Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 341 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
341
Dung lượng
12,12 MB
Nội dung
§¹i häc quèc gia Hμ Néi
Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn
Ian N. James
nhËp m«n hoμn l−u
khÝ quyÓn
Biªn dÞch: Vò Thanh H»ng
Lª ThÞ Th−¬ng
Hμ Néi – 2002
- 2 -
Introduction to
Circulating Atmosphere
Ian N. James
University of reading
Cambridge
university press
- 3 -
Published by the Press Syndicate of the University of Cambridge
The Pitt Building, Trumpington Street, Cambridge CB2 1RP
40 West 20th Street, New York, NY 10011-4211, USA
10 Stamford Road, Oakleigh, Melbourne 3166, Australia
Cambridge University Press 1994
First published 1994
Printed in Great Britain at the University Press, Cambridge
A catalogue record for this book is available from the Bristish Library
Library of Congress cataloguing in publication data available
ISBN 0 521 41895 X hardback
TAG
- 4 -
Mục lục
Lời dẫn
7
Ký hiệu
13
Chơng 1 Các định luật vật lý cơ bản 17
1.1 Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học 17
1.2 Bảo ton vật chất 20
1.3 Định luật thứ hai về chuyển động của Newton 21
1.4 Các hệ tọa độ 23
1.5 Cân bằng thuỷ tĩnh 24
1.6 Xoáy 27
1.7 Gần đúng tựa địa chuyển 29
1.8 Xoáy thế v phơng trình omega 33
1.9 Xoáy thế Ertel 35
1.10 Bi tập 37
Chơng 2 Quan trắc v mô hình hoá hon lu khíquyển ton
cầu
38
2.1 Việc tính trung bình trong nghiên cứu khíquyển 38
2.2 Mạng quan trắc ton cầu 41
2.3 Các mô hình dự báo thời tiết số 46
2.4 Quy trình phân tích - dự báo 51
2.5 Mô hình hon lu ton cầu 54
2.6 Bi tập 63
Chơng 3 Cơ chế nhiệt của khíquyển
65
3.1 Cân bằng năng lợng ton cầu 65
3.2 Cân bằng bc xạ địa phơng 69
3.3 Nhiệt động lực của chuyển động chất khí 71
3.4 Kết quả quan trắc đốt nóng khíquyển 74
3.5 Bi tập 78
Chơng 4 Hon lu kinh hớng trung bình theo vĩ hớng 80
4.1 Quan trắc cơ bản 80
4.2 Mô hình Held-Hou của hon lu Hadley 84
4.3 Mô hình hon lu Hadley thực tế hơn 90
4.4 Hon lu trung bình vĩ hớng ở vĩ độ trung bình 95
4.5 Quan điểm Lagrangian về hon l
u kinh hớng 101
4.6 Bi tập
104
Chơng 5 Những nhiễu động tức thời miền ôn đới 106
5.1 Quy mô thời gian của chuyển động khíquyển 106
5.2 Cấu trúc của các xoáy tức thời 110
5.3 Các nguồn năng lợng của khíquyển 118
5.4 Lý thuyết bất ổn định t áp 127
- 5 -
5.5 Những chu trình t áp v các quá trình tần số cao 139
5.6 Bi tập 145
Chơng 6 Sự lan truyền sóng v các xoáy dừng 147
6.1 Kết quả quan trắc các xoáy dừng 147
6.2 Mô hình chính áp 152
6.3
áp dụng cho các xoáy dừng thám sát đợc
163
6.4 Sự lan truyền của sóng Rossby theo chiều thẳng đứng 167
6.5 Dòng Eliassen-Palm 172
6.6 Các dòng Eliassen v các chu trình t áp 177
6.7 Bi tập 181
Chơng 7 Đặc tính ba chiều của hon lu khíquyển ton cầu 182
7.1 Sự biến đổi vĩ hớng ở miền nhiệt đới 182
7.2 Hon lu gió mùa 189
7.3 Đới xoáy v dòng xiết miền ôn đới 192
7.4 Tơng tác giữa xoáy tức thời v xoáy dừng 198
7.5 Sự vận chuyển hơi nớc trên ton cầu 207
7.6 Bi tập 214
Chơng 8 Sự biến đổi tần số thấp của hon lu 216
8.1 Các quá trình tức thời tần số thấp 216
8.2 Những hình thế quan hệ xa 217
8.3 Những dao động tầng bình lu 227
