纯气体成分主要成分是:氮(N2)占7809%,氧(O2)占2095%,氩(Ar)占093%,二氧化碳(CO2)占003%。除此之外,尚有极少量其他气体,如氖(Ne)占00018%,氦(He)占0000524%,氪(Ke)占00001%,氙(Xe)占000008%,氢(H2)占000005%,臭氧(O3)占0000007%,等等。
这里简要介绍一下几种主要成分。氮(N2)是大气中浓度最大的气体,是地球上生命的基本成分。但是,大气中的氮只有少量参加自然界中的氮循环。氮循环的主要表现是:通过微生物,使氮成为有机化合物,而被固定在土壤和海洋中;又通过细菌作用,使土壤和海洋中的硝酸和亚硝酸还原,再回到大气中去。豆科植物可以通过根瘤菌的作用,直接将大气中的氮改造成为植物体不可缺少的养料。有机物的分解也是使氮回到大气中的途径。人为输送的作用,主要表现在工业用氮作为硝酸的原料;而农业把氮肥投入到土壤中,对氮循环也有不可忽视的影响。
在大气中氧(O2)是浓度仅次于氮(N2)的气体,是地球生命不可缺少的气体。动物和植物都吸入氧,并将它以二氧化碳(CO2)形式呼出,返回大气和海洋中;二氧化碳又通过光合作用,被海洋中的藻类和陆地上的植物吸收,转化为有用的碳水化合物和副产品氧(O2)。根据科学家的估计,海洋中的藻类通过光合作用释放的氧,要占生物用氧的90%。氧在一定程度上参与地球上所有生物的化学循环。尽管地球上自然植被在缩减,化石燃料被不断燃烧,氧的供应减少而消耗增多,但是大气中氧的浓度几乎是稳定的,就是因为海洋藻类释放的氧占有很大比重,起了稳定作用。农业的发展,也使值物吸收二氧化碳和释放氧的能力有所增加。
二氧化碳(CO2)在大气中含量虽然很少,却是大气的重要组成部分,一方面,二氧化碳是植物进行光合作用的基本原料;另一方面,二氧化碳能强烈地吸收和放射辐射波,避免地球一部分辐射能量返回宇宙空间,从而产生温室效应。地球上二氧化碳的主要来源是含碳物质的燃烧,既包括植物燃烧,也包括化石燃料(煤、石油、天然气)的燃烧。动物呼吸和有机体的腐烂,都会产生大量二氧化碳进入到大气中,而植物的光合作用、工业的发展以及森林面积的不断减少等,都会引起大气中二氧化碳有规律的增加。到现在,二氧化碳浓度已增加到340PPm,而且还在以每年1PPm的速度继续增加,使地球温室效应增强,从而导致整个地球变暖,引起人们的广泛关注。
臭氧(O3)是由3个氧原子构成的,它能使闪电后或电气设备周围的空气带有特殊的臭味儿。臭氧是一种有刺激性气味的淡蓝色有毒气体,甚至在低浓度下也容易发生爆炸。地球大气中臭氧的含量虽然很少,但是它能吸收太阳紫外线,使地面上的生命机体避免紫外线的严重损伤。地球有一个薄薄的臭氧层,在距离地表面约10~50公里的范围内,这一层的臭氧含量相当高。
大气层又叫大气圈,地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氢气占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)和水蒸汽。大气层的空气密度随高度而减小,越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上,但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了。
对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5~6℃。动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显,故称对流层。对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在-55℃左右。平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温防高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。
除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米,实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的,使氧分子变成了臭氧。电离层很厚,大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大,我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点,来实现电磁波的远距离通讯。
在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氩093%、二氧化碳003%、氖00018%,此外还有水汽和尘埃等。
根据各层大气的不同特点(如温度、成分及电离程度等),从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层(电离层)和外大气层。
接近地球表面的一层大气层,空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动,叫做“对流层”。它的厚度不一, 其厚度在地球两极上空为8公里,在赤道上空为17公里,是大气中最稠密的一层。大气中的水气几乎都集中于此,是展示风云变幻的“大舞台”:刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。
