như thế nào, rồi anh ấy nói rằng anh ấy sẽ đi nước ngoài như thế nào, rồi anh ấy hỏi họ sẽ sống ở đâu vào mùa hè này, rồi anh ấy hỏi cô ấy về Boris như thế nào.
- Nhưng chuyện này, việc này... chưa bao giờ xảy ra với tôi! - cô ấy nói. “Chỉ là tôi sợ hãi trước mặt anh ấy, tôi luôn sợ hãi trước mặt anh ấy, điều đó có nghĩa là gì?” Điều đó có nghĩa là nó có thật, phải không? Mẹ ơi, mẹ đang ngủ à?
“Không, linh hồn ơi, chính tôi cũng sợ,” người mẹ trả lời. - Đi.
- Dù thế nào tôi cũng sẽ không ngủ. Ngủ có gì vô lý thế? Mẹ ơi, mẹ ơi, chuyện này chưa bao giờ xảy ra với con! - cô nói với vẻ ngạc nhiên và sợ hãi trước cảm giác mà cô nhận ra ở mình. – Và chúng ta có thể nghĩ được không!…
Đối với Natasha, dường như ngay từ lần đầu tiên nhìn thấy Hoàng tử Andrey ở Otradnoye, cô đã yêu anh ấy. Cô dường như sợ hãi trước niềm hạnh phúc kỳ lạ, bất ngờ này, rằng người mà cô đã chọn hồi đó (cô tin chắc điều này), người đó giờ đã gặp lại cô, và dường như, không hề thờ ơ với cô. . “Và anh ấy phải cố tình đến St. Petersburg khi chúng ta đang ở đây. Và chúng ta phải gặp nhau ở buổi vũ hội này. Tất cả là số phận. Rõ ràng đây là số phận, tất cả những điều này đã dẫn đến điều này. Thậm chí, ngay khi nhìn thấy anh ấy, tôi đã cảm thấy có điều gì đó đặc biệt”.
- Anh ấy còn nói gì với anh nữa? Đây là những câu thơ nào? Đọc... - người mẹ trầm ngâm nói, hỏi về những bài thơ mà Hoàng tử Andrei viết trong album của Natasha.
“Mẹ ơi, anh ấy góa vợ chẳng phải là điều xấu hổ sao?”
- Đủ rồi, Natasha. Hãy cầu nguyện với Chúa. Les Marieiages se font dans les cieux. [Hôn nhân được thực hiện trên thiên đường.]
- Mẹ yêu ơi, con yêu mẹ biết bao, điều đó làm con cảm thấy tuyệt vời biết bao! – Natasha hét lên, khóc những giọt nước mắt hạnh phúc và phấn khích rồi ôm lấy mẹ.
Cùng lúc đó, Hoàng tử Andrei đang ngồi với Pierre và kể cho anh nghe về tình yêu của anh dành cho Natasha và ý định chắc chắn cưới cô.

Vào ngày này, nữ bá tước Elena Vasilyevna tổ chức tiệc chiêu đãi, có một sứ thần Pháp, có một hoàng tử, người gần đây đã trở thành khách quen của nhà nữ bá tước, cùng nhiều quý bà và quý ông thông minh. Pierre ở tầng dưới, đi qua các hành lang và khiến tất cả các vị khách ngạc nhiên với vẻ ngoài tập trung, lơ đãng và u ám của mình.
Kể từ thời điểm diễn ra vũ hội, Pierre đã cảm nhận được các cuộc tấn công của kẻ đạo đức giả đang đến gần và với nỗ lực tuyệt vọng đã cố gắng chống lại chúng. Từ lúc hoàng tử trở nên thân thiết với vợ mình, Pierre bất ngờ được phong làm thị thần, và từ đó anh bắt đầu cảm thấy nặng nề và xấu hổ trong xã hội rộng lớn, và thường xuyên hơn là những suy nghĩ u ám xưa cũ về sự phù phiếm của mọi thứ con người bắt đầu ập đến. với anh ấy. Đồng thời, cảm giác mà anh nhận thấy giữa Natasha, người mà anh bảo vệ, và Hoàng tử Andrei, sự tương phản giữa vị trí của anh và vị trí của bạn mình, càng làm tâm trạng u ám này trở nên trầm trọng hơn. Anh cũng cố gắng tránh những suy nghĩ về vợ mình, về Natasha và Hoàng tử Andrei. Một lần nữa, mọi thứ đối với anh dường như không đáng kể so với sự vĩnh hằng, một lần nữa câu hỏi lại xuất hiện: “tại sao?” Và anh buộc mình ngày đêm làm việc trên các công trình của Hội Tam điểm, với hy vọng xua đuổi tà ma. Pierre, lúc 12 giờ, sau khi rời khỏi phòng của nữ bá tước, đang ngồi trên lầu trong một căn phòng thấp đầy khói, trong một chiếc áo choàng cũ sờn trước bàn, đang chép lại những tiết mục đích thực của Scotland thì có người bước vào phòng anh. Đó là Hoàng tử Andrei.
“Ồ, là bạn,” Pierre nói với vẻ lơ đãng và không hài lòng. “Và tôi đang làm việc,” anh ấy nói và chỉ vào một cuốn sổ với vẻ cứu rỗi khỏi những khó khăn của cuộc sống mà những người bất hạnh nhìn vào công việc của họ.
Hoàng tử Andrei với khuôn mặt rạng rỡ, nhiệt huyết và sức sống mới, dừng lại trước mặt Pierre và không để ý đến khuôn mặt buồn bã của anh, mỉm cười với anh với vẻ ích kỷ vì hạnh phúc.
“Ồ, linh hồn của tôi,” anh ấy nói, “hôm qua tôi muốn nói với bạn và hôm nay tôi đến gặp bạn vì điều này.” Tôi chưa bao giờ trải nghiệm bất cứ điều gì như vậy. Tôi đang yêu, bạn của tôi.
Pierre đột nhiên thở dài nặng nề và ngã gục thân hình nặng nề trên ghế sofa, bên cạnh Hoàng tử Andrei.
- Với Natasha Rostova phải không? - anh ấy nói.
- Vâng, vâng, ai vậy? Tôi sẽ không bao giờ tin vào điều đó, nhưng cảm giác này mạnh mẽ hơn tôi. Hôm qua tôi đau khổ, tôi đau khổ, nhưng tôi sẽ không từ bỏ nỗi đau khổ này vì bất cứ điều gì trên đời. Tôi chưa từng sống trước đây. Bây giờ chỉ có tôi sống, nhưng tôi không thể sống thiếu cô ấy. Nhưng liệu cô ấy có thể yêu tôi không?... Tôi quá già đối với cô ấy... Bạn không nói gì sao?...
- TÔI? TÔI? “Tôi đã nói gì với bạn,” Pierre đột nhiên nói, đứng dậy và bắt đầu đi quanh phòng. - Tôi luôn nghĩ thế này... Cô gái này thật là báu vật, như vậy... Đây là cô gái hiếm có... Bạn ơi, tôi hỏi bạn, đừng thông minh, đừng nghi ngờ, hãy lấy chồng, lấy chồng và kết hôn... Và anh tin chắc rằng sẽ không có người nào hạnh phúc hơn em.
- Nhưng cô ấy!
- Cô ấy yêu anh.
“Đừng nói nhảm…” Hoàng tử Andrei nói, mỉm cười và nhìn vào mắt Pierre.
“Anh ấy yêu tôi, tôi biết,” Pierre giận dữ hét lên.
“Không, nghe này,” Hoàng tử Andrei nói và đưa tay ngăn anh lại. – Bạn có biết tôi đang ở trong hoàn cảnh nào không? Tôi cần phải kể mọi chuyện với ai đó.
“Chà, nói đi, tôi rất vui,” Pierre nói, và thực sự khuôn mặt anh đã thay đổi, các nếp nhăn mờ đi và anh vui vẻ lắng nghe Hoàng tử Andrei. Hoàng tử Andrei dường như là một con người mới, hoàn toàn khác. Nỗi buồn, sự khinh thường cuộc sống, sự thất vọng của anh ở đâu? Pierre là người duy nhất anh dám nói chuyện; nhưng anh đã bày tỏ với anh tất cả những gì có trong tâm hồn anh. Hoặc là anh ấy dễ dàng và mạnh dạn lập kế hoạch cho một tương lai lâu dài, nói về việc anh ấy không thể hy sinh hạnh phúc của mình vì ý muốn bất chợt của cha mình, anh ấy sẽ ép cha mình đồng ý cuộc hôn nhân này và yêu cô ấy như thế nào hoặc làm mà không có sự đồng ý của ông, thì anh ấy sẽ làm như vậy. ngạc nhiên làm sao có điều gì đó xa lạ, xa lạ, độc lập với anh, lại bị ảnh hưởng bởi cảm giác chiếm hữu anh.
Hoàng tử Andrei nói: “Tôi sẽ không tin bất cứ ai nói với tôi rằng tôi có thể yêu như vậy. “Đây hoàn toàn không phải là cảm giác mà tôi có trước đây.” Cả thế giới đối với tôi chia làm hai nửa: một - cô ấy và ở đó là tất cả niềm hạnh phúc của hy vọng, ánh sáng; nửa còn lại là tất cả những gì không có cô ấy, chỉ có sự tuyệt vọng và bóng tối...
“Bóng tối và u ám,” Pierre lặp lại, “vâng, vâng, tôi hiểu điều đó.”
– Tôi không thể không yêu thế giới, đó không phải lỗi của tôi. Và tôi rất hạnh phúc. Bạn có hiểu tôi không? Tôi biết bạn mừng cho tôi.
“Vâng, vâng,” Pierre xác nhận, nhìn bạn mình bằng đôi mắt dịu dàng và buồn bã. Đối với anh, số phận của Hoàng tử Andrei càng tươi sáng thì số phận của anh càng đen tối.

