Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 10

Khí quyển của các hành tinh & các hệ thống chất lỏng và chất khí khác 10.1 Các ảnh h-ởng chủ yếu đối với các hoàn l-u hành tinh Cho đến gần đây, nghiên cứu hoàn l-u toàn cầu đã đ-ợc giới hạn trong hoàn l-u của một hệ thống đơn, hoàn l-u khí quyển Trái Đất. Trong các ch-ơng trên của chuyên khảo này, chúng tôi cũng đã tập trung chú ý vào Trái Đất, minh hoạ sự vận chuyển h-ớng cực và vận chuyển lên cao của nhiệt sinh ra động năng liên quan nh- thế nào với...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 10 Ch−¬ng 10. KhÝ quyÓn cña c¸c hμnh tinh & c¸c hÖ thèng chÊt láng vμ chÊt khÝ kh¸c 10.1 C¸c ¶nh h−ëng chñ yÕu ®èi víi c¸c hoμn l−u hμnh tinh Cho ®Õn gÇn ®©y, nghiªn cøu hoμn l−u toμn cÇu ®· ®−îc giíi h¹n trong hoμn l−u cña mét hÖ thèng ®¬n, hoμn l−u khÝ quyÓn Tr¸i §Êt. Trong c¸c ch−¬ng trªn cña chuyªn kh¶o nμy, chóng t«i còng ®· tËp trung chó ý vμo Tr¸i §Êt, minh ho¹ sù vËn chuyÓn h−íng cùc vμ vËn chuyÓn lªn cao cña nhiÖt sinh ra ®éng n¨ng liªn quan nh− thÕ nμo víi hoμn l−u khÝ quyÓn quan tr¾c ®−îc. Chóng t«i ®· m« t¶ mét sè cÊu tróc trong ®ã dßng nhiÖt nμy cã thÓ tham gia vμo hoμn l−u bÊt ®èi xøng trôc cña vßng hoμn l−u Hadley ë c¸c vÜ ®é thÊp vμ c¸c sãng bÊt æn ®Þnh tμ ¸p ë miÒn «n ®íi. C¸c qui luËt nμy kh«ng chØ ®óng ®èi víi hÖ thèng Tr¸i §Êt. Trong ch−¬ng nμy, ta sÏ xem xÐt c¸c vßng hoμn l−u vËn chuyÓn nhiÖt quan tr¾c ®−îc ®èi víi khÝ quyÓn cña Tr¸i §Êt cã ý nghÜa tæng qu¸t nh− thÕ nμo, vμ c¸c vßng hoμn l−u nμy cã thÓ ®−îc biÕn ®æi nh− thÕ nμo trong c¸c tr−êng hîp kh¸c nhau. VÊn ®Ò nμy ®· ®−îc ®Þnh h×nh râ rμng h¬n trong h¬n 20 n¨m qua, khi trong nghiªn cøu vÒ khÝ quyÓn hμnh tinh ®· cã nh÷ng thμnh tùu ®¸ng kÓ. Ngμy nay c¸c con tμu vò trô ®· tõng ®Õn th¨m tÊt c¶ c¸c hμnh tinh cã khÝ quyÓn thuéc hÖ MÆt Trêi ngo¹i trõ Sao Diªm V−¬ng, hμnh tinh nμy cã thÓ cã khÝ quyÓn. Trong tr−êng hîp Sao Kim vμ Sao Ho¶, c¸c tham sè khÝ t−îng ®−îc ®o trùc tiÕp bæ sung thªm cho c¸c sè liÖu ®−îc ®o tõ xa th«ng th−êng. Trong nh÷ng n¨m tíi, chóng ta cã kÕ ho¹ch th¨m dß vμ ®o trùc tiÕp c¸c khÝ quyÓn kh¸c, bao gåm c¶ Sao Méc vμ hμnh tinh Titan. C¸c quan tr¾c tõ Tr¸i §Êt vμ c¸c nghiªn cøu m« pháng trªn m¸y tÝnh ®· gióp ta gi¶i thÝch vμ më réng c¸c th¸m s¸t nμy. B»ng c¸ch ®èi chiÕu vμ so s¸nh tr¹ng th¸i kh¸c nhau cña khÝ quyÓn c¸c hμnh tinh, vÊn ®Ò ®ã ®· thùc sù chÝn muåi vμ trë nªn cã tÝnh khoa häc. B¶ng 10.1 tæng kÕt c¸c yÕu tè vËt lý ®ã cña c¸c hμnh tinh víi mËt ®é khÝ quyÓn phï hîp