8.4 Dao động nội mùa 232
8.5 Dao động nam 235
8.6 Cơ chế ngăn chặn dòng miền ôn đới 239
8.7 Sự hỗn loạn v biến đổi tần số cực thấp 243
8.8 Bi tập 249
Chơng 9 Tầng bình lu 250
9.1 Chu kỳ mùa của các hon lu trong tầng bình lu 250
9.2 Sự lan truyền sóng v tơng tác của dòng trung bình 259
9.3 Sự hình thnh v vận chuyển ôzon 265
9.4 Sự trao đổi vật chất qua đỉnh tầng đối lu 273
9.5 Bi tập
280
Chơng 10 Khíquyển của các hnh tinh v các hệ thống chất
lỏng v chất khí khác
282
10.1 Các ảnh hởng chủ yếu đối với các hon lu hnh tinh 282
10.2 Các hon lu kiểu Trái Đất 288
10.3 Những khíquyển quay chậm 296
10.4 Hon lu khíquyển của các hnh tinh lớn 301
10.5 Hon lu đại dơng quy mô lớn 307
10.6 Các hệ thống phòng thí nghiệm 309
10.7 Bi tập 315
Lời giải bi tập 317
Danh mục sách 334
- 6 -
Tμi liÖu tham kh¶o 338
- 7 -
Chuyên khảo ny trình bầy quan điểm hiện đại về hon lu khíquyển ton cầu.
Trong chuyên khảo có sự phối hợp giữa các số liệu quan trắc thực tế đối với hon lu
chung khíquyển bằng những mô hình lý thuyết đơn giản của cơ chế điều khiển hon
lu. Những chơng đầu đề cập tới quan điểm truyền thống về hon lu ton cầu đối
với những quá trình khởi tạo chuyển động khíquyển v các nguyên nhân động lực lm
biến dạng chúng. Các chơng tiếp theo phát triển những vấn đề gần đây nhất bao gồm
cả sự biến động tần suất thấp v các quá trình hon lu khíquyển ton cầu khác.
Chuyên khảo l ti liệu nghiên cứu lý thú đối với các sinh viên cao học v các cán
bộ nghiên cứu cần những kiến thức mở đầu đối với vấn đề hon lu khíquyển trớc
khi đọc các ti liệu nguyên bản. Cuốn sách có nhiều hình minh hoạ những kết quả
nghiên cứu chẩn đoán v mô hình hoá. Mỗi chơng đều có phần trình bầy các vấn đề
v phần dẫn các ti liệu tham khảo.
- 8 -
Lời dẫn
Gió thổi tới nơi nó sẽ tới, bạn có thể nghe tiếng gió nhng bạn không biết gió thổi
từ đầu tới v sẽ thổi tới đâu (John, 3, 8).
Thời trung cổ câu hỏi gió thổi từ đâu tới v sẽ thổi tới đâu đối với mỗi ngời l câu
hỏi khó trả lời. Hơn nữa gió không thể hiểu đợc nên gió đợc các bậc tiền bối dùng nó
nh l di chúc không nhìn thấy đợc của Chúa thánh thần (theo tiếng Hy Lạp từ gió
cũng có nghĩa l tinh thần). Khí tợng thuộc ngnh khoa học đợc nghiên cứu nhiều
nhất. Nếu bạn l nh nông, thuỷ thủ hay lính đồn trú cho rằng gió hay thời tiết xấu l
do Chúa đa tới cho con ngời điều đau khổ v tai hoạ, để giới hạn quyền lực của con
ngời.
Còn có rất nhiều câu hỏi cho đến trớc cuộc cách mạng Newtơn vo thế kỷ 19, khi
nhiều định luật về nhiều khía cạnh khác nhau của thế giới tự nhiên đợc phát hiện.
Kepler đã chỉ ra rằng chuyển động của hnh tinh tuân theo những nguyên tắc chặt
chẽ, mặc dù ông không thể giải thích thoả đáng tại sao định luật của ông về chuyển
động của các hnh tinh lại có dạng nh vậy. Galileo đã chỉ ra chuyển động của vật thể
đơn giản nh chuyển động của quả cầu kim loại nặng trên mặt nghiêng. Newtơn với
ba định luật của ông về chuyển động v định luật vạn vật hấp dẫn đã tổng hợp tất cả
những kết quả nghiên cứu đã nói ở trên v chỉ ra khả năng dự báo những điều quan
sát đợc của các nh khoa học trớc đó bằng tập hợp bốn định luật của ông.