Để kết hôn cần có sự đồng ý của người cha và để làm được điều này, ngày hôm sau, Hoàng tử Andrei đã đến gặp cha mình.
Người cha bề ngoài bình tĩnh nhưng nội tâm giận dữ, đã chấp nhận lời nhắn của con trai. Anh không thể hiểu rằng có ai đó lại muốn thay đổi cuộc sống, đưa một điều gì đó mới mẻ vào đó, khi cuộc đời đối với anh đã kết thúc. Ông già tự nhủ: “Giá mà họ để tôi sống theo cách tôi muốn và sau đó chúng tôi sẽ làm những gì chúng tôi muốn”. Tuy nhiên, với con trai mình, ông đã sử dụng tài ngoại giao mà ông đã sử dụng trong những dịp quan trọng. Lấy giọng điệu bình tĩnh, anh thảo luận toàn bộ vấn đề.
Thứ nhất, cuộc hôn nhân không rực rỡ về mặt quan hệ họ hàng, sự giàu có và quý tộc. Thứ hai, Hoàng tử Andrei không còn trẻ và sức khỏe kém (ông già đặc biệt cẩn thận về điều này), và cô còn rất trẻ. Thứ ba, có một đứa con trai mà gả cho con gái thật đáng tiếc. Thứ tư, cuối cùng,” người cha nói và nhìn con trai mình một cách giễu cợt, “Tôi xin con, hãy hoãn chuyện này lại một năm, ra nước ngoài, điều trị, tìm một người Đức cho Hoàng tử Nikolai, nếu con muốn, và sau đó, nếu đó là tình yêu, đam mê, bướng bỉnh, muốn gì cũng được, lớn quá thì cưới.
“Và đây là lời cuối cùng của tôi, bạn biết đấy, lời cuối cùng của tôi…” hoàng tử kết thúc với giọng điệu cho thấy rằng không có gì có thể buộc anh ta phải thay đổi quyết định của mình.
Hoàng tử Andrei thấy rõ rằng ông lão hy vọng rằng tình cảm của ông hoặc cô dâu tương lai của ông sẽ không vượt qua được thử thách của năm tháng, hoặc chính ông, vị hoàng tử già, sẽ chết vào lúc này, và quyết định thực hiện di chúc của cha mình: cầu hôn và hoãn đám cưới trong một năm.
Ba tuần sau buổi tối cuối cùng với gia đình Rostov, Hoàng tử Andrei trở lại St. Petersburg.

