Tầng bình lưu là gì?
 |
Bài viết này không được chú giải bất kỳ nguồn tham khảo nào.
|
Tầng bình lưu là tầng trên tầng đối lưu của khí quyển Sao Hỏa và Trái Đất.
Tầng bình lưu hay tầng tĩnh khí là một lớp của bầu khí quyển trên Trái Đất và một số hành tinh.
Tầng bình lưu nằm ngay phía trên tầng đối lưu và ở phía dưới của tầng trung lưu. Ranh giới trên cùng của tầng này gọi là ranh giới bình lưu.
Tần Bình Lưu Trên Trái Đất
Tại vùng xích đạo, tầng khí quyển này nằm ở độ cao vào khoảng từ 16 km đến 80 km trên mực nước biển, trong khi đó tại hai cực nó bắt đầu ở độ cao khoảng 8 km vì độ cao rất thấp của vùng ranh giới đối lưu (do nhiệt độ của tầng đối lưu tại gần cực là thấp hơn so với ở vùng xích đạo).
Tầng khí quyển này có tên là bình lưu vì đây là tầng khí quyển có ít các dòng đối lưu xoáy mạnh. Các máy bay dân dụng thường chọn bay ở độ cao nằm gần ranh giới giữa tầng này và tầng đối lưu để giảm thiểu nguy cơ tai nạn do diễn biến đối lưu bất thường của khí quyển.
Trong phạm vi tầng này nhiệt độ tăng theo độ cao. Ở trên cùng của tầng bình lưu nhiệt độ có thể đạt tới 270°K (-3°C). Lên trên ranh giới bình lưu, nhiệt độ lại giảm theo độ cao.
Tầng bình lưu là khu vực của các tương tác với cường độ cao của các quá trình hóa học, động lực học và bức xạ. Trong đó sự pha trộn của các thành phần khí quyển diễn ra theo chiều ngang diễn ra mạnh hơn theo chiều đứng. Tầng bình lưu ấm hơn phần trên của tầng đối lưu, chủ yếu là do tầng ôzôn trong tầng bình lưu hấp thụ bức xạ cực tím của Mặt Trời.
Một đặc trưng thú vị của sự lưu thông trong tầng bình lưu là sự dao động hai năm một lần (QBO) tại các vĩ độ nhiệt đới, được sinh ra do sự đối lưu nhiệt ở tầng đối lưu. QBO sinh ra sự lưu thông thứ cấp rất quan trọng trong việc dịch chuyển các thành phần của tầng bình lưu như ôzôn hay hơi nước.
Trong mùa đông của bán cầu bắc, sự ấm lên đột ngột của tầng bình lưu thông thường có thể quan sát thấy được gây ra do sự hấp thụ của sóng Rossby trong tầng bình lưu.
Trên Sao Hỏa
Tầng bình lưu trên Sao Hỏa thường nằm trong khoảng độ cao từ 70 km đến 140 km.
Nhiệt độ phía dưới tầng bình lưu giảm theo độ cao. Khi đến tầng bình lưu, nhiệt độ dao động trong khoảng từ 120°K đến 130°K (tức là khoảng -153°C đến -143 °C). Lên trên ranh giới bình lưu, nhiệt độ lại tăng theo độ cao.
Trong tầng này và các tầng cao hơn của Sao Hoả, không tồn tại mây và bụi.
Đặc điểm của tầng bình lưu
Tầng bình lưu ở độ cao cao khoảng 10-15 km và kéo dài đến khoảng 45-50 km. Nhiệt độ trong tầng bình lưu thay đổi như sau: đầu tiên, nó bắt đầu ổn định (vì nó được tìm thấy ở độ cao gần với nhiệt độ nhiệt đới, nơi nhiệt độ vẫn giữ nguyên) và khá thấp. Khi chúng ta tăng độ cao, nhiệt độ của tầng bình lưu tăng lên, vì nó hấp thụ ngày càng nhiều bức xạ mặt trời. Hành vi của nhiệt độ trong tầng đối lưu hoạt động ngược lại với những gì mà tầng đối lưu mà chúng ta đang sống, đó là thay vì giảm theo chiều cao, nó lại tăng lên.
