【汉语拼音】diqiu daqi
【中文词条】地球大气
【外文词条】atmosphere of the Earth
【作者】杨本有施广成
         地球引力作用下大量气体聚集在地球周围所形成的包层。大气随著地球运动﹔日﹑月的引力也对它起著潮汐作用。大气层对地面的物理状况和生态环境有决定性的影响。地球大气的质量约为5.3×10克﹐约占地球总质量的百万分之一。大气密度随高度的增加而按指数函数下降﹐大气总质量的90％集中在离地表15公里高度以内﹐99.9％在50公里高度以内。在2﹐000公里高度以上﹐大气极其稀薄﹐逐渐向行星际空间过渡﹐而无明显的上界。
         分层 地球大气的密度﹑温度﹑压力﹑化学组成等都随高度变化。可以按照大气的温度分布﹑组成状况﹑电离程度这些不同参数﹐对地球大气进行分层。
         按大气温度随高度的分布可以分为﹕
         对流层 靠地表的底层大气﹐对流运动显著。其厚度因纬度﹑季节以及其他条件而异﹐在赤道区约16～18公里﹐中纬度区约10～12公里﹐两极区约7～8公里。一般来说﹐夏季厚而冬季薄。对流层与地表联系最密切﹐受地表状况影响最大﹐大气中的水汽大部集中于此层﹐形成云和降水等现象。对流层的上部称为“对流层顶”﹐厚约几百米到1～2公里。对流层的温度几乎随高度直线下降﹐到对流层顶时约为-50℃。
         平流层(又称同温层) 由对流层顶到离地表50公里高度的一层﹐大气主要是平流运动。层内温度随高度增加而略微上升﹐到约50公里高度处﹐达到极大值(约-10～+20℃)。
         中间层(又称散逸层) 高度在离地表50～85公里的一层﹐温度随高度增加而下降﹐到离地表高度85公里的中间层顶﹐温度接近最小值﹐约为-80℃。
         热层 中间层以上的一层﹐温度随高度增加而上升﹐在离地表500公里处﹐即热层顶﹐达到1﹐100℃左右。这一层的温度因为大气大量吸收太阳紫外辐射而升高。热层顶以上为外大气层。这里的大气已极稀薄﹐密度在每立方厘米 10个原子以下(而海平面处为每立方厘米10个)。
         按大气的组成状况可以分为两层﹕离地表约100公里以下是均质层(大气由各种气体混合组成﹐平均分子量为常数)﹔以上是非均质层。在均质层中离地表10～50公里处﹐太阳紫外辐射的光化作用产生臭氧﹐形成臭氧层﹐这一层的高度大抵与上述平流层相当。在离地表20～30公里处﹐臭氧浓度最大﹐不过这部分大气中的臭氧含量仍然不到这一层大气的十万分之一﹐各种气体依然视为均匀混合的。臭氧层吸收掉危害生命的太阳紫外辐射﹐使之不能到达地表。
        
         按大气的电离程度可以分为两层﹕从地表到离地表80公里这一层﹐大气中的分子和原子都处于中性状态﹐称为中性层。离地表80～1﹐000公里这一层﹐大气中的原子在太阳辐射(主要是紫外辐射)作用下电离﹐成为大量正离子和电子﹐构成电离层﹐其中电子密度极大处为D﹑E﹑F﹑F四层(如图)。这四层的高度分别在 80～100公里﹑100～120公里﹑150～250公里和250～500锎Ιo而且这四层的高度和电离情况都随一天中的不同时刻﹑一年中的不同季节和太阳活动程度而发生变化。许多有趣的天文现象﹐如极光﹑流星等都发生在电离层中。电离层还能反射无线电短波﹐从而使地面上可以实现短波无线电通讯。
         近地表大气的化学组成 乾洁空气的成分及其体积百分比如下﹕
         上表所列并未考虑水汽在内。实际上地球大气含有一定比例的水汽。而且水汽是大气中最不稳定的组成部分。在夏季湿热处﹐水汽在大气中的含量可以达到4％﹔而在冬季乾寒处﹐它的含量可下降到0.01％。除水汽外﹐离地表 3公里内还有尘埃﹑花粉﹑火山灰及流星尘等微粒。
         起源 地球的大气的演化已经历了三代﹕原始大气﹑还原大气和氧化大气(现代大气)。
         地球形成初期的原始大气已不存在﹐它已全部或大部散逸到空间﹐后来﹐由于放射性元素的衰变和所谓“引力致热”﹐地球处于一种熔化阶段﹐从而加速了气体从地球内部逸出的过程。地球的引力使这些逸出的大气渐渐积蓄在地球的周围。这种第二代地球大气缺少氧﹐主要由二氧化碳﹑一氧化碳﹑甲烷和氨组成﹐称为还原大气。主要是绿色植物的光合作用﹐其次是来自太阳的辐射使水分解为幸离氧﹐从而使还原大气变为以氮和氧为主的氧化大气。有的科学家通过分析赤铁矿中的沉积物﹐推断出氧存在的时间至少?5亿年以上。从那时起﹐大气中便含有丰富的幸离氧了。