Ngày hôm sau, sau khi giải thích với mẹ, Natasha đợi Bolkonsky cả ngày nhưng ông không đến. Ngày thứ ba tiếp theo, điều tương tự cũng xảy ra. Pierre cũng không đến, và Natasha, không biết rằng Hoàng tử Andrei đã đến gặp cha mình, nên không thể giải thích được sự vắng mặt của ông.
Ba tuần trôi qua như thế. Natasha không muốn đi đâu cả và như một cái bóng, nhàn rỗi và buồn bã, cô đi từ phòng này sang phòng khác, khóc thầm với mọi người vào buổi tối và không xuất hiện với mẹ vào buổi tối. Cô liên tục đỏ mặt và cáu kỉnh. Đối với cô, dường như mọi người đều biết về sự thất vọng của cô, cười và cảm thấy có lỗi với cô. Với tất cả sức mạnh của nỗi đau buồn bên trong, nỗi đau buồn vô ích này càng làm tăng thêm nỗi bất hạnh của cô.
Một ngày nọ, cô đến gặp nữ bá tước, muốn nói với bà điều gì đó và đột nhiên bật khóc. Nước mắt của cô là nước mắt của một đứa trẻ bị xúc phạm mà bản thân cũng không biết tại sao mình lại bị trừng phạt.
Nữ bá tước bắt đầu trấn an Natasha. Natasha, lúc đầu đang nghe mẹ nói, đột nhiên ngắt lời mẹ:
- Thôi đi mẹ, con không nghĩ, cũng không muốn nghĩ! Vì vậy, tôi đi du lịch và dừng lại, và dừng lại...
Giọng cô run run, cô gần như khóc, nhưng cô bình tĩnh lại và nói tiếp: “Và tôi không muốn kết hôn chút nào.” Và tôi sợ anh ta; Bây giờ tôi đã hoàn toàn bình tĩnh lại...
Ngày hôm sau, sau cuộc trò chuyện này, Natasha mặc lại chiếc váy cũ mà cô đặc biệt nổi tiếng vì sự vui vẻ mà nó mang lại vào buổi sáng, và đến buổi sáng, cô bắt đầu lối sống cũ, từ đó cô đã bị tụt lại phía sau sau vũ hội. Sau khi uống trà, cô đi đến hội trường, nơi cô đặc biệt yêu thích vì sự cộng hưởng mạnh mẽ của nó và bắt đầu hát những bài tập hát của mình. Học xong bài đầu tiên, cô dừng lại giữa hội trường và lặp lại một đoạn nhạc mà cô đặc biệt thích. Cô vui vẻ lắng nghe sự quyến rũ (như thể bất ngờ đối với cô) mà những âm thanh lung linh này lấp đầy toàn bộ sự trống trải của hội trường và từ từ đông cứng lại, và cô đột nhiên cảm thấy vui vẻ. “Thật tốt khi nghĩ về điều đó thật nhiều,” cô tự nhủ và bắt đầu đi đi lại lại quanh hành lang, không phải bước đi bằng những bước đơn giản trên sàn gỗ kêu vang mà ở mỗi bước đều chuyển từ gót chân (cô đang mang giày mới. , đôi giày yêu thích) đến ngón chân, và cũng vui vẻ như tôi lắng nghe âm thanh giọng nói của chính mình, lắng nghe tiếng gót chân va chạm đều đặn và tiếng tất cót két. Đi ngang qua gương, cô nhìn vào đó. - "Tôi đây!" như thể nét mặt cô ấy khi cô ấy nhìn thấy chính mình đã nói lên điều đó. - “Ừ, thế thì tốt. Và tôi không cần ai cả.”
Người hầu muốn vào dọn dẹp thứ gì đó trong hành lang, nhưng cô không cho anh ta vào, lại đóng cửa lại rồi tiếp tục bước đi. Sáng nay cô lại quay trở lại trạng thái tự yêu bản thân và ngưỡng mộ bản thân. - “Natasha này thật quyến rũ!” cô lại nói với chính mình bằng lời nói của một người đàn ông thứ ba, tập thể. - “Cô ấy tốt, có giọng nói, còn trẻ, không làm phiền ai, cứ để cô ấy yên.” Nhưng dù họ có để cô một mình đến đâu, cô cũng không thể bình tĩnh được nữa và cô lập tức cảm nhận được điều đó.
Cửa ra vào ở hành lang mở ra, có người hỏi: "Bạn có ở nhà không?" và tiếng bước chân của ai đó đã được nghe thấy. Natasha nhìn vào gương nhưng không thấy mình. Cô lắng nghe âm thanh trong hội trường. Khi cô nhìn thấy chính mình, khuôn mặt cô tái nhợt. Đó là anh ấy. Cô biết chắc chắn điều này, mặc dù cô hầu như không nghe thấy giọng nói của anh từ cánh cửa đóng kín.
Natasha xanh xao và sợ hãi chạy vào phòng khách.
- Mẹ ơi, Bolkonsky đã đến! - cô ấy nói. - Mẹ ơi, thật kinh khủng, không thể chịu nổi! – Tôi không muốn… chịu đau khổ! Tôi nên làm gì?...
Nữ bá tước chưa kịp trả lời, Hoàng tử Andrei bước vào phòng khách với vẻ mặt lo lắng và nghiêm túc. Vừa nhìn thấy Natasha, mặt anh ta sáng bừng lên. Anh hôn tay nữ bá tước và Natasha rồi ngồi xuống gần ghế sofa.
“Đã lâu rồi chúng ta không có hân hạnh…” nữ bá tước bắt đầu, nhưng Hoàng tử Andrei ngắt lời cô, trả lời câu hỏi của cô và rõ ràng là vội vàng nói những gì anh cần.
“Tôi đã không ở bên bạn suốt thời gian qua vì tôi đang ở với bố tôi: Tôi cần nói chuyện với ông ấy về một vấn đề rất quan trọng.” “Tôi vừa trở về tối qua,” anh nói và nhìn Natasha. “Tôi cần nói chuyện với bà, nữ bá tước,” anh nói thêm sau một lúc im lặng.
Nữ bá tước thở dài nặng nề, cụp mắt xuống.
“Tôi sẵn sàng phục vụ bạn,” cô nói.
Natasha biết rằng cô phải rời đi, nhưng cô không thể làm được: có thứ gì đó đang bóp cổ cô, và cô nhìn thẳng vào Hoàng tử Andrei một cách khiếm nhã, với đôi mắt mở to.
"Hiện nay? Ngay lúc này!... Không, điều này không thể xảy ra được!” cô nghĩ.
Anh lại nhìn cô, và ánh mắt này đã thuyết phục cô rằng mình không nhầm. “Phải, ngay lúc này đây, số phận của cô ấy đã được quyết định.”
“Nào, Natasha, tôi sẽ gọi cho cô,” nữ bá tước thì thầm.
Natasha nhìn Hoàng tử Andrei và mẹ cô bằng ánh mắt sợ hãi và cầu xin rồi bỏ đi.
Hoàng tử Andrei nói: “Thưa nữ bá tước, tôi đến để ngỏ lời cầu hôn con gái bà”. Mặt nữ bá tước đỏ bừng, nhưng bà không nói gì.
“Lời đề nghị của anh…” nữ bá tước bắt đầu một cách điềm tĩnh. “Anh im lặng, nhìn vào mắt cô. – Lời đề nghị của anh… (cô bối rối) chúng tôi rất vui lòng, và… tôi chấp nhận lời đề nghị của anh, tôi rất vui. Và chồng tôi... tôi hy vọng... nhưng điều đó sẽ phụ thuộc vào cô ấy...
“Tôi sẽ nói với cô ấy khi tôi có sự đồng ý của bạn… bạn có đưa nó cho tôi không?” - Hoàng tử Andrei nói.
“Vâng,” nữ bá tước nói và đưa tay về phía anh, với cảm giác vừa xa cách vừa dịu dàng, ấn môi mình vào trán anh khi anh cúi xuống tay cô. Cô muốn yêu anh như một đứa con trai; nhưng cô cảm thấy anh là một người xa lạ và là một người khủng khiếp đối với cô. “Tôi chắc chắn chồng tôi sẽ đồng ý,” nữ bá tước nói, “nhưng cha anh...
“Cha tôi, người mà tôi đã nói ra kế hoạch của mình, đã đặt ra điều kiện không thể thiếu là phải đồng ý rằng đám cưới sẽ diễn ra không sớm hơn một năm. Và đây là điều tôi muốn nói với bạn,” Hoàng tử Andrei nói.
– Đúng là Natasha vẫn còn trẻ nhưng đã lâu như vậy.
“Không thể khác được,” Hoàng tử Andrei thở dài nói.
“Tôi sẽ gửi nó cho anh,” nữ bá tước nói và rời khỏi phòng.
“Lạy Chúa, xin thương xót chúng tôi,” bà lặp lại, tìm kiếm con gái mình. Sonya nói rằng Natasha đang ở trong phòng ngủ. Natasha ngồi trên giường, xanh xao, đôi mắt khô khốc, nhìn vào các biểu tượng và nhanh chóng vượt qua, thì thầm điều gì đó. Nhìn thấy mẹ, cô bé nhảy dựng lên và lao tới.
- Cái gì? Mẹ?... Cái gì?
- Đi, tới chỗ anh ấy. “Anh ấy cầu hôn con,” nữ bá tước nói một cách lạnh lùng, như đối với Natasha... “Đến... đến,” người mẹ nói với vẻ buồn bã và trách móc sau đứa con gái đang chạy của mình, và thở dài nặng nề.
Natasha không nhớ mình vào phòng khách bằng cách nào. Bước vào cửa, nhìn thấy anh, cô dừng lại. “Người lạ này đã thực sự trở thành tất cả đối với tôi bây giờ chưa?” cô tự hỏi và trả lời ngay: “Ừ, thế thôi: đối với tôi giờ đây chỉ có anh ấy là quý giá nhất trên đời”. Hoàng tử Andrei đến gần cô, cụp mắt xuống.
“Anh đã yêu em ngay từ giây phút anh nhìn thấy em.” Tôi có thể hy vọng không?
Anh nhìn cô, và niềm đam mê nghiêm túc trong vẻ mặt của cô làm anh ấn tượng. Mặt cô ấy nói: “Tại sao lại hỏi? Tại sao lại nghi ngờ điều gì đó mà bạn không thể không biết? Tại sao phải nói chuyện khi bạn không thể diễn đạt bằng lời những gì bạn cảm thấy ”.
Cô đến gần anh và dừng lại. Anh nắm lấy tay cô và hôn nó.
- Bạn có yêu tôi không?
“Vâng, vâng,” Natasha nói như thể khó chịu, thở dài thườn thượt, và một lần khác, ngày càng thường xuyên hơn, và bắt đầu nức nở.
- Về cái gì cơ? Có chuyện gì vậy bạn?
“Ôi, tôi hạnh phúc quá,” cô trả lời, mỉm cười trong nước mắt, nghiêng người lại gần anh, suy nghĩ một lúc, như thể tự hỏi liệu điều này có khả thi hay không, và hôn anh.
Hoàng tử Andrei nắm tay cô, nhìn vào mắt cô và không tìm thấy trong tâm hồn mình tình yêu tương tự dành cho cô. Một điều gì đó chợt xoay chuyển trong tâm hồn anh: không còn vẻ thơ mộng và huyền bí quyến rũ của ham muốn trước đây, mà chỉ thương hại cho sự yếu đuối nữ tính và trẻ con của cô, có nỗi sợ hãi trước sự tận tâm và cả tin của cô, một ý thức nặng nề và đồng thời vui tươi về nghĩa vụ. điều đó mãi mãi kết nối anh với cô. Cảm giác thật tuy không nhẹ nhàng thơ mộng như lần trước nhưng lại nghiêm túc và mạnh mẽ hơn.