Trong tầng bình lưu hầu như không có bất kỳ chuyển động thẳng đứng nào của không khí, nhưng gió ngang thường xuyên có thể đạt tới 200 km / h. Vấn đề với cơn gió này là bất kỳ chất nào đến được tầng bình lưu sẽ được khuếch tán khắp hành tinh. Một ví dụ về điều này là CFC. Những khí này bao gồm clo và flo phá hủy tầng ôzôn và lan truyền khắp hành tinh do gió mạnh từ tầng bình lưu.
Hầu như không có bất kỳ đám mây hoặc các hình thành khí tượng nào khác trong tầng bình lưu. Đôi khi mọi người thường nhầm lẫn giữa sự gia tăng nhiệt độ của tầng bình lưu với sự gần gũi của nó với Mặt trời. Thật hợp lý khi nghĩ rằng bạn càng ở gần Mặt trời, nó sẽ càng nóng. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp cho điều đó. Ở tầng bình lưu, chúng ta có thể gặp nhau tầng ôzôn nổi tiếng. Bản thân tầng ôzôn không phải là một “tầng”, mà là một khu vực của khí quyển, trong đó nồng độ của khí này cao hơn nhiều so với phần còn lại của khí quyển. Các phân tử ozone có nhiệm vụ hấp thụ bức xạ mặt trời chiếu thẳng vào chúng ta từ Mặt trời và cho phép sự sống trên Trái đất. Các phân tử này hấp thụ tia cực tím của mặt trời biến năng lượng đó thành nhiệt và do đó, đó là lý do tại sao nhiệt độ của tầng bình lưu tăng theo chiều cao.
Bởi vì có sự dừng lại trong đó không khí rất ổn định và không có các luồng gió, sự trao đổi hạt giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu gần như bằng không. Vì lý do này, hầu như không có bất kỳ hơi nước nào trong tầng bình lưu. Điều này có nghĩa là các đám mây ở tầng bình lưu chỉ hình thành nếu nó quá lạnh đến mức một lượng nhỏ nước hiện có ngưng tụ và tạo thành các tinh thể băng. Chúng được gọi là mây tinh thể băng và không gây ra kết tủa.
Ở cuối tầng bình lưu là tầng tạm dừng. Nó là một khu vực của bầu không khí nơi nồng độ ôzôn cao kết thúc và nhiệt độ trở nên rất ổn định (khoảng 0 độ C.). Giai đoạn tạm dừng là thứ nhường chỗ cho tầng trung lưu.
Như một sự tò mò, chỉ những hợp chất hóa học có tuổi thọ cao mới là những hợp chất có thể lên đến tầng bình lưu. Bây giờ có, một khi họ ở đó, họ có thể ở lại trong một thời gian dài. Ví dụ, các vật chất thải ra từ các vụ phun trào núi lửa lớn có khả năng ở lại tầng bình lưu trong gần hai năm.
Tầng ô zôn
Tầng ô zôn không phải lúc nào khí này cũng có cùng nồng độ cách xa nó. Ở tầng bình lưu, sự hình thành và phá hủy liên tục của ôzôn xảy ra đồng thời. Để tạo thành ozon, các tia sáng mặt trời phải phá vỡ một phân tử oxy (O2) thành hai nguyên tử oxy (O). Một trong những nguyên tử này khi gặp một phân tử oxy khác sẽ phản ứng tạo thành ozon (O3).
Đây là cách các phân tử ozone được hình thành. Tuy nhiên, theo lẽ tự nhiên, giống như khi chúng được tạo ra, chúng bị phá hủy bởi bức xạ mặt trời. Các tia sáng từ Mặt trời chiếu vào phân tử ôzôn và phá hủy nó một lần nữa để tạo ra phân tử ôxy (O2) và nguyên tử ôxy (O). Bây giờ nguyên tử oxy phản ứng với một phân tử ozon khác để tạo thành hai phân tử oxy, v.v. Đó là một chu trình tự nhiên cân bằng giữa sự hình thành và phá hủy các phân tử ozone. Bằng cách này, lớp khí này có thể hấp thụ một lượng lớn tia cực tím có hại và bảo vệ chúng ta.