víi ®éng lùc häc cña c¸c hoμn l−u khÝ quyÓn cña chóng. Ta thÊy ë ®©y b¸n kÝnh vμ mËt ®é cã kho¶ng biÕn ®éng rÊt réng, do ®ã gia tèc träng tr−êng bÒ mÆt còng cã kho¶ng dao ®éng lín. Mét tham sè quan träng n÷a ®ã lμ tèc ®é quay ; tèc ®é nμy cÇn ®−îc so s¸nh víi chu kú quü ®¹o S ®Ó ®¸nh gi¸ quy m« thêi gian cña c¸c hiÖu øng mïa. Tæng l−îng bøc x¹ nhËn ®−îc tõ MÆt trêi tû lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng kho¶ng c¸ch tõ hμnh tinh ®Õn mÆt trêi. Do ®ã, nã thay ®æi nhiÒu h¬n so víi c¸c tham sè kh¸c trong B¶ng 10.1. B¶ng 10.1 C¸c ®Æc tÝnh vËt lý cña c¸c hµnh tinh cã khÝ quyÓn  (10-5s-1) S(n¨m) a(106m) g(ms-2) S(Wm-2) Hµnh tinh Sao Kim (Venus) 6,05 8,60 2620 0,77 0,030 0,615 Tr¸i §Êt (Earth) 6,37 9,81 1370 0,29 7,29 1,00 - 281 - Sao Háa (Mars) 3,40 3,72 590 0,15 7,09 1,88 Sao Méc (Jupiter) 71,4 22,88 50,6 0,45 17,57 11,86 Sao Thæ (Saturn) 60,0 9,05 15,1 0,61 16,34 29,5 Sao Titan (Titan) 2,56 1,44 15,1 0,21 0,456 29,5 Sao Thiªn V−¬ng 26,15 7,77 3,72 0,37 11,26 84,0 (Uranus) Sao H¶I V−¬ng 24,75 11,00 1,52 0,37 11,05 165 (Neptune) Sao Diªm V−¬ng (1,5) (4,3) 0,88 (0,3) 1,14 2,48 (Pluto) B¶ng 10.2 cho ta sè liÖu vÒ khèi l−îng, nhiÖt ®é vμ thμnh phÇn cña khÝ quyÓn. Trong chuyªn kh¶o nμy, sÏ kh«ng th¶o luËn ®Õn tÝnh phøc t¹p vμ c¸c vÊn ®Ò ®¸ng quan t©m vÒ cÊu t¹o ho¸ häc vμ sù t¹o thμnh cña khÝ quyÓn. T−¬ng tù, c¸c tÝnh chÊt vËn chuyÓn bøc x¹ cña khÝ quyÓn còng kh«ng ®−îc th¶o luËn chi tiÕt, nh−ng sÏ ®−îc coi nh− lμ nh©n tè nguån vμ trung t©m tiªu t¸n nhiÖt, chi phèi chuyÓn ®éng cña khÝ quyÓn. ChØ cã c¸c chÊt xóc t¸c ®ãng gãp ®¸ng kÓ vμo träng l−îng ph©n tö trung b×nh míi ®−îc liÖt kª trªn B¶ng 10.2. §ã kh«ng ph¶i lμ nh÷ng khÝ ho¹t ®éng bøc x¹ tÝch cùc x¸c ®Þnh cÊu tróc nhiÖt. VÝ dô, CO2, h¬i n−íc, «zon lμ c¸c chÊt vËn chuyÓn bøc x¹ cña khÝ quyÓn Tr¸i §Êt vμ nã bÞ thay ®æi ®¸ng kÓ bëi c¸c chÊt xóc t¸c nh− mªtan (CH4). C¸c khÝ nμy nhá, chØ chiÕm kho¶ng h¬n 1% khèi l−îng khÝ quyÓn. KhÝ ¸p vμ nhiÖt ®é bÒ mÆt trong khÝ quyÓn ®−îc cho ë n¬i cã thÓ. Trong tr−êng hîp khÝ quyÓn cã ®é dμy lín nh− Sao Méc, Sao Thæ, Sao Thiªn V−¬ng vμ Sao H¶i V−¬ng, nhiÖt ®é vμ khÝ ¸p ®−îc cho t¹i c¸c ®Ønh m©y cã thÓ nh×n thÊy. H»ng sè thêi gian bøc x¹ E ®−îc −íc l−îng cho mçi khÝ quyÓn b»ng c¸ch sö dông ph−¬ng tr×nh (3.11). Nã ®−îc tÝnh khi biÕt gi¸ trÞ khÝ ¸p bÒ mÆt hay khÝ ¸p t¹i ®Ønh m©y vμ ng−îc l¹i. Tuy nhiªn, nÕu phÇn lín ¸nh s¸ng mÆt trêi bÞ hÊp thô trong c¸c líp máng ë phÇn trªn khÝ quyÓn th× c¸c líp ho¹t ®éng bøc x¹ m¹nh cña khÝ q ...