Thay đổi bề mặt trái đất. Không kém phần quan trọng là hoạt động của gió, mang theo những mảnh đá nhỏ đi một quãng đường dài. Sự dao động nhiệt độ và các yếu tố khí quyển khác ảnh hưởng đáng kể đến sự phá hủy đá. Cùng với đó, A. bảo vệ bề mặt Trái đất khỏi tác động hủy diệt của các thiên thạch rơi xuống, phần lớn chúng bốc cháy khi đi vào các tầng dày đặc của khí quyển.

Hoạt động của các sinh vật sống, có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của oxy, bản thân nó phụ thuộc rất lớn vào điều kiện khí quyển. A. trì hoãn hầu hết các bức xạ cực tím từ Mặt trời, có tác động bất lợi đến nhiều sinh vật. Oxy trong khí quyển được sử dụng trong quá trình hô hấp của động vật và thực vật, carbon dioxide trong khí quyển được sử dụng trong quá trình dinh dưỡng thực vật. Các yếu tố khí hậu, đặc biệt là chế độ nhiệt, ẩm ảnh hưởng tới sức khỏe và hoạt động của con người. Nông nghiệp đặc biệt phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Đổi lại, hoạt động của con người có ảnh hưởng ngày càng tăng đến thành phần của khí quyển và chế độ khí hậu.

Cấu trúc của khí quyển

Sự phân bố nhiệt độ theo chiều dọc trong khí quyển và các thuật ngữ liên quan.

