地球大氣層

地球大氣層

氣象學術語
大氣層是在地球引力作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數千公裡的空氣層。[1]氣體密度随離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄。探空火箭在3000公裡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公裡左右。據科學家估算,大氣質量約6000萬億噸,差不多占地球總質量的百萬分之一。按照大氣層的各種氣體體積分數分類,其主要成分包括:氮78%、氧21%、氩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、熱層和外逸層。
    中文名:地球大氣層 外文名:Earth atmosphere 别名: 成分:氮、氧、氩、二氧化碳等 大氣質量:約6000萬億噸

簡介

大氣層又叫大氣圈,地球就被這一層很厚的大氣層包圍着。大氣層的成分主要有氮氣,占78.1%;氧氣占20.9%;氫氣占0.93%;還有少量的二氧化碳、稀有氣體(氦氣、氖氣、氩氣、氪氣、氙氣氣)和水蒸汽。大氣層的空氣密度随高度而減小,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。整個大氣層随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。

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,雲、霧、雨等現象都發生在這一層内,水蒸氣也幾乎都在這一層内存在。這一層的氣溫随高度的增加而降低,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,也在這一層内。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。在平流層内水蒸氣和塵埃很少,并且在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,這裡的空氣已經很稀薄,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。

除此之外,還有兩個特殊的層,即臭氧層和電離層。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,被太陽光的紫外線照射,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

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公裡,在赤道上空為17公裡,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内。

對流層上面,直到高于海平面50公裡這一層,氣流主要表現為水平方向運動,對流現象減弱,這一大氣層叫做“平流層”,又稱“同溫層”。這裡基本上沒有水氣,晴朗無雲,很少發生天氣變化,适于飛機航行。在20~30公裡高處,氧分子在紫外線作用下,形成臭氧層,像一道屏障保護着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公裡,叫做“中間層”,又稱“散逸層”。中間層以上,到離地球表面500公裡,叫做“熱層”。在這兩層内,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,複合機率又少,形成電離層,能導電,反射無線電短波。

熱層頂以上是外大氣層,延伸至距地球表面1000公裡處。這裡的溫度很高,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,這的确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10~12千米以内的這一層空氣,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裡。

在對流層的上面,直到大約50千米高的這一層,叫做平流層。平流層裡的空氣比對流層稀薄得多了,那裡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,這一層内溫度随高度降低。

在80千米以上,到500千米左右這一層的空間,叫做熱層,這一層内溫度很高,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,外面沒有什麼明顯的邊界。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。在這裡空氣極其稀薄。

通常把1000千米之内,即電離層之内作為大氣的高度,即大氣層厚1000千米。

對流層

12km左右(赤道地區18~19km,極地地區8~10km)

貼近地面的最低層,是大氣中最活躍、與人類關系最密切的一層。我們常見的風雨雷電等天氣現象就發生在這一層。該層中溫度随高度的升高逐漸降低。

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。平流層裡的空氣比對流層稀薄得多了,那裡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,這一層内溫度随高度降低。

中間層

80km左右

大氣層的中間層,進入大氣的流星體大部分在中間層燃盡。該層溫度随高度的升高逐漸降低。

熱層

在80千米以上,到500千米左右這一層的空間,叫做熱層,這一層内溫度很高,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,外面沒有什麼明顯的邊界。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。在這裡空氣極其稀薄。

通常把1000千米之内,即電離層之内作為大氣的高度,即大氣層厚1000千米。

作用

大氣是指包圍在地球表面并随地球旋轉的空氣層。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,如水循環、化學和物理風化、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,相當于每平方厘米地球表面包圍1034g空氣。地球總表面積為510100934平方公裡,所以大氣總質量約為5.2×1015噸,相當于地球質量的10-6倍。大氣随高度的增加而逐漸稀薄,50%的質量集中在30km以下的範圍内。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。

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