地球大氣層

地球大氣層

地球引力作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數千公裏的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄。探空火箭在3000公裏高空仍發現有稀薄大氣,有人認為,大氣層的上界可能延伸到離地面6400公裏左右。據科學家估算,大氣質量約6000萬億噸,差不多佔地球總質量的百萬分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外還有水汽和塵埃等。

自地表起垂直向上,大氣層通常分為5層:對流層、平流層、中間層熱層外逸層

  • 中文名稱
    地球大氣層
  • 外文名稱
    Earth atmosphere
  • 成分
    氮、氧、氬、二氧化碳等

簡介

地球大氣層地球大氣層

大氣層又叫大氣圈地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮氣,佔78.1%;氧氣佔20.9%;氫氣佔0.93%;還有少量的二氧化碳、稀有氣體(氦氣氖氣氬氣氪氣氙氣氡氣)和水蒸汽。大氣層的空氣密度隨高度而減小,越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上,但沒有明顯的界限。整個大氣層隨高度不同表現出不同的特點,分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層,再上面就是星際空間了。

地球大氣層地球大氣層

對流層在大氣層的最低層,緊靠地球表面,其厚度大約為10至20千米。對流層的大氣受地球影響較大,等現象都發生在這一層內,水蒸氣也幾乎都在這一層記憶體在。這一層的氣溫隨高度的增加而降低,大約每升高1000米,溫度下降5~6℃。動、植物的生存,人類的絕大部分活動,也在這一層內。因為這一層的空氣對流很明顯,故稱對流層。對流層以上是平流層,大約距地球表面20至50千米。平流層的空氣比較穩定,大氣是平穩流動的,故稱為平流層。在平流層內水蒸氣和塵埃很少,並且在30千米以下是同溫層,其溫度在-55℃左右。平流層以上是中間層,大約距地球表面50至85千米,這裏的空氣已經很稀薄,突出的特征是氣溫防高度增加而迅速降低,空氣的垂直對流強烈。中間層以上是暖層,大約距地球表面100至800千米。暖層最突出的特征是當太陽光照射時,太陽光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收,因此溫度升高,故稱暖層。散逸層在暖層之上,為帶電粒子所組成。

地球大氣層地球大氣層

除此之外,還有兩個特殊的層,即臭氧層電離層臭氧層距地面20至30千米,實際介于對流層和平流層之間。這一層主要是由于氧分子受太陽光的紫外線的光化作用造成的,使氧分子變成了臭氧。電離層很厚,大約距地球表面80千米以上。電離層是高空中的氣體,被太陽光紫外線照射,電離成帶電荷的正離子和負離子及部分自由電子形成的。電離層對電磁波影響很大,我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點,來實現電磁波的遠距離通訊。

外大氣層

地球大氣層地球大氣層

根據各層大氣的不同特點(如溫度、成分及電離程度等),從地面開始依次分為對流層、平流層、中間層、熱層(電離層)和外大氣層。

接近地球表面的一層大氣層,空氣的移動是以上升氣流和下降氣流為主的對流運動,叫做“對流層”。它的厚度不一, 其厚度在地球兩極上空為8公裏,在赤道上空為17公裏,是大氣中最稠密的一層。大氣中的水氣幾乎都集中于 此,是展示風雲變幻的“大舞台”:刮風、下雨、降雪等天氣現象都是發生在對流層內。

對流層上面,直到高于海平面50公裏這一層,氣流主要表現為水準方向運動,對流現象減弱,這一大氣層叫做“平流層”,又稱“同溫層”。這裏基本上沒有水氣,晴朗無雲,很少發生天氣變化,適于飛機航行。在20~30公裏高處,氧分子在紫外線作用下,形成臭氧層,像一道屏障保護著地球上的生物免受太陽高能粒子的襲擊。

平流層以上,到離地球表面85公裏,叫做“中間層”,又稱“散逸層”。中間層以上,到離地球表面500公裏,叫做“熱層”。在這兩層內,經常會出現許多有趣的天文現象,如極光流星等。人類還借助于熱層,實現短波無線電通信,使遠隔重洋的人們相互溝通信息,因為熱層的大氣因受太陽輻射,溫度較高,氣體分子或原子大量電離,復合機率又少,形成電離層,能導電,反射無線電短波。

地球大氣層地球大氣層

熱層頂以上是外大氣層,延伸至距地球表面1000公裏處。這裏的溫度很高,可達數千度;大氣已極其稀薄,其密度為海平面處的一億億分之一。 大氣層有多厚,這的確是一個很吸引人的問題。人類經過不懈地探索和追求,對大氣層的認識越來越清晰了。整個大氣層可以分成幾個層。

從地面到10~12千米以內的這一層空氣,它是大氣層最底下的一層,叫做對流層。主要的天氣現象,如雲、雨、雪、雹等都發生在這一層裏。

在對流層的上面,直到大約50千米高的這一層,叫做平流層。平流層裏的空氣比對流層稀薄得多了,那裏的水汽和塵埃的含量非常少,所以很少有天氣現象了。

從平流層以上到80千米這一層,有人稱它為中間層,這一層內溫度隨高度降低。

在80千米以上,到500千米左右這一層的空間,叫做熱層,這一層內溫度很高,晝夜變化很大。

地球大氣層地球大氣層

從地面以上大約50千米開始,到大約1000千米高的這一層,叫做電離層。美麗的極光就出現在電離層中。

在離地面500千米以上的叫外大氣層,也叫磁力層,它是大氣層的最外層,是大氣層向星際空間過渡的區域,外面沒有什麽明顯的邊界。在通常情況下,上部界限在地磁極附近較低,近磁赤道上空在向太陽一側,約有9~10個地球半徑高,換句話說,大約有65000千米高。在這裏空氣極其稀薄。 通常把1000千米之內,即電離層之內作為大氣的高度,即大氣層厚1000千米