Nhiều quan sát cho thấy A. có cấu trúc phân lớp được xác định rõ ràng (xem hình). Các đặc điểm chính của cấu trúc lớp của nhôm được xác định chủ yếu bởi các đặc tính phân bố nhiệt độ theo chiều dọc. Ở phần thấp nhất của khí quyển—tầng đối lưu, nơi quan sát thấy sự trộn lẫn hỗn loạn dữ dội (xem Sự hỗn loạn trong khí quyển và thủy quyển), nhiệt độ giảm khi độ cao tăng lên và nhiệt độ giảm theo chiều dọc trung bình 6° trên 1 km. Chiều cao của tầng đối lưu thay đổi từ 8-10 km ở vĩ độ cực đến 16-18 km ở xích đạo. Do mật độ không khí giảm nhanh theo độ cao nên khoảng 80% tổng khối lượng không khí tập trung ở tầng đối lưu phía trên tầng đối lưu có một lớp chuyển tiếp - tầng đối lưu có nhiệt độ 190-220, trên đó là tầng bình lưu. bắt đầu. Ở phần dưới của tầng bình lưu, nhiệt độ ngừng giảm theo độ cao và nhiệt độ gần như không đổi cho đến độ cao 25 ​​km - cái gọi là. vùng đẳng nhiệt(tầng bình lưu thấp hơn); càng cao thì nhiệt độ bắt đầu tăng - vùng đảo ngược (tầng bình lưu phía trên). Nhiệt độ đạt tối đa ~ 270 K ở mức bình lưu, nằm ở độ cao khoảng 55 km. Lớp A, nằm ở độ cao từ 55 đến 80 km, nơi nhiệt độ lại giảm theo độ cao, được gọi là tầng trung lưu. Phía trên nó có một lớp chuyển tiếp - tầng trung lưu, phía trên là tầng nhiệt, nơi nhiệt độ tăng theo độ cao và đạt giá trị rất cao (trên 1000 K). Cao hơn nữa (ở độ cao ~ 1000 km trở lên) là tầng ngoài, từ đó các khí trong khí quyển được phân tán vào không gian do sự tiêu tán và là nơi xảy ra sự chuyển đổi dần dần từ không gian khí quyển sang không gian liên hành tinh. Thông thường, tất cả các lớp khí quyển nằm phía trên tầng đối lưu được gọi là tầng trên, mặc dù đôi khi tầng bình lưu hoặc phần dưới của nó cũng được gọi là tầng dưới của khí quyển.

Tất cả các thông số cấu trúc của Châu Phi (nhiệt độ, áp suất, mật độ) đều có sự thay đổi đáng kể về mặt thời gian (vĩ độ, hàng năm, theo mùa, hàng ngày, v.v.). Vì vậy, dữ liệu trong hình. chỉ phản ánh trạng thái trung bình của khí quyển.

Sơ đồ cấu trúc khí quyển:
1 - mực nước biển; 2 - điểm cao nhất của Trái đất - Núi Chomolungma (Everest), 8848 m; 3 - mây tích thời tiết đẹp; 4 - mây tích mạnh mẽ; 5 - mây có mưa rào (giông); 6 - mây tầng tầng; 7 - mây ti; 8 - máy bay; 9 - lớp nồng độ ozone tối đa; 10 - mây ngọc trai; 11 - khinh khí cầu tầng bình lưu; 12 - máy dò vô tuyến; 1З - sao băng; 14 - mây dạ quang; 15 - cực quang; 16 - Máy bay tên lửa X-15 của Mỹ; 17, 18, 19 - sóng vô tuyến phản xạ từ các lớp ion hóa và quay trở lại Trái đất; 20 - sóng âm phản xạ từ lớp ấm và quay trở lại Trái đất; 21 - vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên của Liên Xô; 22 - tên lửa đạn đạo xuyên lục địa; 23 - tên lửa nghiên cứu địa vật lý; 24 - vệ tinh khí tượng; 25 - tàu vũ trụ Soyuz-4 và Soyuz-5; 26 - tên lửa không gian rời khỏi bầu khí quyển, cũng như sóng vô tuyến xuyên qua các lớp ion hóa và rời khỏi bầu khí quyển; 27, 28 - sự tiêu tán (trượt) của nguyên tử H và He; 29 - quỹ đạo của proton mặt trời P; 30 - sự xâm nhập của tia cực tím (bước sóng l > 2000 và l< 900).

Cấu trúc phân lớp của khí quyển còn có nhiều biểu hiện đa dạng khác. Thành phần hóa học của khí quyển không đồng nhất theo độ cao. Nếu ở độ cao lên tới 90 km, nơi có sự pha trộn mạnh mẽ của khí quyển, thành phần tương đối của các thành phần cố định của khí quyển thực tế không thay đổi (toàn bộ độ dày của khí quyển được gọi là). tầng sinh quyển), sau đó ở độ cao trên 90 km - trong dị quyển- dưới ảnh hưởng của sự phân ly của các phân tử khí trong khí quyển bởi bức xạ cực tím từ mặt trời, sự thay đổi mạnh mẽ thành phần hóa học của khí quyển xảy ra theo độ cao. Đặc điểm tiêu biểu của phần này của Châu Phi là các tầng ozone và ánh sáng rực rỡ của bầu khí quyển. Cấu trúc phân lớp phức tạp là đặc trưng của sol khí trong khí quyển—các hạt rắn có nguồn gốc từ mặt đất và vũ trụ lơ lửng trong không khí. Các lớp sol khí phổ biến nhất được tìm thấy bên dưới tầng đối lưu và ở độ cao khoảng 20 km. Sự phân bố theo chiều dọc của các electron và ion trong khí quyển được phân lớp, thể hiện ở sự tồn tại của các lớp D-, E- và F của tầng điện ly.

Thành phần khí quyển

Một trong những thành phần hoạt động quang học mạnh nhất là sol khí trong khí quyển - các hạt lơ lửng trong không khí có kích thước từ vài nm đến vài chục micron, được hình thành trong quá trình ngưng tụ hơi nước và xâm nhập vào khí quyển từ bề mặt trái đất do ô nhiễm công nghiệp, phun trào núi lửa, và cả từ không gian. Khí dung được quan sát thấy ở cả tầng đối lưu và các tầng trên của A. Nồng độ khí dung giảm nhanh theo độ cao, nhưng sự biến đổi này bị chồng lên bởi nhiều cực đại thứ cấp liên quan đến sự tồn tại của các lớp khí dung.

Bầu khí quyển phía trên

Trên 20-30 km, do sự phân ly, các phân tử nguyên tử phân hủy ở mức độ này hay mức độ khác thành nguyên tử, và các nguyên tử tự do và các phân tử mới phức tạp hơn xuất hiện trong nguyên tử. Cao hơn một chút, quá trình ion hóa trở nên đáng kể.

Vùng không ổn định nhất là dị quyển, nơi các quá trình ion hóa và phân ly làm phát sinh nhiều phản ứng quang hóa quyết định sự thay đổi thành phần của không khí theo độ cao. Sự phân tách các chất khí do hấp dẫn cũng xảy ra ở đây, điều này được thể hiện ở việc châu Phi dần dần trở nên giàu có hơn với các loại khí nhẹ hơn khi độ cao tăng lên. Theo các phép đo tên lửa, sự phân tách hấp dẫn của khí trung tính - argon và nitơ - được quan sát ở độ cao trên 105-110 km. Các thành phần chính của oxy trong lớp 100-210 km là nitơ phân tử, oxy phân tử và oxy nguyên tử (nồng độ của oxy nguyên tử ở mức 210 km đạt 77 ± 20% nồng độ nitơ phân tử).

Phần trên của tầng nhiệt quyển bao gồm chủ yếu là oxy nguyên tử và nitơ. Ở độ cao 500 km, oxy phân tử thực tế không có, nhưng nitơ phân tử, nồng độ tương đối của nó giảm đi rất nhiều, vẫn chiếm ưu thế so với nitơ nguyên tử.

