地球大氣層

地球大氣層

在地球引力作用下,大量氣體聚集在地球 周圍,形成數千公里的大氣層 。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公里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公里左右。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%、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 和外逸層 。

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,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、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,雲、霧、雨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,這裡的空氣已經很稀薄,突出的特徵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。暖層最突出的特徵是當太陽光照射時,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,即臭氧層和電離層。臭氧層距地面20至30千米,實際介於對流層和平流層之間。這一層主要是由於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

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公里,在赤道上空為17公里,是大氣中最稠密的一層。大氣中的水氣幾乎都集中於 此,是展示風雲變幻的“大舞台”:颳風、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公里這一層,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,適於飛機航行。在20~30公里高處,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公里,叫做“中間層”,又稱“散逸層”。中間層以上,到離地球表面500公里,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。人類還藉助於熱層,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。

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公里處。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里。

在對流層的上面,直到大約50千米高的這一層,叫做平流層。平流層里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

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、與人類關係最密切的一層。我們常見的風雨雷電等天氣現象就發生在這一層。該層中溫度隨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。平流層里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,這一層內溫度隨高度降低。

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。該層溫度隨高度的升高逐漸降低。

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鏇轉的空氣層。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,相當於每平方厘米地球表面包圍1034g空氣。地球總表面積為510100934平方公里,所以大氣總質量約為5.2×1015噸,相當於地球質量的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。內於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公里以上,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。對流層和人類的關係最密切。

(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,氣溫趨於穩定,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,平流運動占顯著優勢;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。由於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,該層的上界在哪裡還沒有一致的看法。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,只剩下一塊岩石。

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。

政治地理學

政治地理學是研究人類社會政治現象的空間分布與地理環境關係的學科,是人文地理學的一個分支。

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