Trong tầng ion, còn thấy có hiện tượng cực quang, đây là hiện tượng do các dòng những hạt điện tích phóng ra từ những vùng hoạt động ở mặt ngoài của Mặt Trời, khi rơi vào từ trường của T
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐỊA LÝ HỌC PHẦN NHỮNG VẤN ĐỀ ĐỊA LÝ ĐẠI CƯƠNG CHỦ ĐỀ: KHÍ QUYỂN VÀ THUỶ QUYỂN Họ tên học viên: NGUYỄN THÀNH ĐẠT - DLHO834004 NGUYỄN THỊ HƯỜNG - DLHO834005 PHẠM THỊ KIỀU OANH - DLHO834011 PHẠM THỊ HUYỀN TRANG - DLHO834018 Ngành: Địa lý học (DLHO) Giảng viên hướng dẫn: TS TRƯƠNG VĂN TUẤN TP Hồ Chí Minh, Tháng 01/2024 MỤC LỤC CHƯƠNG I – KHÍ QUYỂN Khái niệm khí Thành phần, cấu trúc vai trị khí 2.1 Thành phần 2.2 Cấu trúc 2.3 Vai trò Q trình hình thành phát triển khí 3.1 Q trình hình thành khí 3.2 Quá trình phát triển khí Các đặc trưng khí 4.1 Năng lượng mặt đất khí 4.2 Khí áp, gió hồn lưu khí 11 4.3 Nước khí 20 4.4 Thời tiết khí hậu 22 Hiện trạng khí dự báo tương lai 27 5.1 Hiện trạng khí ngày 27 5.2 Giải pháp 31 CHƯƠNG II – THUỶ QUYỂN 32 Khái niệm 32 Thành phần thuỷ 32 Quá trình hình thành phát triển thủy 33 Tuần hoàn nước Trái Đất 34 Sự phân bố nước Trái đất 35 5.1 Nước bề mặt lục địa 35 5.2 Nước đất (nước ngầm) 38 5.3 Nước biển đại dương 39 Thách thức giải pháp thủy ngày 42 Ô nhiễm nguồn nước 42 Thực trạng ô nhiễm môi trường nước giới 42 Chương I KHÍ QUYỂN Khái niệm khí Xung quanh Trái Đất có lớp khơng khí bao bọc gọi khí quyển, khí tham gia vào vận động Trái Đất Khơng khí khác với đất, đá, nước có khả co giãn mạnh nên mật độ tỉ trọng giảm nhanh theo chiều cao Thành phần, cấu trúc vai trị khí 2.1 Thành phần Một nửa khối lượng khí tập trung từ mặt đất lên đến độ cao khoảng km, 3/4 10 km, 9/10 20 km, từ độ cao 20 km trở lên cịn lại 1/10 khối lượng tồn khí Như vậy, lên cao khơng khí lỗng, đến độ cao khoảng 20.000 km mật độ không khí giảm gần hết, ta xem giới hạn khí quyển, từ trở lên khoảng chân không bao la vô tận Khơng khí khơ sạch, khơng màu sắc, khơng mùi vị cấu tạo hai chất khí Nitơ (N2) Oxy (O2) Thể tích Nitơ chiếm 78%, Oxy chiếm gần 21%, hai chất khí chiếm 99,03%, ngồi cịn có Acgơng (Ar) chiếm 0,93%, Cacbonic (CO2) chiếm 0,03% Các chất khí cịn lại Neon (Ne), Heli (He), Kripton (Kr), Hiđro (H2), Ozon (O3), chiếm 0,01% Tỉ lệ phần trăm không thay đổi theo chiều ngang theo chiều cao khí Riêng Cacbonic Ozon phân bố không không ổn định nguồn gốc phát sinh chúng 2.2 Cấu trúc Kết nghiên cứu cho thấy khí khơng đồng theo chiều thẳng đứng bị phân hoá thành tầng, tầng có đặc điểm riêng a Tầng đối lưu: Bề dày tầng đối lưu từ mặt đất lên đến độ cao 10 – 15 km luôn thay đổi theo thời gian không gian: mùa hè lớn mùa đông, xích đạo (15 – 17 km) lớn cực (8 km) Đại phận (4/5) khối lượng khơng khí khí nằm tầng đối lưu Đặc điểm bật tầng đối lưu nhiệt độ dám cho chiều cao, trung bình 0,6oC/100m, đỉnh tầng đối lưu nhiệt độ tăng dần từ xích đạo (-70oC) đến cực (-55oC) Khơng khí chuyển động mạnh theo chiều thẳng đứng, tất trình vật lý xảy tầng đối lưu có ý nghĩa định đến thời tiết khí hậu mặt đất b Tầng bình lưu: Tầng bình lưu nằm từ giới hạn tầng đối lưu đến độ cao 50 – 60 km Đặc điểm tầng nhiệt độ tăng dần theo chiều