Trong tầng nhiệt điện, các chuyển động thủy triều (xem Thủy triều lên xuống), sóng hấp dẫn, các quá trình quang hóa, sự gia tăng đường đi tự do trung bình của các hạt và các yếu tố khác đóng vai trò quan trọng. Kết quả quan sát hiện tượng hãm vệ tinh ở độ cao 200-700 km dẫn đến kết luận rằng có mối quan hệ giữa mật độ, nhiệt độ và hoạt động của mặt trời, gắn liền với sự tồn tại của sự thay đổi hàng ngày, nửa năm và hàng năm trong các thông số cấu trúc. Có thể sự biến đổi trong ngày phần lớn là do thủy triều trong khí quyển. Trong thời kỳ bùng phát mặt trời, nhiệt độ ở độ cao 200 km ở vĩ độ thấp có thể đạt tới 1700-1900°C.

Trên 600 km, heli trở thành thành phần chiếm ưu thế, và thậm chí cao hơn, ở độ cao 2-20 nghìn km, quầng hào quang hydro của Trái đất còn mở rộng. Ở những độ cao này, Trái đất được bao quanh bởi một lớp vỏ gồm các hạt tích điện, nhiệt độ lên tới vài chục nghìn độ. Các vành đai bức xạ bên trong và bên ngoài của Trái đất đều nằm ở đây. Vành đai bên trong, chứa chủ yếu các proton có năng lượng hàng trăm MeV, được giới hạn ở độ cao 500-1600 km ở vĩ độ từ xích đạo đến 35-40°. Vành đai ngoài bao gồm các electron có năng lượng cỡ hàng trăm keV. Ngoài vành đai ngoài còn có một "vành đai ngoài cùng" trong đó nồng độ và dòng điện tử cao hơn nhiều. Sự xâm nhập của bức xạ hạt mặt trời (gió mặt trời) vào các lớp trên của mặt trời sẽ tạo ra cực quang. Dưới ảnh hưởng của sự bắn phá tầng trên bầu khí quyển bởi các electron và proton của quầng mặt trời, ánh sáng rực rỡ của chính bầu khí quyển, trước đây được gọi là ánh sáng rực rỡ của bầu trời đêm. Khi gió mặt trời tương tác với từ trường Trái đất, một vùng được tạo ra, gọi là. Từ quyển Trái đất, nơi dòng plasma mặt trời không xâm nhập.

Các tầng trên của châu Phi được đặc trưng bởi sự tồn tại của gió mạnh, tốc độ lên tới 100-200 m/giây. Tốc độ và hướng gió trong tầng đối lưu, tầng trung lưu và tầng nhiệt thấp hơn có sự biến đổi lớn về mặt không gian và thời gian. Mặc dù khối lượng của các tầng trên của bầu trời là không đáng kể so với khối lượng của các tầng dưới và năng lượng của các quá trình khí quyển ở các tầng cao là tương đối nhỏ, nhưng rõ ràng có một số ảnh hưởng của các tầng cao của bầu trời đến thời tiết và khí quyển. khí hậu ở tầng đối lưu.

Cân bằng bức xạ, nhiệt và nước của khí quyển

Trên thực tế, nguồn năng lượng duy nhất cho mọi quá trình vật lý đang phát triển ở Châu Phi là bức xạ mặt trời. Đặc điểm chính của chế độ bức xạ của A. được gọi là. hiệu ứng nhà kính: A. hấp thụ yếu bức xạ mặt trời sóng ngắn (phần lớn tới bề mặt trái đất), nhưng vẫn giữ lại bức xạ nhiệt sóng dài (hoàn toàn hồng ngoại) từ bề mặt trái đất, làm giảm đáng kể sự truyền nhiệt của Trái đất ra ngoài vũ trụ và làm tăng nhiệt độ của nó.

Bức xạ mặt trời đến Châu Phi được hấp thụ một phần ở Châu Phi, chủ yếu bằng hơi nước, carbon dioxide, ozon và sol khí và bị phân tán trên các hạt sol khí và do sự biến động về mật độ của Châu Phi do sự phân tán năng lượng bức xạ của Mặt trời ở Châu Phi. Ở Châu Phi, người ta không chỉ quan sát thấy bức xạ mặt trời trực tiếp mà còn cả bức xạ tán xạ, chúng cùng nhau tạo nên tổng bức xạ. Đến bề mặt trái đất, tổng bức xạ bị phản xạ một phần từ nó. Lượng bức xạ phản xạ được xác định bởi độ phản xạ của bề mặt bên dưới, được gọi là. suất phản chiếu Do bị hấp thụ bức xạ, bề mặt trái đất nóng lên và trở thành nguồn bức xạ sóng dài của chính nó hướng về trái đất, trái đất cũng phát ra bức xạ sóng dài hướng về bề mặt trái đất (gọi là phản xạ). bức xạ của trái đất) và vào không gian vũ trụ (còn gọi là bức xạ đi ra ngoài). Sự trao đổi nhiệt hợp lý giữa bề mặt trái đất và Trái đất được xác định bởi bức xạ hiệu dụng - sự chênh lệch giữa bức xạ nội tại của bề mặt Trái đất và phản bức xạ được nó hấp thụ. Sự chênh lệch giữa bức xạ sóng ngắn được bề mặt trái đất hấp thụ và bức xạ ngược. bức xạ hiệu quả được gọi là cân bằng bức xạ.

Sự biến đổi năng lượng của bức xạ mặt trời sau khi hấp thụ trên bề mặt trái đất và trong khí quyển tạo nên sự cân bằng nhiệt của trái đất. Nguồn nhiệt chính cho khí quyển là bề mặt trái đất, nơi hấp thụ phần lớn bức xạ mặt trời. Do sự hấp thụ bức xạ mặt trời trên Trái đất nhỏ hơn sự mất nhiệt từ Trái đất vào không gian thế giới bởi bức xạ sóng dài, nên lượng nhiệt tiêu thụ bức xạ được bổ sung bằng dòng nhiệt từ bề mặt Trái đất đến Trái đất dưới dạng về sự trao đổi nhiệt hỗn loạn và sự tỏa nhiệt do sự ngưng tụ hơi nước trên Trái đất. Vì tổng lượng ngưng tụ trong toàn bộ A. bằng lượng mưa, cũng như lượng bay hơi từ Trái đất. bề mặt trái đất; sự xuất hiện của nhiệt ngưng tụ trong A. bằng lượng nhiệt bị mất do bay hơi trên bề mặt Trái đất (xem thêm Cân bằng nước).

Một phần năng lượng của bức xạ mặt trời được dùng để duy trì sự tuần hoàn chung của khí quyển và cho các quá trình khí quyển khác, nhưng phần này không đáng kể so với các thành phần chính của cân bằng nhiệt.

