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地球大气层
地球大气层
散逸层
(800 km~2000 km至3000 km)
热层
(80至85 km~800 km)
中间层
(50 km~80至85 km)
平流层
(7至11 km~50 km)
对流层
(0 km~7至11 km)

地球大气层,又称大气圈,因重力关系而围绕着地球的一层混合气体,是地球最外部的气体圈层,包围着海洋陆地,大气圈没有确切的上界,在离地表2000-16000公里高空仍有稀薄的气体基本粒子,在地下、土壤和某些岩石中也会有少量气体,它们也可视同大气圈的组成部分,地球大气的主要成分为二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体,这些混合气体即称为空气,地球大气圈气体的总质量约为5.15×1018 千克,相当于地球总质量的百万分之0.86,由于地球引力作用,几乎全部的气体集中在离地面100公里的热层、其中99%在低于25~30公里以内,地球大气的高密度使得地表的气压也相当惊人,海平面每平方米所受空气挤压力高达11公吨,而每立方米的空气质量则可达1.29kg之多。大气层保护地表避免太阳辐射直接照射,尤其是紫外线;也可以减少一天当中极端温差的出现,也是生命作用不可或缺的。

大气的组成

地球早期的大气层与现今的大气层完全不相同,富含火山喷发气体,例如二氧化碳。部分地球大气可能源于太阳系之外。[1]现在的大气层只含有极少量的二氧化碳,而富含氧气。其改变原因是早期的生命形式——微生物体吸入二氧化碳而排出氧气。这些微生物聚集在一起合称为蓝绿藻,依靠光合作用制造能量,它们与早期那些制造氧气的有机体极为类似。

原始大气

推测为甲烷(CH4)、(NH3)、(H2)、(H2O)等所组成。因为火山爆发所喷出的气体是二氧化碳(CO2)、(NH3)、(N2)、二氧化硫(SO2)、甲烷(CH4)、(H2)和水蒸气(H2O),这些气体在地球冷却前飞向空中,等到地球冷却,逃出的气体因重力而覆盖地球形成最原始的大气。其中水蒸气凝结成为水,而二氧化碳、二氧化硫溶于水中变成溶液,因此大气剩下氨、氢和甲烷,这就是人类所认为的原始大气。

1953年,哈罗德·尤里史丹利·米勒完成生命起源的经典实验米勒-尤里实验,发现将甲烷、氨、氢和水的混合经过放电后,会变成许多的有机化合物包含生命必需的成分——氨基酸

早期大气

因地球早期经常火山爆发的缘故,喷发出许多的二氧化碳..、水汽、氮气,故当时大气主要成分为二氧化碳、二氧化硫、水汽、氮气等组成。

现今大气

大气水汽分布图(平均值)

主要成分为二氧化碳等,组成比率因时、地不同,而有所差异,其中以二氧化碳变动率最大。大气不是密度均匀,是以海平面的密度最大,往上密度逐降,大气约50%集中在海拔5.6公里内,约80%集中在海拔13公里以内。目前大气中氧气主要来源有约九成来自水域中的植物所行之光合作用。

气体 占有量(体积比) 对生物的好处
氮气(N2 78.084 % 维持植物生长
氧气(O2 20.946 % 呼吸作用原料,帮助燃烧
氩气(Ar) 0.934 %
二氧化碳(CO2 0.0398 % 光合作用原料,产生温室效应
氖气(Ne) 0.001818 %
氦气(He) 0.000524 % = 5.24 ppm
甲烷(CH4 0.000179 % = 1.79 ppm 产生温室效应
氪气(Kr) 0.000114 % = 1.14 ppm
氢气(H2 0.000055 % = 0.55 ppm
一氧化二氮(N2O) 0.0000325 % = 0.325 ppm
一氧化碳(CO) 0.00001 % = 0.10 ppm
氙气(Xe) 0.000009 % = 0.09 ppm
臭氧(O3 0.000004 % = 0.04 ppm 臭氧若直接与人接触会危害人的身体健康,但是处在高空臭氧层中的臭氧能抵挡对生物有害的紫外线辐射
二氧化氮(NO2 0.000002 % = 0.02 ppm
碘气(I2 0.000001 % = 0.01 ppm
氨气(NH3 -
水汽(H2O) 0 % ~ 4 % 形成天气现象,使生物能够存活,产生温室效应

大气压力

地心引力对地球表面的一群混和气体所作的作用力即为大气压力,故以在地表最大,愈往高处压力愈小。气压在海平面的平均值约1.01×105帕(或称巴斯卡,Pascal,简称Pa,国际单位制中的压力单位,1帕=1牛顿/米2),相当于76公分柱,也就是一般所称的一大气压。

大气压力依高度递减,在低空中每上升5.5公里,压力约减二分之一。

大气层垂直结构

相对其他颜色的光而言,大气中的气体散射蓝色光较多。所以从外层空间来看,地球就有一层蓝色光晕。正是因为如此,天空大多数时候也是蓝色的。

大气层垂直结构大致可分为对流层平流层中间层增温层外气层,分述如下:

对流层

最接近地面的大气层称为对流层,包括大气边界层和自由大气,平均高度约10公里。对流层高度随纬度变化,在赤道最高约为15公里,极地最低约8公里。顾名思义,对流层是对流最旺盛的区域,也是天气现象发生的地方。大气中的水汽,约有80%存在于对流层,因此它也是蒸发、云、雨等最经常出现的区域。平均而言,对流层温度随高度降低,每上升100米,温度下降约0.6℃。

平流层

含有臭氧,具有吸收紫外线功能,保护地球上所有生物的生存和地表免于受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭,又叫同温层。因为在同温层内部的臭氧层有吸收太阳辐射的功能,在此层的气温会随高度增加。

中间层

此层主要成分有臭氧二氧化碳的氧化物,这些部分是由光化学作用引起之产物,故又称:光化层。温度随高度上升而下降。

增温层

又称热气层,空气极稀薄,而离子特别多。温度相当高,且随高度升高而温度升高。

外气层

外太空的起点,含元素中最轻的两种气体:(H)及(He)。

空气污染

在装置硫氧化物过滤器前,这座在新墨西哥州发电厂排放了过量的二氧化硫

指大气中某些物质超过一定的限量,或多出某些物质的现象。空气污染的程度取决于污染源、大气的转移及接受物。

污染源

燃烧石化燃料所产生的物质是空气污染最主要的来源,因为燃烧所产生的二氧化碳若是过多,会引起温室效应。汽车引擎中,汽油燃烧不完全会排放出一氧化碳,当一氧化碳进入肺部,它比氧更容易与血红素形成稳定的化合物,降低血液运送氧气的功能,严重的话会造成窒息死亡。
大气主要污染物之一。当二氧化硫和三氧化硫溶于水中,会形成亚硫酸和硫酸,这是酸雨的主要成分。由于煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃烧时会生成二氧化硫。二氧化硫具有酸性,可与空气中的其他物质反应,生成微小的亚硫酸盐和硫酸盐颗粒。当人体吸入这些颗粒时,它们将聚集于肺部,是呼吸系统症状和疾病、呼吸困难,以及过早死亡的一个原因。

大气的转移

意谓大气减轻空气污染的天然程序;虽然大气能够减轻污染,但有其极限,并不是无止尽的清除。

接受物

指对污染接受的程度,接触污染物的历程很重要,有些生物体内的功能,可以排除某些污染物,然而也有的污染物会积存在身体内,导致生病或死亡。

参考资料

参考书目

相关条目

外部链接


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