地球大气层由什么构成

地球大气层由什么构成
地球大气层由什么构成

地球大气层由什么构成
简介
　　大气层
　　对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米.对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在.这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5～6℃.动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内.因为这一层的空气对流很明显,故称对流层.对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米.平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层.在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在－55℃左右,温度基本不变,在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高.平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温随高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈.中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米.暖层最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层.散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成. 大气层
　　除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层.臭氧层距地面20至30千米,实际介于对流层和平流层之间.这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的,使氧分子变成了臭氧.电离层很厚,大约距地球表面80千米以上.电离层是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离层由带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的.电离层对电磁波影响很大,我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点,来实现电磁波的远距离通讯.
　　编辑本段形成
　　在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层.气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄.探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右.据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一,其中包括：氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外还有水汽和尘埃等气溶胶及大粒度悬浮颗粒.由于地磁场的保护作用,使得大气层在太阳风及宇宙高能射线流的刮蚀作用下得以保存. 根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等）,从地面开始依次分为对流层、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层.
　　编辑本段对流层
　　大气层
　　对流层(Troposphere) 接近地球表面的一层大气层,空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动,叫做“对流层”.平均厚度约为12km,它的厚度不一, 其厚度在地球两极上空为8公里,在赤道上空为17公里,是大气中最稠密的一层,总质量占大气层的四分之三还要多.大气中的水汽几乎都集中于此,是展示风云变幻的“大舞台”：刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内.对流层最显著的特点是有强烈的对流运动. 该层有如下特点： （1）温度随高度的增加而降低：这是因为该层不能直接吸收太阳的短波辐射,但能吸收地面反射的长波辐射而从下垫面加热大气.因而靠近地面的空气受热多,远离地面的空气受热少.每升高1km,气温约下降6.5度. （2）空气对流：因为岩石圈与水圈的表面被太阳晒热,而热辐射将下层空气烤热,冷热空气发生垂直对流,又由于地面有海陆之分、昼夜之别以及纬度高低之差,因而不同地区温度也有差别,这就形成了空气的水平运动. （3）温度、湿度等各要素水平分布不均匀：大气与地表接触,水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层,故该层中除气流做垂直和水平运动外,化学过程十分活跃,并伴随气团变冷或变热,水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、雾等一系列天气现象.
　　编辑本段平流层
　　大气层
　　平流层(Stratosphere) 对流层上面,直到高于海平面50公里这一层,气流主要表现为水平方向运动,对流现象减弱,这一大气层叫做“平流层”,又称“同温层”.这里基本上没有水汽,晴朗无云,很少发生天气变化,适于飞机航行.在20～30公里高处,氧分子在紫外线作用下,形成臭氧层,像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的袭击.
　　编辑本段中间层
　　大气层中的人类活动示意图
　　中间层（Mesosphere） 平流层以上,到离地球表面85公里,叫做“中间层”.中间层以上,到离地球表面500公里,叫做“热层”.在这两层内,经常会出现许多有趣的天文现象,如极光、流星等.人类还借助于热层,实现短波无线电通信,使远隔重洋的人们相互沟通信息,因为热层的大气因受太阳辐射,温度较高,气体分子或原子大量电离,复合机率又少,形成电离层,能导电,反射无线电短波.该层的下部温度随高度的变化很小,上部的温度随高度的变化升高. 又称中层.自平流层顶到85千米之间的大气层. 该层内因臭氧含量低,同时,能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收,所以温度垂直递减率很大,对流运动强盛.中间层顶附近的温度约为190度；空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离,习惯上称为电离层的D层；有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云出现. 物质组成：氮气和氧气为主,几乎没有臭氧.该层的60-90公里高度上,有一个只有在白天出现的电离层,叫做D层.
　　编辑本段电离层
　　电离层（Ionosphere） 电离层是地球大气的一个电离区域.60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态,电离层是部分电离的大气区域,完全电离的大气区域称磁层.也有人把整个电离的大气称为电离层,这样就把磁层看作电离层的一部分.除地球外,金星、火星和木星都有电离层.电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域,其中存在相当多的自由电子和离子,能使无线电波改变传播速 极光
　　度,发生折射、反射和散射,产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收. 在电离作用产生自由电子的同时,电子和正离子之间碰撞复合,以及电子附着在中性分子和原子上,会引起自由电子的消失.大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵,以及气体本身的扩散等因素,引起自由电子的迁移.在55公里高度以下的区域中,大气相对稠密,碰撞频繁,自由电子消失很快,气体保持不导电性质.在电离层顶部,大气异常稀薄,电离的迁移运动主要受地球磁场的控制,称为磁层. 电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示.但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布.电子密度（或称电子浓度）是指单位体积的自由电子数,随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关.电离层内任一点上的电子密度,决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应.在不同区域,三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异.