Chuyển động không khí

Do tính di động cao của không khí trong khí quyển, gió được quan sát thấy ở mọi độ cao. Chuyển động của không khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó yếu tố chính là sự nóng lên không đồng đều của không khí ở các khu vực khác nhau trên thế giới.

Sự tương phản nhiệt độ đặc biệt lớn trên bề mặt Trái đất tồn tại giữa xích đạo và cực do sự khác biệt về sự xuất hiện của năng lượng mặt trời ở các vĩ độ khác nhau. Cùng với đó, sự phân bố nhiệt độ còn bị ảnh hưởng bởi vị trí của các lục địa và đại dương. Do khả năng sinh nhiệt và độ dẫn nhiệt cao của nước biển, đại dương làm giảm đáng kể sự dao động nhiệt độ phát sinh do sự thay đổi bức xạ mặt trời trong suốt cả năm. Về vấn đề này, ở những vùng ôn đới và vĩ độ cao, nhiệt độ không khí trên các đại dương vào mùa hè thấp hơn đáng kể so với trên các lục địa và cao hơn vào mùa đông.

Sự nóng lên không đồng đều của khí quyển góp phần vào sự phát triển của một hệ thống các dòng không khí quy mô lớn - cái gọi là. hoàn lưu chung của khí quyển, tạo ra sự truyền nhiệt theo chiều ngang trong khí quyển, do đó sự khác biệt về độ nóng của không khí trong khí quyển ở các khu vực riêng lẻ được giảm bớt một cách rõ rệt. Cùng với đó, hoàn lưu chung thực hiện tuần hoàn ẩm ở Châu Phi, trong đó hơi nước được chuyển từ đại dương vào đất liền và các lục địa được làm ẩm. Chuyển động của không khí trong hệ tuần hoàn chung có liên quan chặt chẽ đến sự phân bố áp suất khí quyển và còn phụ thuộc vào chuyển động quay của Trái đất (xem lực Coriolis). Ở mực nước biển, sự phân bố áp suất được đặc trưng bởi sự giảm ở gần xích đạo, tăng ở vùng cận nhiệt đới (đai áp suất cao) và giảm ở vĩ độ ôn đới và cao. Đồng thời, trên các lục địa có vĩ độ ngoài nhiệt đới, áp suất thường tăng vào mùa đông và giảm vào mùa hè.

Gắn liền với sự phân bố áp suất của hành tinh là một hệ thống các dòng không khí phức tạp, một số tương đối ổn định, trong khi một số khác lại thay đổi liên tục theo không gian và thời gian. Các dòng không khí ổn định bao gồm gió mậu dịch, hướng từ vĩ độ cận nhiệt đới của cả hai bán cầu đến xích đạo. Gió mùa cũng tương đối ổn định - các dòng không khí phát sinh giữa đại dương và đất liền và có tính chất theo mùa. Ở các vĩ độ ôn đới, dòng không khí hướng tây chiếm ưu thế (từ tây sang đông). Những dòng chảy này bao gồm các dòng xoáy lớn - lốc xoáy và xoáy nghịch, thường kéo dài trên hàng trăm, hàng nghìn km. Lốc xoáy cũng được quan sát thấy ở các vĩ độ nhiệt đới, nơi chúng được phân biệt bởi kích thước nhỏ hơn, nhưng đặc biệt là tốc độ gió cao, thường đạt tới cường độ của một cơn bão (còn gọi là lốc xoáy nhiệt đới). Ở tầng đối lưu phía trên và tầng bình lưu phía dưới có các dòng tia tương đối hẹp (rộng hàng trăm km) có ranh giới xác định rõ ràng, trong đó gió đạt tốc độ rất lớn - lên tới 100-150 m/giây. Các quan sát cho thấy các đặc điểm của hoàn lưu khí quyển ở phần dưới của tầng bình lưu được xác định bởi các quá trình trong tầng đối lưu.

Ở nửa trên của tầng bình lưu, nơi nhiệt độ tăng theo độ cao, tốc độ gió tăng theo độ cao, với gió đông chiếm ưu thế vào mùa hè và gió tây chiếm ưu thế vào mùa đông. Sự lưu thông ở đây được xác định bởi nguồn nhiệt ở tầng bình lưu, sự tồn tại của nó gắn liền với sự hấp thụ mạnh mẽ bức xạ mặt trời cực tím của ozone.

Ở phần dưới của tầng trung lưu ở các vĩ độ ôn đới, tốc độ vận chuyển về phía tây vào mùa đông tăng lên đến giá trị tối đa - khoảng 80 m/giây và tốc độ vận chuyển về phía đông vào mùa hè - lên tới 60 m/giây ở mực nước khoảng 70 km. . Nghiên cứu trong những năm gần đây đã chỉ ra rõ ràng rằng các đặc điểm của trường nhiệt độ trong tầng trung lưu không thể chỉ được giải thích bằng ảnh hưởng của các yếu tố bức xạ. Các yếu tố động có tầm quan trọng hàng đầu (đặc biệt là làm nóng hoặc làm mát khi không khí đi lên hoặc đi xuống) và các nguồn nhiệt phát sinh từ các phản ứng quang hóa (ví dụ, sự tái hợp của oxy nguyên tử) cũng có thể xảy ra.

Phía trên tầng trung lưu lạnh (trong tầng nhiệt điện), nhiệt độ không khí bắt đầu tăng nhanh theo độ cao. Ở nhiều khía cạnh, khu vực châu Phi này giống với nửa dưới của tầng bình lưu. Có khả năng là sự hoàn lưu ở phần dưới của tầng nhiệt quyển được xác định bởi các quá trình trong tầng trung lưu và động lực học của các tầng trên của tầng nhiệt quyển được xác định bởi sự hấp thụ bức xạ mặt trời ở đây. Tuy nhiên, rất khó để nghiên cứu chuyển động của khí quyển ở những độ cao này do tính phức tạp đáng kể của chúng. Sự chuyển động của thủy triều trong tầng nhiệt (chủ yếu là bán nhật triều và nhật triều) trở nên rất quan trọng, dưới ảnh hưởng của tốc độ gió ở độ cao hơn 80 km có thể đạt tới 100-120 m/giây. Một đặc điểm đặc trưng của thủy triều trong khí quyển là sự biến đổi mạnh mẽ của chúng tùy thuộc vào vĩ độ, thời gian trong năm, độ cao so với mực nước biển và thời gian trong ngày. Trong tầng nhiệt, người ta cũng quan sát thấy những thay đổi đáng kể về tốc độ gió theo độ cao (chủ yếu ở mức gần 100 km), do ảnh hưởng của sóng hấp dẫn. Nằm trong phạm vi độ cao 100-110 km như vậy được gọi là. Turbopause tách biệt rõ ràng khu vực phía trên khỏi khu vực trộn hỗn loạn dữ dội.