Điều này đã xảy ra trong một thời gian dài. Một chu kỳ mà nồng độ ôzôn được giữ ở một nồng độ tương đối ổn định và không đổi theo thời gian. Tuy nhiên, có một cách khác để phá hủy tầng ozone trong khí quyển. Chlorofluorocarbons (CFCs) chúng rất ổn định trong khí quyển và do đó có thể lên đến tầng bình lưu. Các khí này có tuổi thọ khá cao, nhưng khi lên đến tầng bình lưu, các tia tử ngoại từ Mặt trời sẽ phá hủy các phân tử, làm phát sinh các gốc clo rất dễ phản ứng. Các gốc phản ứng này phá hủy các phân tử ôzôn, do đó tổng lượng ôzôn bị phá hủy lớn hơn nhiều so với lượng ôzôn được tạo ra. Bằng cách này, sự cân bằng giữa việc tạo ra và phá hủy các phân tử ozone có khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời có hại cho chúng ta đã bị phá vỡ.
Chức năng của tầng bình lưu
Tầng bình lưu đáp ứng chức năng bảo vệ của tất cả các dạng sự sống tồn tại trên hành tinh Trái đất. Tầng ozone ngăn bức xạ tia cực tím năng lượng cao (UV) đến bề mặt trái đất.
Ozone hấp thụ ánh sáng cực tím và phân hủy thành oxy nguyên tử (O) và oxy phân tử (O2), như thể hiện bởi phản ứng hóa học sau:
Ôi3 + ÁNH SÁNG UV → O + O2
Trong tầng bình lưu, các quá trình hình thành và phá hủy ozone nằm trong sự cân bằng duy trì nồng độ không đổi của nó.
Theo cách này, tầng ozone hoạt động như một lá chắn bảo vệ chống lại bức xạ UV, là nguyên nhân gây đột biến gen, ung thư da, phá hủy cây trồng và thực vật nói chung
Sự phá hủy tầng ozone
Hợp chất CFC
Từ những năm 1970, các nhà nghiên cứu đã bày tỏ mối quan tâm lớn về tác hại của chlorofluorocarbons (CFC) đối với tầng ozone..
Năm 1930, việc sử dụng các hợp chất chlorofluorocarbon được gọi là freon thương mại đã được giới thiệu. Trong số này có CFCl3 (Freon 11), CF2Cl2 (Freon 12), C2F3Cl3 (Freon 113) và C2F4Cl2 (Freon 114). Các hợp chất này dễ nén, tương đối không hợp lý và không bắt lửa.
Chúng bắt đầu được sử dụng làm chất làm lạnh trong điều hòa không khí và tủ lạnh, thay thế amoniac (NH3) và sulfur dioxide (SO)2) chất lỏng (rất độc).
Sau đó, CFC đã được sử dụng với số lượng lớn trong sản xuất các mặt hàng nhựa dùng một lần, làm chất đẩy cho các sản phẩm thương mại dưới dạng bình xịt đóng hộp và làm dung môi để làm sạch thẻ thiết bị điện tử.
Việc sử dụng rộng rãi và quy mô lớn của CFC đã gây ra một vấn đề môi trường nghiêm trọng, vì những chất được sử dụng trong các ngành công nghiệp và sử dụng chất làm lạnh được thải vào khí quyển.
Trong khí quyển, các hợp chất này khuếch tán chậm vào tầng bình lưu; trong lớp này chúng trải qua quá trình phân hủy do bức xạ UV:
CFC3 → CFC2 + Cl
CF2Cl2 → CF2Cl + Cl
Các nguyên tử clo phản ứng rất dễ dàng với ozone và phá hủy nó:
Cl + O3 → ClO + O2
Một nguyên tử clo có thể phá hủy hơn 100.000 phân tử ozone.
Oxit nitơ
Ôxit nitơ NOx và NOx2 họ phản ứng bằng cách phá hủy ozone. Sự hiện diện của các oxit nitơ này trong tầng bình lưu là do các khí phát ra từ động cơ máy bay siêu thanh, do khí thải từ các hoạt động của con người trên Trái đất và do hoạt động của núi lửa.
Làm loãng và lỗ thủng trong tầng ozone
Vào những năm 1980, người ta đã phát hiện ra rằng một lỗ hổng trong tầng ozone đã hình thành bên trên khu vực Nam Cực. Trong khu vực này, lượng ozone đã giảm một nửa.
Người ta cũng phát hiện ra rằng ở Bắc Cực và khắp tầng bình lưu, tầng ozone đã mỏng đi, nghĩa là nó đã giảm chiều rộng vì lượng ozone đã giảm đáng kể.
Việc mất ozone trong tầng bình lưu gây hậu quả nghiêm trọng đối với sự sống trên hành tinh và một số quốc gia đã chấp nhận rằng việc giảm mạnh hoặc loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng CFC là cần thiết và cấp bách..