Điều đó xảy ra ngay trớc khi vấn đề hon lu khíquyển hớng tới việc sử dụng
cơ học Newtơn mới. Năm 1687 Halley hon thiện lý thuyết về tín phong, ông cho rằng
tín phong gây nên bởi chuyển động thăng của không khí nóng ở xích đạo v đa không
khí tới đây từ những vĩ độ cao hơn. Hadley, năm 1720, hon thiện th
êm lý thuyết ny.
Theo ông nh vậy phải có dòng khí thổi về phía cực, nằm trên tín phong mặt đất. V
nh vậy những cố gắng đầu tiên nghiên cứu về gió v hon lu quy mô lớn của khí
quyển đã đợc bắt đầu. Nửa sau thế kỷ 18, chuyển động của chất lỏng trên Trái Đất
đã đợc mô tả trên cơ sở toán học v cùng với việc thiết lập lực Coriolis, vai trò to lớn
của chuyển động quay của Trái Đất đợc xác định. Tuy nhiên, những cố gắng ny đã
không đợc phát triển do thiếu cả về mặt lý thuyết v đặc biệt l thiếu số liệu quan
trắc. Giấc mơ của các học trò của Newtơn mô tả hon lu khíquyển nh một cơ chế có
thể dự báo có thể đạt đợc bằng cách áp dụng hệ thống các định luật của Newtơn về
chuyển động đối với không khí. Giấc mơ của Newtơn đã trở nên gần hiện thực hơn
nhất l sau Chiến tranh Thế giới Thứ hai khi cơ học lợng tử v lý thuyết tơng đối
khẳng định khả năng sử dụng khái niệm đơn giản của Newtơn để giải thích động lực
học của các hệ thống trong các nhánh của vật lý học. Do ngnh hng không phát triển,
nhu cầu thông tin chi tiết về điều kiện khí tợng trên phạm vi lớn, khả năng thu thập
thông tin đợc nâng cao trên mạng lới quan trắc đợc mở rộng. Cùng với sự phát
triển của mô hình front của trờng phái Bergen ở Nauy v việc biểu diễn định lợng
mô hình với các thnh phần của cơ học chất lỏng của Newtơn, nền tảng cho những vụ
- 9 -
bội thu của khoa học khí tợng Những kết quả phân tích kiên trì của Charney v
Eady đã giải thích sự phát triển của xoáy thuận bằng các lý thuyết bất ổn định của
chất lỏng. Sự phát triển của máy tính lm cho dự báo thời tiết bằng phơng pháp số
trị trở thnh hiện thực, phơng pháp ny dựa trên việc tích phân hệ các phơng trình
phi tuyến đối với chuyển động trong mạng lới khảo sát ton cầu. Do hệ thống truyền
thông trên phạm vi lớn đã đợc thiết lập nên con ngời đã có một cái nhìn mới ton
cầu thực sự đối với hon lu khí quyển.
Đối với tôi thì máy tính đã cho các nh khí tợng học một công cụ rất hữu hiệu.
Đã có những đóng góp phát triển các mô hình thực tế đầu tiên cho dự báo thời tiết hạn
ngắn v gần đây l việc mô phỏng v dự báo khí hậu. Cố gắng ny đã vợt qua ý định
tìm hiểu tính chất động lực của hon lu khíquyển quy mô lớn. Do các phơng trình
cơ bản mô tả chuyển động khíquyển rất phức tạp v phi tuyến, dờng nh có rất
nhiều lời giải bằng phơng pháp số trị thực hiện đợc có thể đóng góp vo việc tìm
hiểu hiện tợng. Rất nhiều trí tuệ, công sức của các nh khoa học đã đợc cống hiến
để cải tiến các mô hình số trị v hon thiện việc biểu diễn, một số quá trình cha giải
đợc nhng lại rất quan trọng. Một cái nhìn sâu vo bản chất vật lý của hon lu khí
quyển đã đợc những
nh khoa học nh Rossby v Ertel phát hiện nhng tất cả đều
đã bị một thế hệ các nh khoa học nghiên cứu khíquyển lãng quên. Một số nh khí
tợng lý thuyết vẫn đóng góp sức lực để đa khíquyển về dạng cơ bản v đơn giản hoá
đến mức có thể. Nhiều cố gắng đã đi sâu hơn vo việc cải tiến phơng pháp biểu diễn
phi tuyến đối với khí quyển. Công trình của Lorenz v các tác giả khác đã dẫn đến việc
phát triển học thuyết Hỗn loạn còn gọi l lý thuyết Rối đợc áp dụng trong nhiều
lĩnh vực khoa học hiện đại khác. Điều đó cho thấy rằng tính phi tuyến có thể lm phát
sinh nhiều điều phức tạp từ những phơng trình thực tế rất đơn giản. Lý thuyết rối
hiện đang soi sáng cho nghiên cứu hon lu khíquyển quy mô lớn.
