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气圈 编辑
气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,它包围着海洋和陆地,是自然环境的重要组成部分。
中文名:气圈
外文名:aerosphere
别名:大气或大气层
定义:自然环境的重要组成部分
主要成分:氮、氧、氩等
影响:对生物圈具有重要影响
气圈
气圈指围绕地球的空气的整体,是地球外圈中最外部的气体圈层,它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界,在2000~16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下,土壤和某些岩石中也会有少量空气,它们也可认为是大气圈的一个组成部分。气圈是自然环境的重要组成部分。厚厚的大气,好像地球的外衣,保护着地球的“体温”,使其变化不至过于剧烈。地面上的水蒸发成水汽进入大气;大气中的水汽又凝结成雨、雪等降落地面,使得地球上的水循环不止。增温、降温、刮风、下雨等大气现象,在漫长的地质年代里,不断地改变着地球表面的形态。可见,大气对地球表面的许多自然现象都产生着重大的影响。大气对生物界和人类的影响更为深刻,地球上一切生物的生命活动都离不开大气。大气圈对人类和各种动、植物的生存和成长具有极其重要的作用。
第一,大气是维持人体生命活动的第一需要,人可以几日不食不眠,但不可以几分钟不呼吸,停止了呼吸就意味着生命体的死亡。同样,各种生物体也需要呼吸。植物的光合作用也离不开大气的介入。
第二,大气的存在为人类和各种生物体提供了适宜的生存条件,地球如果没有大气圈这个忠诚的卫士,那么,白天太阳可将地球附近的地面蒸烤到80°C以上,晚上又会降到-100°C。一天之内近200°C的温差,什么生物和植物能够残存呢?
第三,大气层遮挡了一些对人体有害的射线,如紫外线、X射线及其它宇宙射线,这些射线是诱发皮肤癌、白血病等一些疑难杂症的凶手。第四,消除、减轻了来自星际间的流星对地球的袭击,起到了保护伞的作用。宇宙中有大量的冰球,穿越大气层后,小的就溶化掉了,大的也磨损了许多,只有少量的陨冰碎块能落到地球表面。另外,其他星球相撞后产生的碎片有时也会飞向地球,但经过大气层的消磨后,到达地球的陨石数量已微乎其微。
地壳形成以后,在古老的地质年代,地壳内部又因放射性元素的不断发热,造成地层的大调整,使地壳的某些地方发生褶皱和断层。包含在岩石内的一些气体被释放出来,这时大气有了水蒸气,他们中的一部分被分解为氢和氧。一部分甲烷中的碳与氢结合为二氧化碳,这样大气圈内的空气,主要成分就变味水蒸气、氮、二氧化碳和氧了。
地球上的动植物增多后,当动物的分辨腐烂时,蛋白质的一部分变为氨和铵盐,另一部分直接分解成氦,通过硝化细菌和脱氧细菌的作用,变为气体氦,进入大气。这就是大气圈的组成部分了。
大气圈的构成成分主要有氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氩气占0.93%;还有少量的二氧化碳、稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)和水蒸气。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克,相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用,几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内,其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。
随着人们发明的升空工具的不断先进,如从风筝、气球到飞机、火箭、宇宙飞船和人造地球卫星,升空高度越来越高,“不知天高地厚”的时代已经成为过去,人们对大气层的认识逐步科学化。由于空气具有可压缩性,受地心引力的作用,空气在垂直方向上的分布很不均匀,绝大部分都分布在大气底层,离开地面越高则越稀薄。世界气象组织将大气圈自下而上在垂直方向上分成5层,以便更好地研究大气。气象工作者按照气温和空气运动的特点,把大气圈分为为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
对流层
对流层,从地面向上约10千米左右的范围,为大气的最底层。最上层的顶叫对流层顶。对流层的厚度随着季节和纬度而不同,夏季比冬天厚,低纬度地区比高纬度地区厚。在该层中,大气温度随高度增加而下降,到上面温度约-50~-70°C左右。在这层中,集中了大气质量的80%和几乎全部的水汽,空气上窜下跳,活动激烈,形成了多种多样的复杂天气,风、云、雨、雪、露、雹和雷等多发生在这一层,故有人也称之为气象层,对人类生活和军事活动影响最大。
平流层
(2)平流层,从对流层顶向上约50~55千米范围。该层中温度不再下降,底部几乎无大变化,然后随高度增加而升温,到平流层顶部温度可达0°C以上。平流层中臭氧较多,在25千米处分布着臭氧层,强烈吸收着紫外线,保护着地球上的各种生物免遭伤害。这一层中空气成分稳定,水汽和尘埃含量很少,所以这里经常晴空万里,能见度好,适合飞机尤其是军用侦察机和歼击机飞行。
中层
(3)中层,从平流层顶向上约80~85千米的范围。该层中,温度随高度上升而迅速降低,到顶部可降至-83°C以下。垂直对流现象强烈,黄昏时分偶尔出现银白色光亮的“夜光云”。
热层
(4)热层,从中层顶向上约250~500千米的范围。因直接太阳辐射而获得热量,因此,温度随高度增加而升高,热层顶部白天温度可达1000~2000°C,夜间最低也在200°C。热层空气非常稀薄,而且处于高度电离状态,能反射电磁波,故对远距离无线电通信具有重要作用。
外层
外逸层,大气圈的最外层,一般距地面500千米以上,也叫散逸层、逃逸层或外层。这层远离地球,受到的地球引力很小,加上空气特别稀薄,温度高达几千度,气体分子之间相互碰撞的机会很小,气体分子可谓“天马行空”、“独来独往”,有些向上运动的分子,经常摆脱地球的束缚,逃逸到其它星际空间中去。
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