Các thỏa thuận quốc tế về việc hạn chế sử dụng CFC
Năm 1978, nhiều quốc gia đã cấm sử dụng CFC làm chất đẩy cho các sản phẩm thương mại dưới dạng sol khí. Năm 1987, đại đa số các nước công nghiệp đã ký Nghị định thư Montreal, một thỏa thuận quốc tế nơi các mục tiêu được đặt ra cho việc giảm dần sản xuất CFC và loại bỏ hoàn toàn vào năm 2000.
Một số quốc gia đã vi phạm Nghị định thư Montreal, bởi vì việc giảm và loại bỏ CFC này sẽ ảnh hưởng đến nền kinh tế của họ, đặt lợi ích kinh tế trước việc bảo tồn sự sống trên hành tinh Trái đất.
Tại sao máy bay không bay trong tầng bình lưu?
Trong quá trình bay của một chiếc máy bay có 4 lực cơ bản: lực nâng, trọng lượng của máy bay, lực cản và lực đẩy.
Thang máy là một lực giữ máy bay và đẩy nó lên; mật độ không khí càng cao, lực nâng càng lớn. Mặt khác, trọng lượng là lực mà trọng lực của Trái đất kéo máy bay về phía trung tâm Trái đất.
Điện trở là một lực làm chậm hoặc ngăn cản bước tiến của máy bay. Lực cản này tác dụng ngược hướng với quỹ đạo của máy bay.
Lực đẩy là lực di chuyển máy bay về phía trước. Như chúng ta thấy, việc đẩy và nâng thuận lợi cho chuyến bay; trọng lượng và sức cản hành động gây bất lợi cho chuyến bay của máy bay.
Máy bay mà chúng bay trong tầng đối lưu
Các máy bay thương mại và dân dụng đến các khoảng cách ngắn, bay cao khoảng 10.000 mét, nghĩa là ở giới hạn trên của tầng đối lưu.
Trong tất cả các máy bay, cần phải có áp suất của cabin, bao gồm việc bơm khí nén trong buồng lái của máy bay.
Tại sao áp lực gian hàng là cần thiết?
Khi máy bay lên độ cao lớn hơn, áp suất khí quyển bên ngoài giảm và hàm lượng oxy cũng giảm.
Nếu không được cung cấp không khí điều áp vào cabin, hành khách sẽ bị thiếu oxy (hoặc bệnh trên núi), với các triệu chứng như mệt mỏi, chóng mặt, đau đầu và mất ý thức do thiếu oxy.
Nếu xảy ra lỗi trong việc cung cấp khí nén cho cabin hoặc giải nén, trường hợp khẩn cấp sẽ xảy ra khi máy bay phải hạ xuống ngay lập tức và tất cả những người ngồi trên máy bay phải đeo mặt nạ oxy.
Các chuyến bay trong tầng bình lưu, máy bay siêu thanh
Ở độ cao lớn hơn 10.000 mét, trong tầng bình lưu, mật độ của lớp khí thấp hơn, và do đó lực nâng ủng hộ chuyến bay cũng thấp hơn.
Mặt khác, ở những độ cao lớn này, hàm lượng oxy (O2) trong không khí nhỏ hơn, và điều này là cần thiết cho cả việc đốt cháy nhiên liệu diesel làm cho động cơ của máy bay hoạt động, và để tạo áp lực hiệu quả trong cabin.
Ở độ cao hơn 10.000 mét so với bề mặt trái đất, máy bay phải bay với tốc độ rất cao, được gọi là siêu âm, đạt hơn 1.225 km / giờ ở mực nước biển.
Nhược điểm của máy bay siêu thanh phát triển cho đến hiện tại
Các chuyến bay siêu thanh tạo ra cái gọi là vụ nổ âm thanh, là những tiếng động rất lớn tương tự như sấm sét. Những tiếng động này tác động tiêu cực đến động vật và con người.
Ngoài ra, các máy bay siêu thanh này cần sử dụng nhiều nhiên liệu hơn và do đó tạo ra nhiều chất gây ô nhiễm không khí hơn so với máy bay bay ở độ cao thấp hơn..