Giấc mơ của Newtơn buộc phải thoả hiệp với thực tế vì vấn đề l ở chỗ tính khó dự
đoán đợc lại l những đặc điểm cơ bản của hệ thống nh khíquyển chứ không chỉ do
những hạn chế về mặt kỹ thuật. Đặc điểm khó dự báo thể hiện rõ rệt trong vấn đề dự
báo thời tiết. ý định tiến hnh dự báo thời tiết hạn di bằng phơng pháp so sánh
tơng tự với trạng thái khíquyển trong quá khứ đã cho thấy một điều có ý nghĩa đối
với các dự báo thời tiết l khó có thể nhận biết từng phần tử khí riêng biệt. Do chuyển
động hỗn lọan trong khíquyển có thể đa phần tử khí bất kỳ chuyển động quay, quỹ
đạo chuyển động của các phần tử khí trở nên uốn lợn; kéo di v thnh dải vật chất
mỏng cuốn theo nó v cuối cùng chúng hon ton biến mất vo trong khí quyển. Trong
quá trình ny các phần tử khí hon ton không còn nhận biết đợc. Tiếp nối niềm lạc
quan của thời đại Newtơn chúng ta ngy nay n
hận thấy l quan sát của Saint John đã
đúng. Từ đâu gió thổi tới v nơi gió sẽ tới có ý nghĩa sâu sắc v thực chất l không thể
biết hon ton chính xác. Từ khái niệm tĩnh học, bây giờ ta có thể hiểu l khíquyển
biến đổi không ngừng, hệ thống ny có cấu trúc phức tạp theo không gian v thời gian.
Bằng cách tính trung bình theo không gian v thời gian hon lu ton cầu của khí
quyển đợc xây dựng nên từ tổng hợp các hiệu ứng của môđun các hiệu ứng của hệ
thống với quy mô nhỏ hơn, theo lý thuyết kinh điển của Newtơn. Khi xem xét một cách
chi tiết hơn ta thấy vẫn với những môđun ny ta có thể xây dựng nên những xoáy
- 10 -
khác nhau. Bản thân việc thiết lập ny lm biến đổi các môđun. Ta kết luận l những
hình ảnh đơn giản ny bao giờ cũng có những giá trị giới hạn. Ta sẽ bị giới hạn rất
nhiều khi muốn sử dụng các cấu trúc ny đối với các hình thế khác. Đó l một phần
nguyên nhân tại sao phải dự đoán khí hậu với nồng độ CO2 lớn m loi ngời đã
nhanh chóng nhận thấy rằng vấn đề đó khó v không kiểm soát đợc. Đó cũng l
nguyên nhân tại sao những cố gắng gần đây lại tập trung vo nghiên cứu hon lu khí
quyển của các hnh tinh khác từ đó dẫn đến những điều ngạc nhiên không ngờ tới
trong nhiều phơng diện.
Phần đầu quyển sách ny chủ yếu dnh để mô tả điểm hiện đại xác định hon lu
chung khí quyển. Phơng pháp tiếp cận dựa trên những quy luật vật lý có liên quan
với quá trình thuỷ động lực học điều khiển hon lu, hớng tới các quá trình cơ học
xác định chuyển động của khí quyển. Chúng tôi cố gắng biểu diễn bằng những số liệu
quan trắc hon lu thực cũng nh mô hình đơn giản dựa trên các định luật cơ học v
nhiệt động lực học. Những mô hình ny tuy chỉ l mô hình ớc lợng v rất hạn chế
nhng chúng l cẩm nang của nhóm các mô hình cơ bản, cho phép các nh nghiên cứu
một mặt giải thích những kết quả quan trắc của khíquyển thực, mặt khác giải thích
các kết quả phức tạp của mô hình hon lu chung khí quyển. ở cuối chuyên khảo
chúng tôi sẽ trình by những thnh tựu gần đây nhất v chỉ ra tính phức tạp của hon
lu thực v
sự hạn chế của các mô hình đơn giản.
