Mặt trời phát ra một lượng lớn năng lượng, truyền qua không gian dưới dạng bức xạ sóng ngắn . Chỉ một phần nhỏ của sức mạnh này thực sự đạt đến bề mặt. Nhưng hầu hết bầu khí quyển không được làm nóng trực tiếp bởi bức xạ mặt trời , mà là bởi bức xạ mặt đất mà hành tinh tự phát ra.
Bạn đã bao giờ xem video ai đó rán trứng trên vỉa hè vào một ngày nắng nóng chưa? Đó là nhiệt tỏa ra từ mặt đường đang chiên, không phải mặt trời, mặc dù thực tế là ngay từ đầu, mặt đường đã được đốt nóng bởi mặt trời. Bề mặt Trái đất hấp thụ bức xạ mặt trời và phát ra bức xạ trên mặt đất.
Tại sao không khí lại hấp thụ bức xạ tự chế này khi hồi phục thay vì năng lượng mặt trời trong lành? Chà, một Trái đất tích điện mặt trời phát ra bức xạ sóng dài. Trong khi các phân tử hơi nước và carbon dioxide chỉ đơn thuần cho phép các sóng ngắn truyền tới, chúng hấp thụ các sóng dài của Trái đất, làm nóng bầu khí quyển từ mặt đất lên. Đây là lý do tại sao một người leo núi sẽ gặp phải điều kiện ngày càng lạnh hơn khi họ lên cao, mặc dù đã di chuyển gần mặt trời hơn một cách hiệu quả.
Các nhà khoa học chia bầu khí quyển thành bốn lớp dựa trên nhiệt độ.
- Tầng đối lưu: Ngoại trừ vệ tinh và một số máy bay, toàn bộ thế giới của chúng ta đều nằm trong lớp đáy này. Ngay cả những ngọn núi cao nhất cũng không tạo ra ranh giới trên của nó, được gọi là nhiệt đới , ở độ cao khoảng 7 dặm (11 km) so với mực nước biển (độ dày của tầng đối lưu thay đổi theo vĩ độ và theo mùa). Tại thời điểm này, sự giảm nhiệt độ ổn định xảy ra khi độ cao tăng lên sẽ dừng lại. Tầng đối lưu chứa tất cả thời tiết của chúng ta và 80% khối lượng không khí của hành tinh. Hãy nhớ rằng, độ cao càng thấp, áp suất không khí càng cao. Mặc dù lớp này không dày bằng các lớp ở độ cao cao hơn, nhưng các phân tử được đóng gói chặt chẽ hơn.
- Tầng bình lưu : Tầng này kéo dài thêm 23 dặm (37 km) lên bầu trời, kết thúc 30 dặm (48 km) trên bề mặt hành tinh tại điểm dừng . Nếu bạn bay lên trong bầu khí quyển, sự giảm nhiệt độ ổn định mà bạn đã trải qua trong suốt tầng đối lưu sẽ dừng lại ở điểm nhiệt đới và không đổi trong 12 dặm (20 km) đầu tiên của tầng bình lưu. Tại thời điểm này, nhiệt độ sẽ bắt đầu tăng trở lại, nhờ vào ôzôn hấp thụ bức xạ tia cực tím từ mặt trời. Nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng cho đến khi bạn đạt đến mức tạm dừng.
- Mesosphere : Phía trên tầng tạm dừng, lớp thứ ba của khí quyển bắt đầu lạnh dần khi bạn tiến gần hơn đến tầng trung lưu , nằm cách bề mặt Trái đất hơn 50 dặm (80 km). Nhiệt độ lạnh nhất của bầu khí quyển xảy ra ở đây, xuống thấp tới -130 độ F (-90 độ C) [nguồn: Tarbuck và Lutgens ].
- Khí quyển: Lớp cuối cùng của bầu khí quyển Trái đất kéo dài từ vùng trung bình cho đến tận rìa không gian. Các phân tử không khí trong lớp mật độ thấp này thực sự rất ít và rất xa. Khi các phân tử có khối lượng ít hơn, chúng hấp thụ bức xạ mặt trời nhanh hơn nhiều. Nhiệt độ trong khí quyển có thể lên tới hơn 3.100 độ F (1.700 độ C). Tuy nhiên, nó sẽ không cảm thấy nóng do mật độ thấp. Hãy nghĩ về một phân tử nitơ 3.100 độ như một con chó nặng mùi. Nếu bạn bị bao quanh bởi một tá người trong số họ trải dài trên một sân bóng đá, bạn sẽ khó nhận thấy mùi hôi thối. Nhưng hãy đóng gói bản thân vào tủ đựng chổi với chúng, và bạn sẽ sớm thở hổn hển.
Bây giờ chúng ta hãy xem xét các lực đằng sau nhiệt độ không khí và áp suất không khí ảnh hưởng đến thời tiết như thế nào.