Máy bay siêu thanh đòi hỏi động cơ mạnh hơn nhiều và vật liệu đặc biệt đắt tiền cho sản xuất của họ. Các chuyến bay thương mại rất tốn kém về kinh tế đến mức việc thực hiện chúng không mang lại lợi nhuận.
Hậu quả của lỗ thủng tầng ôzôn
Thật không may, trước đây chủ đề này không được biết đến một cách chi tiết như vậy, do đó trong các hoạt động của con người (sử dụng khí dung chlorofluorocarbon), chúng đã tìm cách đến được tầng bình lưu. một lượng lớn clo và brom phá hủy các phân tử ozon. Bởi vì phản ứng cần ánh sáng và sự hình thành các đám mây địa cực ở nhiệt độ rất thấp, mức ozone thấp nhất xảy ra vào mùa xuân ở Nam Cực và lỗ thủng ozone hình thành đặc biệt trên Nam Cực. Các lỗ thủng ôzôn này khiến bức xạ cực tím nhiều hơn đến bề mặt Trái đất và đẩy nhanh quá trình tan băng.
Ở người, sự suy thoái của tầng ôzôn đã gây ra sự gia tăng tỷ lệ mắc bệnh ung thư da do một lượng lớn bức xạ mặt trời chiếu tới chúng ta. Cây cũng bị ảnh hưởng, đặc biệt là những cây đang sinh trưởng, thân và lá yếu hơn, kém phát triển hơn.
Tác động của máy bay trong tầng bình lưu
Máy bay cũng có tác động đến tầng bình lưu, vì chúng thường bay ở độ cao từ 10 đến 12 km, tức là gần điểm dừng và điểm bắt đầu của tầng bình lưu. Khi giao thông hàng không phát triển, lượng khí thải carbon dioxide (CO2), hơi nước (H2O), nitơ oxit (NOx), oxit lưu huỳnh (SOx) và bồ hóng đã tăng lên bầu khí quyển giữa tầng đối lưu trên và tầng bình lưu thấp hơn.
Ngày nay, máy bay chỉ gây ra từ 2 đến 3% lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Điều này cũng không có tầm quan trọng lớn đối với sự nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, điều thực sự quan trọng đối với máy bay là khí chúng thải ra ở phần trên của tầng đối lưu. Điều này làm cho hơi nước tỏa ra làm tăng khả năng hình thành các đám mây ti có tác dụng giữ nhiệt nhiều hơn trên Trái đất và góp phần làm trái đất nóng lên.
Mặt khác, các oxit nitơ do máy bay thải ra cũng rất nguy hiểm, vì chúng liên quan đến sự biến mất của ôzôn trong tầng bình lưu. Chúng ta phải nghĩ rằng mặc dù khí nhà kính do máy bay thải ra không có tuổi thọ cao để đến tầng bình lưu, nhưng chúng có thể làm được như vậy, bởi vì chúng đang được giải phóng ở độ cao rất gần với nó.
Sự tò mò về tầng bình lưu
Lớp khí quyển này có một số điều kỳ lạ có thể khiến chúng ta ngạc nhiên. Trong số những điều tò mò đó là:
- Mật độ không khí thấp hơn 10% điều đó trên bề mặt trái đất
- Nhiệt độ ở các lớp thấp hơn là xung quanh -56 độ trung bình và các luồng không khí đạt 200 km một giờ.
- Có báo cáo đảm bảo sự tồn tại của các vi sinh vật nhỏ sống ở tầng bình lưu. Những vi khuẩn này được cho là đến từ không gian. Chúng là bào tử vi khuẩn, những sinh vật có sức đề kháng cực cao có thể tạo thành một lớp bảo vệ xung quanh chúng và do đó sống sót trong nhiệt độ thấp, điều kiện khô và mức độ bức xạ cao được tìm thấy ở tầng bình lưu.
Như bạn có thể thấy, bầu khí quyển có những chức năng tuyệt vời đối với chúng ta và phần còn lại của các sinh vật sống trên hành tinh của chúng ta. Tầng bình lưu chứa thứ gì đó cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta và mặc dù nó cao hàng km nhưng chúng ta phải bảo vệ.
Từ khóa: Tầng bình lưu
LADIGI – Công ty dịch vụ SEO TOP giá rẻ, SEO từ khóa, SEO tổng thể cam kết lên Top Google uy tín chuyên nghiệp, an toàn, hiệu quả.
100 lần tự tìm hiểu cũng không bằng 1 lần được tư vấn