大气的组成成分及主要作用

大气层可分为几个层，对流层、平流层、中间层、热层、电离层，而对我们关系最密切的是从10-12公里以内的这一层空气对流层，主要天气现象云、雨、雪、雹等都发生在这一层里，而北极光出现在离地面80-500公里这些区域里，500公里以上叫外大气层，也叫磁力层，是大气层向星际空间过渡的区域。

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

大气的组成，在120公里以下的高空中，大气的主要组成为：氮分子占7800%（N2）和氧分子占（O2）2025%的均匀混合体，其次为093%的氩（Ar）与003%的二氧化碳（CO2）。

再其次的组成元素（按含量的递减而排列）为氖、氦、氪、氙、氢、氯、氧化亚氮、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、氨、一氧化氮及碘。

二氧化碳及臭氧在大气中的含量虽然很少，但它们确是大气中之重要成分，因为二氧化碳可保持环境温度，臭氧则可防止太阳的某种有害人类之短波辐射至地面。

大气中的水蒸汽及微尘之含量，则是随高度之增加而降低，它们对于大气之变化，都有重要的作用。

它们可使天气有雨、云、雾等的变化。

大气组成元素的分布，在120公里以上的高空，随原子量的不同而异。

在120公里以下的高空，大气组成为氮分子及氧分子的混合气体；由120公里至1000公里，氧原子占主要位置；1000至2500公里为氮层，2500公里以上的太空中为氢气，而且氢气由此一直延伸至星际太空中。

组成大气的各种气体和微粒。包括干洁空气，水蒸气，尘埃。

大气的物质组成：地球上的大气，有氮、氧、氩等常定的气体成分，有二氧化碳、一氧化二氮等含量大体上比较固定的气体成分，也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等变化很大的气体成分。其中还常悬浮有尘埃、烟粒、盐粒、水滴、冰晶、花粉、孢子、细菌等固体和液体的气溶胶粒子。 具体成分是：氮(%78084) 氧(%20946) 氩(%0934) 水汽（%025）二氧化碳(%0032) 氖(%00018) 氦(%000052) 甲烷(%00002) 氪(%00001) 氢(%000005) 氙(%0000008) 臭氧(%0000001) 其他(%0001421)

￣￣摘自

大气中的成分很多，其中氮气最多。氮是组成氨基酸的物质，氨基酸组成了蛋白质，所以说氮是生命的组成成分。大气中的氮气和氧气能形成一氧化氮，经雨水吸收进入土壤，在土中形成硝酸盐，它就是植物生长所需的氮肥。没有氧气，人类和喜氧生物无法生存。

太阳光中的紫外线，如果大量到达地面，能够破坏人体和生物的细胞。而大气中的臭氧可以吸收掉大部分紫外线。绿色植物为人类和动物提供了大量的食物，但绿色植物没有二氧化碳就不能生长。大气中水汽的存在，使天空变得绚丽多彩，没有水汽，云雾、雷电、华晕、彩虹等天气现象都将不复存在。水汽变成雨水，滋润田野。大气中的微尘能帮助水汽凝结成水滴，从而形成云和雾。这些绝非人力所为，只有顺应了这种天地自然的规律才是人类未来生存的最佳选择。因为没有大气，就没有生命。

大气层的成分主要有氮气，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。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。

大气的物质组成：地球上的大气，有氮、氧、氩等常定的气体成分，有二氧化碳、一氧化二氮等含量大体上比较固定的气体成分，也有水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等变化很大的气体成分。

二氧化碳（carbondioxide），一种碳氧化合物，化学式为CO2，化学式量为440095，常温常压下是一种无色无味或无色无嗅（嗅不出味道）而略有酸味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一（占大气总体积的003%-004%）。

地球大气由多种气体以及悬浮其中的液态和固体颗粒组成，如表231所示，其中氮（N2）、氧（O2）和氩（Ar）合计占大气总体积的9996%，二氧化碳（CO2）稍多，其他含量甚少，水汽的含量变化较大，与自然界温度，压力密切相关。

由于地球表面的不均匀，且其环绕太阳进行公转和自转，在太阳辐射作用下，大气中存在着局部空气的垂直运动、水平运动、湍流运动以及分子间的扩散、对流。使不同高度、不同地区的气体得以进行交换和混合，因此从地面向上到90 km处，除水汽和臭氧之外，其他成分之间的比例关系保持不变。大约从80 km高度开始，由于太阳光中紫外线的作用，空气中的氧和氮的分子开始离解，约100 km以上氧分子几乎全部离解为氧原子。约250 km以上氮也全部离解为原子。

大气压（p）是由空气柱重量造成的，随高度（h）而变化，可以写成

环境地球物理学概论

式中：p为高度h处的压强；p0为高度h=0处的压强；k为波尔兹曼常数；T为绝对温度；m为空气分子平均质量；g为重力加速度；H为大气层标高，是压力高度e倍所对应的高度。根据上式，可以导出，大气质量随高度的变化关系：

环境地球物理学概论

式中：n为单位体积内空气的分子数；n0为h=0处单位体积内空气分子数。

表231 地球大气的组成成分

由此可见，大气质量的1/2集中在离地面55 km以内，99%集中在30 km以内。高空大气分子很少，到800 km高空仍有少许。

大气中的水汽来自海、洋、江、河及陆地的水分蒸发以及植物的蒸腾。水汽在空气中的含量是不均匀的，有明显的时空变化，夏季多于冬季，低纬度暖水洋面及森林地区的低空水汽含量最高，反之在高纬度寒冷干旱陆面地区含量极少。在垂直方向，随高度增加而减少，一般讲，在15～2 km的上空，减少为地面的1/2，在10 km高空为地面的1/10。随着气温变化和水汽的迁移，把大气、海洋、陆地和生物圈紧密联起来，构成水的相变和循环，成为天气变化的主要因素，可以成云致雨、落雪降雹，成为淡水的主要来源。大气中的氧是生命的必需，氮冲淡了氧，使氧化作用适中，氮和氧都是人类生活和生产的必需品。大气中还飘浮着多种固体微粒和液体微粒，统称为大气的气溶胶微粒，主要来源于火山喷发、流星燃烧的宇宙尘，森林失火等天然燃烧，土壤微粒，细菌类和植物孢子花粉，海水飞溅进入大气的盐粒，多集中于大气底层，可以成为水汽凝结的核心，对云雾形成起重要作用。可以对太阳辐射进行散射、漫射和吸收，对气温有一定影响。