气圈

汉语词语

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。

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。

重要性

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。

形成过程

当地球刚刚由星际物质凝聚成疏松的地球团时，空气不仅仅包围在地球表面，而且也渗透在地球内部。那时的空气成分主要以氢为主，约占整个气体成分的百分之90，此外，还有一些水汽、甲烷、氦及一些惰性气体。以后，由于地心引力的作用，这个疏松的地球团就逐渐收缩变小。于是，包含在地球内部的空气就被排挤出来，散逸到宇宙太空中去。到地球团收缩到一定程度后，收缩的速度变渐渐变慢，与此同时，地球的温度也渐渐降低，地壳便开始凝固起来。最后被排挤出来的一部分空气，就被地心引力拉住包围在地球的表面，形成了大气层。

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。

构成成分

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。

范围

大气圈的范围十分广阔,水平方向上笼罩着整个地球,垂直方向上的厚度超过了地球上最高山峰喜马拉雅山珠穆朗玛峰的高度和海洋中最深点马里亚那海沟的深度。大气圈的底界为地球表面,上界到底在哪,还难以下结论,过去曾把向太阳一侧的磁层顶高度(距地面约576千米)作为大气圈的上界。据科学家的最新研究成果表明,大气圈的上界已与行星星际气体逐渐融合在一起,因此,上界的界限比较模糊。人类活动的范围还仅仅局限于大气圈的底层,风、云、雨、雪等各种天气现象一般发生在20千米以下的大气圈中。

构造

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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