Cùng với các dòng không khí quy mô lớn, nhiều vòng tuần hoàn không khí cục bộ được quan sát thấy ở các tầng thấp hơn của khí quyển (gió, gió bora, gió thung lũng núi, v.v.; xem Gió địa phương). Trong tất cả các dòng không khí, người ta thường quan sát thấy xung động của gió, tương ứng với chuyển động của các xoáy không khí có kích thước vừa và nhỏ. Những xung động như vậy có liên quan đến sự nhiễu loạn khí quyển, ảnh hưởng đáng kể đến nhiều quá trình khí quyển.

Khí hậu và thời tiết

Sự khác biệt về lượng bức xạ mặt trời đến các vĩ độ khác nhau trên bề mặt trái đất và sự phức tạp trong cấu trúc của nó, bao gồm sự phân bố của các đại dương, lục địa và các hệ thống núi lớn, quyết định sự đa dạng của khí hậu Trái đất (xem Khí hậu).

Văn học

• Khí tượng thủy văn trong 50 năm cầm quyền của Liên Xô, ed. E. K. Fedorova, L., 1967;
• Khrgian A. Kh., Vật lý khí quyển, tái bản lần thứ 2, M., 1958;
• Zverev A.S., Khí tượng khái quát và các nguyên tắc cơ bản của dự báo thời tiết, Leningrad, 1968;
• Khromov S.P., Khí tượng và khí hậu cho khoa địa lý, Leningrad, 1964;
• Tverskoy P.N., Khóa Khí tượng học, Leningrad, 1962;
• Matveev L. T., Nguyên tắc cơ bản của khí tượng học đại cương. Vật lý Khí quyển, Leningrad, 1965;
• Budyko M.I., Cân bằng nhiệt bề mặt trái đất, Leningrad, 1956;
• Kondratyev K. Ya., Phép đo quang động, Leningrad, 1965;
• Khvostikov I. A., Tầng cao của khí quyển, Leningrad, 1964;
• Moroz V.I., Vật lý hành tinh, M., 1967;
• Tverskoy P.N., Điện khí quyển, Leningrad, 1949;
• Shishkin N. S., Mây, lượng mưa và điện giông, M., 1964;
• Ozone trong khí quyển Trái đất, ed. G. P. Gushchina, Leningrad, 1966;
• Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Điện của bầu không khí tự do, Leningrad, 1965.

M. I. Budyko, K. Ya.

Bài viết hoặc phần này sử dụng văn bản

Lớp khí bao quanh quả địa cầu được gọi là khí quyển và khí tạo thành nó được gọi là không khí. Tùy thuộc vào tính chất vật lý và hóa học khác nhau, bầu khí quyển được chia thành các lớp. Chúng là gì, các lớp khí quyển?

Các lớp nhiệt độ của khí quyển

Tùy thuộc vào khoảng cách từ bề mặt trái đất, nhiệt độ của khí quyển thay đổi và do đó, nó được chia thành các lớp sau:
Tầng đối lưu. Đây là lớp nhiệt độ “thấp nhất” của khí quyển. Ở các vĩ độ trung bình, chiều cao của nó là 10-12 km và ở vùng nhiệt đới - 15-16 km. Trong tầng đối lưu, nhiệt độ của không khí trong khí quyển giảm khi độ cao tăng lên, trung bình khoảng 0,65°C cho mỗi 100 mét.
Tầng bình lưu. Lớp này nằm phía trên tầng đối lưu, ở độ cao 11-50 km. Giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu có một lớp khí quyển chuyển tiếp - tầng đối lưu. Nhiệt độ không khí trung bình của vùng đối lưu là -56,6°C, ở vùng nhiệt đới -80,5°C vào mùa đông và -66,5°C vào mùa hè. Nhiệt độ của tầng dưới của tầng bình lưu giảm dần, trung bình 0,2°C cứ sau 100 mét, và tầng trên tăng lên và ở ranh giới trên của tầng bình lưu, nhiệt độ không khí đã là 0°C.
Tầng trung lưu. Ở độ cao 50-95 km, phía trên tầng bình lưu, có tầng khí quyển trung lưu. Nó được ngăn cách với tầng bình lưu bởi tầng bình lưu. Nhiệt độ của tầng trung lưu giảm khi độ cao tăng lên; trung bình cứ 100 mét lại giảm 0,35°C.
Nhiệt quyển. Lớp khí quyển này nằm phía trên tầng trung lưu và được ngăn cách với nó bởi tầng trung lưu. Nhiệt độ trung bình dao động từ -85 đến -90°C, nhưng khi độ cao tăng lên, tầng nhiệt sẽ nóng lên mạnh mẽ và ở độ cao 200-300 km, nhiệt độ đạt tới 1500°C, sau đó không thay đổi. Sự nóng lên của tầng nhiệt điện xảy ra do sự hấp thụ bức xạ cực tím từ Mặt trời của oxy.

Các lớp khí quyển được phân chia theo thành phần khí

Dựa trên thành phần khí, bầu khí quyển được chia thành tầng đối lưu và tầng không đồng nhất. Tầng quyển đồng nhất là tầng dưới của khí quyển và thành phần khí của nó đồng nhất. Ranh giới trên của lớp này đi ở độ cao 100 km.

Tầng dị quyển nằm trong phạm vi độ cao từ tầng đồng nhất đến ranh giới bên ngoài của khí quyển. Thành phần khí của nó không đồng nhất, vì dưới tác động của bức xạ mặt trời và vũ trụ, các phân tử không khí của dị quyển phân hủy thành các nguyên tử (quá trình quang phân ly).

Trong dị quyển, khi các phân tử phân rã thành nguyên tử, các hạt tích điện được giải phóng - electron và ion, tạo ra một lớp plasma bị ion hóa - tầng điện ly. Tầng điện ly nằm từ ranh giới phía trên của tầng đối lưu đến độ cao 400-500 km; nó có đặc tính phản xạ sóng vô tuyến, cho phép chúng ta thực hiện liên lạc vô tuyến.

Ở độ cao trên 800 km, các phân tử khí quyển nhẹ bắt đầu thoát ra ngoài không gian và lớp khí quyển này được gọi là tầng ngoài.

Các tầng khí quyển và hàm lượng ôzôn

Lượng ozone tối đa (công thức hóa học O3) được tìm thấy trong khí quyển ở độ cao 20-25 km. Điều này là do lượng lớn oxy trong không khí và sự hiện diện của bức xạ mặt trời mạnh. Những lớp khí quyển này được gọi là tầng ozon. Bên dưới tầng ozon, hàm lượng ozon trong khí quyển giảm.