对流层上面,直到高于海平面50公里这一层,气流主要表现为水平方向运动,对流现象减弱,这一大气层叫做“平流层”,又称“同温层”。这里基本上没有水气,晴朗无云,很少发生天气变化,适于飞机航行。在20~30公里高处,氧分子在紫外线作用下,形成臭氧层,像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击。
平流层以上,到离地球表面85公里,叫做“中间层”,又称“散逸层”。中间层以上,到离地球表面500公里,叫做“热层”。在这两层内,经常会出现许多有趣的天文现象,如极光、流星等。人类还借助于热层,实现短波无线电通信,使远隔重洋的人们相互沟通信息,因为热层的大气因受太阳辐射,温度较高,气体分子或原子大量电离,复合机率又少,形成电离层,能导电,反射无线电短波。
热层顶以上是外大气层,延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高,可达数千度;大气已极其稀薄,其密度为海平面处的一亿亿分之一。
大气层有多厚,这的确是一个很吸引人的问题。人类经过不懈地探索和追求,对大气层的认识越来越清晰了。整个大气层可以分成几个层。
从地面到10~12千米以内的这一层空气,它是大气层最底下的一层,叫做对流层。主要的天气现象,如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。
在对流层的上面,直到大约50千米高的这一层,叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了,那里的水汽和尘埃的含量非常少,所以很少有天气现象了。
从平流层以上到80千米这一层,有人称它为中间层,这一层内温度随高度降低。
在80千米以上,到500千米左右这一层的空间,叫做热层,这一层内温度很高,昼夜变化很大。
从地面以上大约50千米开始,到大约1000千米高的这一层,叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。
在离地面500千米以上的叫外大气层,也叫磁力层,它是大气层的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域,外面没有什么明显的边界。在通常情况下,上部界限在地磁极附近较低,近磁赤道上空在向太阳一侧,约有9~10个地球半径高,换句话说,大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。
通常把1000千米之内,即电离层之内作为大气的高度,即大气层厚1000千米
参考资料:
从地面到10~12千米以内的这一层空气,它是大气层最底下的一层,叫做对流层。主要的天气现象,如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。
在对流层的上面,直到大约50千米高的这一层,叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了,那里的水汽和尘埃的含量非常少,所以很少有天气现象了。
从平流层以上到80千米这一层,有人称它为中间层,这一层内温度随高度降低。
在80千米以上,到500千米左右这一层的空间,叫做热层,这一层内温度很高,昼夜变化很大。
从地面以上大约50千米开始,到大约1000千米高的这一层,叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。
在离地面500千米以上的叫外大气层,也叫磁力层,它是大气层的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域,外面没有什么明显的边界。在通常情况下,上部界限在地磁极附近较低,近磁赤道上空在向太阳一侧,约有9~10个地球半径高,换句话说,大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。
通常把1000千米之内,即电离层之内作为大气的高度,即大气层厚1000千米
火星表面的土壤中含有大量氧化铁,由于长期受紫外线的照射,铁就生成了一层红色和**的氧化物。夸张一点说,火星就像一个生满了锈的世界。由于火星距离太阳比较远,所接收到的太阳辐射能只有地球的43%,因而地面平均温度大约比地球低30多摄氏度,昼夜温差可达上百摄氏度。在火星赤道附近,最高温度可达20℃左右。火星上也存在大气。其主要成份是二氧化碳,约占95%,还有极少量的一氧化碳和水汽。
火星比地球小,赤道半径为3395公里,是地球的一半, 体积不到地球的1/6,质量仅是地球的1/10。 火星的内部和地球一样,也有核、幔、壳的结构。
火星的自转和地球十分相似,自转一周的时间为24小时37分226秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687天,火星的一年约等于地球的两年。
火星有两个卫星。靠近火星的一个叫火卫一,较远的一个叫火卫二。由于火星在希腊神话中被看做是战神阿瑞斯,所以天文学家以阿瑞斯的两个儿子——福波斯和德瑞斯命名它的两颗卫星。
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