Các chơng từ 1-6 tập trung chủ yếu vo việc xác định quan điểm đối với hon lu
ton cầu sử dụng trên 50 năm nay.
Những định luật vật lý cơ bản đợc biểu diễn bằng ngôn ngữ phù hợp về mặt định
lợng sẽ l nội dung đa ra trong Chơng 1. Chơng 2 thảo luận những kết quả quan
trắc khíquyển quy mô lớn v mô hình dự báo thời tiết mô hình hon lu khíquyển
ton cầu cho ta công cụ hiện đại để nghiên cứu hon lu ton cầu. Cơ sở nhiệt động
lực học đối với hon lu ny l sự đốt nóng không đồng đều của khí quyển, vấn đề ny
đợc trình by trong Chơng 3. Động lực học của chuyển động thể hiện rất rõ ở sự
quay Trái Đất v những nhân tố cơ học khác. Khíquyển duy trì khá khéo léo v để
duy trì vận chuyển nhiệt. Nhng sự thích ứng của khíquyển đối với những quá trình
đốt nóng khác nhau sẽ đợc trình by trong các Chơng 4, 5 v 6.
Các chơng còn lại tập trung vo trình by kết quả gần đây trong hiểu biết của
chúng ta về hon lu ton cầu. Quan điểm kinh điển đối với hon lu l chuyển động
kinh hớng
, tất nhiên đó l sự đơn giản hoá quá lớn. Biến động trong hon lu vĩ
hớng đợc nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây đã nhấn mạnh về sự duy trì
của các quỹ đạo xoáy thuận miền ôn đới v các quá trình phát sinh sóng di, những
rãnh v sống bán vĩnh cửu trong đới gió tây ôn đới. Bất đối xứng trong hon lu theo
chiều vĩ hớng của miền nhiệt đới đóng một vai trò quan trọng hơn vì chúng cho thấy
một phần giới hạn của khả năng dự báo thời tiết ở miền vĩ độ cao trong quy mô thời
gian mùa. Trong chơng ny nhấn mạnh đến sự tơng tác của các quy mô của chuyển
động trong khí quyển. Kết quả cuối cùng l cấu trúc quy mô lớn của hon lu ở mức độ
đáng kể đợc tổ chức do các cấu trúc tức thời qui mô nhỏ hơn v không có quá trình
ngợc lại. Đó l, tiêu đề chủ yếu của Chơng 7.
[...]... thể duy trì đến độ cao rất lớn Thnh phần khí chủ yếu l nitơ v ôxy, argon v khí cacbonic chiếm tỷ lệ nhỏ hơn Các khí khác chỉ chiếm một lợng rất nhỏ trong khí quyển; một số chất khí rất quan trọng qui định tính trong suốt của khí quyển đối với các tần số khác nhau của bức xạ điện từ, một số chất khí khác đóng vai trò quan trọng đối với các đặc tính hoá học của khíquyển Tuy nhiên với mục đích nghiên cứu... của động lực học khíquyển mặc dù vậy để có thể tự đọc cuốn sách ny chúng tôi sẽ dùng những kết quả quan trọng nhất m không cần dẫn giải trong phần mở đầu cuốn sách Những quá trình lớn nhất điều khiển quyển hon lu khíquyển l sự hấp thụ v phát xạ bức xạ điện từ, những quá trình vật lý trong mây, vận chuyển rối trong lớp biên khíquyển (nhóm những quá trình thờng đợc gọi l vật lý khí quyển) Trong khi... cần có sự biến đổi đối với những khu vực có khí áp rất cao v nhiệt độ rất thấp Tuy nhiên, trong khoảng biến đổi nhiệt độ v khí áp thực của khíquyển thì phơng trình ny khá phù hợp Hằng số chất khí R có quan hệ với hằng số chất khí vũ trụ R* bằng công thức sau R R* / m (1.2) trong đó m l trọng lợng trung bình (theo thể tích) của phần tử khí trong hỗn hợp không khí khô Phơng trình trạng thái (1.1) cho... xem xét riêng khíquyển của Trái Đất chúng ta có thể hiểu hon lu của khí quyển Trái Đất nh l