cao có lớp Ozon nằm hấp thụ lượng tia tử ngoại nên tích lũy lượng, chuyển động khơng khí theo chiều thẳng đứng yếu hẳn mà thay vào chuyển động ngang chiếm ưu Gió gió tây hướng Gradien khí áp nằm ngang hướng từ xích đạo hai cực, đường đẳng áp thẳng song song khơng có mà sát Hơi nước cịn ít, song độ cao 25 km cịn thấy có mây xà cừ, mây cấu tạo từ hạt nước lạnh c Tầng giữa: Tầng nằm từ giới hạn tầng bình lưu đến độ cao 75 – 80 km, nhiệt độ giảm mạnh theo chiều cao, từ 0oC hạn giảm xuống -75oC giới hạn trên Áp suất khí độ cao 80 km nhỏ 200 lần so với áp suất mặt đất Như vậy, từ mặt đất đến độ cao 80 km chiếm 99,5% khối lượng khí quyển, cịn từ trở lên cịn 0,5% khối lượng khí quyển, nghĩa khơng khí lỗng d Tầng ion: Tầng ion nằm từ giới hạn tầng đến độ cao khoảng 1000 km Ở phần tầng ion, nhiệt độ tăng theo chiều cao, đến độ cao 300 km nhiệt độ lên tới 2000 đến 3000°C nên lớp gọi lớp nhiệt, bên lớp nhiệt độ lại giảm mạnh đạt tới nhiệt độ không gian vũ trụ Trong tầng ion, chất khí bị phân li mạnh thành ion, khả dẫn điện tầng tăng lên 10 – 12 lần so với lớp khơng khí gần mặt đất Tầng ion có khả hấp thụ khúc xạ phản hồi sóng điện từ, mà sóng phát từ địa điểm truyền đến tất địa điểm khác mặt đất Trong tầng ion, cịn thấy có tượng cực quang, tượng dòng hạt điện tích phóng từ vùng hoạt động mặt Mặt Trời, rơi vào từ trường Trái Đất hạt bị lệch hướng xâm nhập chủ yếu vào miền cực Trái Đất gây tượng phát sáng chất khí lớp khí cao (400 – 500 km) mà vùng vĩ độ cao nhìn thấy gọi cực quang e Tầng khuếch tán: Tầng khuếch tán nằm độ cao 1000 km tầng ngồi có khí Giới hạn vào khoảng 20.000 km Đặc điểm tầng có khả làm khuếch tán chất khí vào khơng gian vũ trụ, tốc độ chuyển động chất khí lớn, khơng khí vơ lỗng, cm3 cịn vài nghìn phân tử bị ion hố 2.3 Vai trị a Khí trì sống Trái Đất, cung cấp oxy cần thiết cho q trình hơ hấp Đây vai trò quan trọng hàng đầu khí sống Như bạn biết, tầng khí cấu tạo từ nhiều loại khí khí cần thiết cho trì sống Trái Đất Việc khí cần thiết để người, động vật thực vật thực q trình hơ hấp khiến cho hành tinh sống Đồng nghĩa với tầng khí trì sống lồi người sinh vật khác sinh sống trái đất b Duy trì lớp nước Trái Đất Các tầng khí lớp vỏ bảo vệ Trái Đất trước ảnh hưởng từ bên vũ trụ, cụ thể Mặt Trời Hai lớp khí giữ vai trị quan trọng chịu tác động trực tiếp tầng đối lưu tầng nhiệt Nếu khơng có lớp bảo vệ tầng khí quyển, Trái Đất bị cơng sức nóng Mặt Trời hay vật thể lạ vũ trụ dẫn đến biến hoàn tồn đại dương Tình trạng khơ hạn, thiếu nước nhiệt độ tăng cao đột ngột trì thời gian dài ảnh hưởng nghiêm trọng tới sống người Chính vậy, có mặt tầng khí giống lớp sáp bảo vệ giúp đốt cháy ngăn cản nguy diễn với sống c Tránh tàn phá nặng nề thiên thạch Thiên thạch tác nhân mang đến sức tàn phá khủng khiếp cho toàn trái đất Hiện nay, chưa có kết luận nghiên cứu thức sức cơng phá thiên thạch Tuy nhiên, có mơ dự đốn va chạm chúng với bề mặt trái đất gây sức tàn phá nặng nề tương đương với bom nguyên tử Mỹ với hai thành phố Hiroshima Narasaki Do đó, có mặt tầng khí giúp đẩy lùi tối đa va chạm thiệt hại nghiêm trọng phạm vi cục hay tổng quát d Duy trì