對流層

從地面到10~12千米以內的這一層空氣,它是大氣層最底下的一層,叫做對流層。主要的天氣現象,如雲、雨、雪、雹等都發生在這一層裏。

平流層

在對流層的上面,直到大約50千米高的這一層,叫做平流層。平流層裏的空氣比對流層稀薄得多了,那裏的水汽和塵埃的含量非常少,所以很少有天氣現象了。

從平流層以上到80千米這一層,有人稱它為中間層,這一層內溫度隨高度降低。

熱層

地球大氣層地球大氣層

在80千米以上,到500千米左右這一層的空間,叫做熱層,這一層內溫度很高,晝夜變化很大。

從地面以上大約50千米開始,到大約1000千米高的這一層,叫做電離層。美麗的極光就出現在電離層中。

在離地面500千米以上的叫外大氣層,也叫磁力層,它是大氣層的最外層,是大氣層向星際空間過渡的區域,外面沒有什麽明顯的邊界。在通常情況下,上部界限在地磁極附近較低,近磁赤道上空在向太陽一側,約有9~10個地球半徑高,換句話說,大約有65000千米高。在這裏空氣極其稀薄。 通常把1000千米之內,即電離層之內作為大氣的高度,即大氣層厚1000千米.

作用

地球大氣層地球大氣層

大氣是指包圍在地球表面並隨地球旋轉的空氣層。它不僅是維持生物因中生命所必需的,而且參與地球表面的各種過程,如水迴圈化學物理風化、陸地上和海洋中的光合作用及腐敗作用等,各種波動、流動和海洋化學也都與大氣活動有關。 地表大氣平均壓力為1個大氣壓,相當于每平方釐米地球表面包圍1034g空氣。地球總表面積為510100934平方公裏,所以大氣總質量約為5.2×1015噸,相當于地球質量的10-6倍。大氣隨高度的增加而逐漸稀薄,50%的質量集中在30km以下的範圍內。高度100km以上,空氣的質量僅是整個大氣圈質量的百萬分之一。

按氣溫垂直分布對大氣分層(熱分層),可以分為以下幾層:

(一)對流層

地球大氣層地球大氣層

對流層是大氣的最低層,其厚度隨緯度和季節而變化。在赤道附近為16-18km;在中緯度地區為l0-12km,兩極附近為8-9km。夏季較厚,冬季較薄。

這一層的顯著特點:—是氣溫隨高度升高而遞減,大約每上升100 m,溫度降低0.6。C。內于貼近地面的空氣受地面發射出來的熱量的影響而膨脹上升,上面冷空氣下降,故在垂直方向上形成強烈的對流,對流層也正是因此而得名;二是密度大,大氣總質量的3/4以上集中在此層。在對流層中,因受地表的影響不同,又可分為兩層。在l-2km以下,受地表的機械、熱力作用強烈,通稱摩擦層,或邊界層,亦稱低層大氣,排人大氣的污染物絕大部分活動在此層。在1-2公裏以上,受地表影響變小,稱為自由大氣層,主要天氣過程如雨、雪、雹的形成均出現在此層。對流層和人類的關系最密切。

(二)平流層

從對流層頂到約50km的大氣層為平流層。在平流層下層,即30—35knl以下,溫度隨高度降低變化較小,氣溫趨于穩定,所以又稱同溫層。在30—35km以上,溫度隨高度升高而升高。

平流層的特點:一是空氣沒有對流運動,平流運動佔顯著優勢;二是空氣比下層稀薄得多,水汽、塵埃的含量甚微,很少出現天氣現象;三是在高約15—35km範圍內,有厚約20km的—層臭氧層,因臭氧具有吸收太陽光短波紫外線的能力,故使平流層的溫度升高。

(三)中間層

從平流層頂到80km高度稱為中間層。這一層空氣更為稀薄,溫度隨高度增加而降低。

地球大氣層地球大氣層

(四)熱層

從80km到約500km稱為熱層。這一層溫度隨高度增加而迅速增加,層內溫度很高,晝夜變化很大,熱層下部尚有少量的水分存在,因此偶爾會出現銀白並微帶青色的夜光雲。

(五)逃逸層

熱層以上的大氣層稱為逃逸層。這層空氣在太陽紫外線和宇宙射線的作用下,大部分分子發生電離;使質子的含量大大超過中性氫原子的含量。逃逸層空氣極為稀薄,其密度幾乎與太空密度相同,故又常稱為外大氣層。由于空氣受地心引力極小,氣體及微粒可以從這層飛出地球致力場進入太空。逃逸層是地球大氣的最外層,該層的上界在哪裏還沒有一致的看法。實際上地球大氣與星際空間並沒有截然的界限。逃逸層的溫度隨高度增加而略有增加。

如果大氣層消失,地球水份將會一夜之間化為烏有,生命便會枯竭,地球就會跟月球火星一樣,隻剩下一塊岩石。 因為有了大氣層,鎖住了氧氣的泄漏;因為有了大氣層,將流星隕石阻擋在大氣層外或將它們燒毀在大氣層中。所以,世界萬物因氣而生,因氣而命,因氣而形,因氣而動。

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