　　编辑本段暖热层
　　暖（热）层(Thermosphere) 又名电离层,中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米.暖层最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层.散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成. 暖层的特点是,气温随高度增加而增加,在300公里高度时,气温可达1000℃以上,虽然比铅、锌、锡、锑、镁、钙、铝、银等金属的熔点可能还要高,但由于这里空气稀薄并不会真的感到很热.本层之所以有高温,主要是因为所有的波长小于0.175μm的太阳紫外线辐射,都被暖层气体所吸收.暖层中的氮（N2）、氧（O2）和氧原子（O）气体成分,在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下,已处于高度电离状态,所以也把暖层称作“电离层”.其中100～120公里间的E层和200～400公里间的F层,以及介于中间层和暖层之间,只在白天出现,高度大致为80公里的D层,电离程度都较强烈.电离层的存在,对反射无线电波具有重要意义.人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号,就是和大气层有此电离层有关.
　　编辑本段外层
　　大气层
　　外层(Exosphere) 又名散逸层,热层顶以上是外大气层,延伸至距地球表面1000公里处.这里的温度很高,可达数千度；大气已极其稀薄,其密度为海平面处的一亿亿分之一. 大气层有多厚,这的确是一个很吸引人的问题.人类经过不懈地探索和追求,对大气层的认识越来越清晰了.整个大气层可以分成几个层. 从地面到10~12千米以内的这一层空气,它是大气层最底下的一层,叫做对流层.主要的天气现象,如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里. 在对流层的上面,直到大约50千米高的这一层,叫做平流层.平流层里的空气比对流层稀薄得多了,那里的水汽和尘埃的含量非常少,所以很少有天气现象了. 从平流层以上到80千米这一层,有人称它为中间层,这一层内温度随高度降低. 在80千米以上,到500千米左右这一层的空间,叫做热层,这一层内温度很高,昼夜变化很大. 太阳风与地磁场
　　从地面以上大约50千米开始,到大约1000千米高的这一层,叫做电离层.美丽的极光就出现在电离层中. 在离地面500千米以上的叫外大气层,也叫磁力层,它是大气层的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域,外面没有什么明显的边界.在通常情况下,上部界限在地磁极附近较低,近磁赤道上空在向太阳一侧,约有9~10个地球半径高,换句话说,大约有65000千米高.在这里空气极其稀薄. 通常把1000千米之内,即电离层之内作为大气的高度,即大气层厚1000千米 .
　　编辑本段大气圈的化学演化
　　地球大气圈的成分和各组分的分压有着极其复杂的演化过程.地球不同于金星和火星.金星的质量近于地球,由于距太阳较近,表面温度高,内部除气所产生的水蒸气不能在表面凝结成水圈,CO2、SO2、H2S、NO、NO2等积累滞留在大气圈内形成稠密的CO2大气圈.火星距太阳较地球远,表面温度低,加之质量较小,气体易于逃逸,火星内部除气过程释出的气体,不能凝结成水体,只能形成极稀薄的CO2大气圈.地球的大气圈、水圈、生物圈和岩石圈具有协调的形成和演化过程.地球内部除气作用释出的主要气体为水蒸气、CO2、CO、HCl、CI2、HF、HBr、H2S、S、SO2、N2、H2、H、O2、CH4、NH3和稀有气体等.O2主要来源于水蒸气的光化学分解和绿色植物的光合作用.地球内部物质的熔融除气过程,大约共释放1.74×1018吨挥发性物质,其中CO2约1.22×1015吨.地球初始的大气圈属于具有火山气体成分的强还原性大气圈.通过水蒸气的凝结,原始的海洋水成为强酸性水体.随着海洋水体的增大,大气圈中CO2的积累,太古宙的地球大气圈演化为CO2-火山气体大气圈.随着水圈中碳酸盐的沉积,大气圈中CO2分压降低,演化为元古宙的弱氧化的CO2大气圈.显生宙生物的繁殖,碳酸盐沉积量的增长和植物的出现,CO2大气圈逐步演化为现今的N2-O2大气圈. 人类的活动使地球大气圈中CO2含量明显增加,每年通过煤和石油的燃烧产生的CO2总量为6.2×109吨,相当于现今大气圈中CO2含量的1/250.温室效应的增长,臭氧层的破坏,一系列环境生态的恶化,对人类的生存环境提出了严重的挑战.“全球变化——地圈和生物圈十年”计划已成为当代科学研究的焦点,全世界的科学家将为人类生存环境的演化和预测提出科学对策. 层序 高度 温度分布变化
　　对流层 0~17千米 随着高度的增加而降低
　　平流层 17~50千米 随着高度的增加而升高
　　中间层 50~80千米 随着高度的增加而降低
　　暖层 80~500千米 随着高度的增加而升高
　　外层 500~1000千米 随着高度的增加而升高