một trờng hợp riêng của các trờng hợp đối với các hnh tinh khác của hệ thống Mặt Trời Việc nghiên cứu hon lu ton cầu bao giờ cũng xuất phát từ việc nghiên cứu hệ thống riêng lẻ Bây giờ với khối lợng số liệu không lớn đã có thể tìm hiểu về tất cả các hnh tinh có khíquyển trong hệ Mặt Trời Ngnh khí tợng có thể... p Khí áp pR Khí áp chuẩn (thờng lấy l 1000hPa đối với Trái Đất) ps Khí áp bề mặt Q 1- Nhiệt thêm vo một đơn vị khối lợng đối với một phần tử khí 2- Biến vô hớng tùy ý Q D/Dt do đốt nóng Q Phơng trình ômega tác động, phơng trình (1.77) & (1.78) q Xoáy thế tựa địa chuyển, phơng trình (1.75) qE Xoáy thế Ertel, phơng trình (1.79) R Hằng số chất khí (287Jkg-1K-1 đối với không khí khô) R* Hằng số chất khí. .. bằng với lợng nhiệt thêm vo Đây l biểu thức toán học của định luật thứ nhất của nhiệt động lực học dQ dU dW (1.4) Công sinh ra bởi phần tử khíkhi nó dãn nở chống lại khí áp của không khí xung quanh Giả thiết rằng khí áp của phần tử khí bằng với khí áp của không khí xung quanh (điều ny luôn đúng nếu quá trình dãn nở diễn ra chậm), công sinh ra quan hệ với sự biến đổi thể tích nh sau dW pd (1.5) Do... trình thủy tĩnh (1.32), vế phải của phơng trình luôn luôn âm, do vậy khí áp luôn giảm theo chiều cao Thực tế lấy tích phân từ độ cao z đến (nơi p = 0) ta đợc pz gdz z (1.37) Tức l, khí áp tại một mực bất kỳ trong khí quyển bằng trọng lợng của cột không khí nằm phía trên nó Sự giảm đơn điệu của khí áp theo chiều cao có nghĩa l khí áp có thể đợc dùng lm trục toạ độ thẳng đứng tơng tự nh trục hình... hon lu khí quyển ton cầu v l nguyên nhân hình thnh các hệ thống thời tiết m hệ quả nhiều năm của nó l qui định đặc điểm khí hậu của từng khu vực Sự chuyển hoá nhiệt năng ny sẽ đợc đề cập một cách chi tiết hơn trong Chơng 3 Trong mục ny, sẽ trình by cách biểu diễn định luật thứ nhất dới dạng biểu thức toán Tuy nhiên, trớc hết ta cần xem xét các đặc tính nhiệt động lực của chất khí cấu tạo nên khí quyển. .. thái nhiệt động lực của một phần tử khí đợc xác định bằng một số đặc trng nh: thnh phần cấu tạo, áp suất, mật độ, nhiệt độ, Thực tế, các đặc trng ny không hon ton độc lập với nhau, chúng có mối liên hệ với nhau bằng phơng trình trạng thái của chất khí Giả thiết chỉ có một thnh phần của không khí biến đổi đáng kể, đó l hơi nớc Các chất khí còn lại cấu tạo nên khíquyển đều có một tỷ lệ không đổi, có... trong không khí có thể đợc xác định bằng tỷ hỗn hợp khối lợng của hơi nớc r = v/d, v l lợng hơi nớc trong một đơn vị thể tích v d l lợng không khí khô trong cùng đơn vị thể tích đó Tỷ lệ hỗn hợp bão ho rs l một hm của nhiệt độ v áp suất không khí, có thể đạt giá trị 0,030 ở các khu vực nóng miền nhiệt đới Giá trị đặc trng của rs tại bề mặt l 0,010 Với nhiệt độ khíquyển trung bình l 255K v khí áp trung . bởi phần tử khí khi nó dãn nở chống lại khí áp của không khí xung
quanh. Giả thiết rằng khí áp của phần tử khí bằng với khí áp của không khí xung
quanh. Thnh phần khí chủ yếu l nitơ v ôxy, argon v khí cacbonic
chiếm tỷ lệ nhỏ hơn. Các khí khác chỉ chiếm một lợng rất nhỏ trong khí quyển; một
số chất khí rất