nhiệt độ ban đêm cho bề mặt Trái Đất Nếu khơng có khí quyển, Trái Đất chịu tác động trực tiếp yếu tố bên vũ trụ Dẫn đến nhiệt độ ban đêm lạnh khó cân nhiệt độ sống Theo nhiệt độ trung bình Trái Đất 15⁰C cân cố định nhờ vai trị tầng khí Với khả bao bọc giữ nhiệt tốt, khơng có lớp bầu khí để giữ ấm vào ban đêm nhiệt độ dự đốn khoảng – 150 độ C e Cân nhiệt độ Trái Đất Cũng tương tự với nhiệt độ giảm mạnh ban đêm, nhiệt độ Trái Đất đột ngột tăng cao gây tượng “nóng lên tồn cầu” Như biết, nhiệt độ Trái Đất tạo nên cân lượng Mặt Trời Trái Đất Trong lượng Mặt Trời hấp thụ chủ yếu từ bước sóng ngắn dễ dàng qua tầng khí để xuống bề mặt Trái Đất Ngược lại, khí lại có bước sóng dài lượng thấp, nhiều chất khí lại bị giữ lại Do đó, lượng Mặt Trời lấn át hoàn toàn lượng Trái Đất Các tầng khí lớp áo bảo vệ an toàn hỗ trợ tuyệt đối việc làm giảm lượng từ tia nắng gắt khắc nghiệt nhiệt độ f Tạo tầng Ozon dồi dào, chống nguy hại tia cực tím xuống Trái Đất Trong cấu tạo tầng khí tầng bình lưu nơi sở hữu tầng ozon Tầng ozon đóng vai trị quan trọng trì sống Trái Đất, chúng hấp thụ tia cực tím từ xạ Mặt Trời ngăn chặn chúng chiếu trực tiếp xuống Trái Đất Hãy thử tưởng tượng, tầng ozon bị phá hủy đồng nghĩa với việc Trái Đất bị tia UV chiếu trực tiếp gây loại bệnh tật nguy hiểm cho người Có thể khẳng định, tầng ozon lớp khí áo giáp bảo vệ an toàn Trái Đất Tầng ozon hấp thụ tia cực tím giúp tránh tia chiếu thẳng xuống Trái Đất g Mang ảnh hưởng đến dòng hải lưu Những ngun nhân hình thành lên dịng hải lưu tác động khí quyển, xạ Mặt trời, áp suất khí để tạo thủy triều,…Các dịng có tác dụng việc làm tăng trao đổi nước, phân bố lại nhiệt độ, độ muối, gia tăng tính đồng thành phần hóa học nước biển Đồng thời, có ảnh hưởng trực tiếp đến vịng hồn lưu khí khí hậu khu vực Trái Đất Bên cạnh khả dịch chuyển mang theo điện hướng cực ấm h Tăng cường trình quang hợp Một vai trị điển hình tầng khí mang đến sức sống dồi cho loài sinh vật động vật, thực vật người Bầu khí mang đến hệ thống quang hợp, giúp tăng cường trình trao đổi chất loài thực vật Cây cối quang hợp cách hấp thụ trực tiếp khí Cacbonic thải mơi trường khí Oxy, giúp người hơ hấp trì sống Quá trình hình thành phát triển khí 3.1 Q trình hình thành khí Khí Trái Đất phát triển qua nhiều niên đại địa chất với nhiều biến đổi khác gắn liền với lịch sử phát triển Trái đất điều kiện riêng biệt vũ trụ Khí hình thành từ đám mây vũ trụ; sau hình thành nước, chất khí từ lịng Trái Đất lên q trình phân dị trọng lực thông qua hoạt động núi lửa, phun trào macma; từ thuỷ thạch quyển; cuối gắn liền với sinh 3.2 Quá trình phát triển khí 3.2.1 Khí Trái Đất Hyđro Heli nguyên tố phổ biến vũ trụ nên chúng nằm thành phần đám mây bụi nguyên thủy sản sinh Trái Đất Sau Trái đất tiếp tục hun nóng, nhiệt sản sinh nén trọng lực hành tinh phân hủy nguyên tố phóng xạ bên Điều thúc đẩy hai q trình: tiêu tan hydro heli tiết bao manti Trái đất lớp vỏ Hydro - Heli thành lập khí riêng khí tự lịng Trái đất bay Theo ý kiến A.P Vinogradov (một nhà địa hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xơ), khí nhiều có H2O đến CO2, HCl, HF, H2S, N2, NH4, Cl, CH4 (gần giống thành phần khí núi lửa tại) V Xokolov (Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô) cho rằng, khí có H2 NH3, oxi hồn tồn vắng mặt Sự vắng mặt oxi khí thời gian dài xem điều kiện không thuận lợi việc xuất sống; giai đoạn tia tử ngoại, khôngbị hấp thụ phân tử oxi, tới bề mặt Trái đất cách dễ dàng Khoảng 3,5 tỷ năm trước, bề mặt Trái Đất nguội dần để tạo thành lớp vỏ, chủ yếu núi lửa phun trào nham thạch, cacbonic (CO2) amoniac; chứa chủ yếu cacbonic nước, với nitơ chưa có oxi Bầu khí tích khoảng ~100 lần khí Hiệu ứng nhà kính (sinh mật độ cao cacbonic ) cho nhân tố giữ cho Trái Đất khơng bị đóng băng thời điểm Trong vài tỷ năm tiếp theo, nước ngưng tụ để tạo thành mưa đại dương để hịa tan khí cacbonic Dưới tác dụng phân huỷ tia sáng Mặt Trời nước bị phân huỷ thành oxy hydro, oxy tạo tác động với amoniac metan tạo khí nitơ khí cacbonic Quá trình tiếp diễn, lượng hydro nhẹ vào khoảng khơng vũ trụ, khí cịn lại chủ yếu nước, nitơ, cacbonic, oxi 3.2.2 Giai đoạn phát triển khí Giai đoạn chuyển từ điều kiện phi sinh vật sang điều kiện sinh vật, từ điều kiện khử Oxy sang điều kiện Oxy hóa: N2, CO2, CO với tư cách tạp chất thứ yếu; CH4, O2 trở thành phận thành phần lớp vỏ khí Trái Đất Oxy xuất phân giải nguyên tử nước lớp bên khí tác dụng tia tử ngoại Mặt Trời; giải phóng từ hợp chất oxit cấu tạo nên vỏ Trái Đất.Nhưng đại phận Oxy lại oxy hóa khống vật vỏ Trái đất (trong trầm tích tiền Cambri có oxit sắt sunfat canxi) oxy hóa hyđro hợp chất khí Vì vậy, oxy tự khí Quá trình sản sinh khí Oxy chứng minh từ chứng hóa thạch Các chứng vi khuẩn lam (một dạng vi khuẩn có mặt sớm Trái Đất) có mặt khoảng 3,3 tỷ năm trước sinh vật sinh sống quang hợp để sản xuất Oxy Chúng sinh vật chuyển đổi khí từ trạng thái khơng Oxy sang trạng thái có Oxy 3.2.3 Giai đoạn phát triển cuối khí Giai đoạn có liên quan tới xuất sống Trái Đất, liên quan tới xuất chế quang hợp Thực vật xuất Trái Đất với trình quang hợp tạo nên lượng lớn Oxy làm giảm đáng kể nồng độ CO2 khí Khi cối xuất nhiều lượng Oxy tăng lên cách đáng kể (trong lượng dioxide carbon giảm đi) Lượng Oxy tự có nguồn gốc sinh vật tăng lên 6CO2 + 6H2O + Năng lượng BXMT C6H12O6 + 6O2 Sự phát triển mạnh mẽ động, thực vật Trái Đất với phân huỷ xác động, thực vật; phân huỷ yếm khí vi sinh vật làm cho nồng độ khí N2 trongkhí tăng lên nhanh chóng, để đạt tới thành phần khí Oxy giải phóng tương tác với amoniac để tạo nitơ; ngồi vi khuẩn chuyển đổi amoniac thành nitơ 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O Đồng thời với kiện đó, khí hết khí cacbonic Một phận khí cacbonic gia nhập vào vỉa lớn than đá đá cacbonat Sự xuất lớp ozon, loại hình sinh vật sống bảo vệ tốt trước xạ tử ngoại Bầu khí chứa phần lớn khí oxy nitơ bầu khí Các đặc trưng khí 4.1 Năng lượng mặt đất khí 4.1.1 Cân xạ Khí giữ lại nhờ luật hấp dẫn Trái Đất, 4/5 khối lượng khơng khí khí tập trung tầng đối lưu Khí tham gia vào trình làm biến đổi phân bố lại nhiệt mà bề mặt Trái Đất nhận Mặt Trời Trái Đất lúc nhận nhiệt (thu) Mặt Trời nhiệt (chi) Hiệu số thu chi xạ cân xạ Cân xạ Trái Đất bao gồm cân xạ mặt đất khí