6.5 大气圈的作用

大气圈的作用

地球表面为一层大气所包围。这层大气既为生命所必需，又为地面生物提供良好的保护。

如果没有大气，来自太空的陨石将像超级炮弹一样，将地面的一切毁坏净尽。因有大气保护，绝大部分陨石尚示落地之前就已焚化消失。由此所产生的细微粉尘，则恰恰使直射的日光受到一定程度的散射。这一散射对人的视觉非常重要。它不但使天空呈现明亮美丽的蔚蓝色，而且使地面的光照变得柔和均匀，使人获得均衡的视觉。否则，地面景物在强烈的直射阳光下，明暗对比将过分强烈，难以形成清晰的视像。天上则除眩目的日光和刺眼的星斗之外，整个天空背景无论昼夜都将是一片漆黑，既无苍穹碧落，也无良辰美景，举目所见，唯有黑白分明。

地球的周围有相当强的磁场（据控测，并非所有星球都有同样的磁场），可使地面生物免受太阳粒子流的伤害，并在大气层的高空形成一电离层。大气高空的电离层和臭氧层对来自太空的电磁波有良好的屏蔽作用。否则，过量的电磁波将危害人和动物的健康。值得注意的是大气层虽能屏除绝大部分的电磁波，但却容许可见光通过。须知可见了光也是电磁波段。是宽广的电磁波谱中极为狭窄的一个波段。由于人的视觉细胞对这个波段敏感，乃成可见光。频率高于或低于这一波段的电磁波则一概不能为人的视觉细胞所接受，故不可见，但其为电磁波的本质与可见光并无两样。但大气层对一般电磁波有如一堵难以穿越的厚墙，而唯独对可见光却如明净的玻璃，网开一面，畅通无阻。这在地球物理学上称为“可见光窗口”。

这实在是一个令人惊奇的现象。因为如果没有这一奇特的窗口，大气层将对所有电磁波一视同仁，一概隔绝，则地面将成一片黑暗世界，不见天日。一切生命现象将一概化为乌有。对于频率较紫光略高的紫外线，大气则只将其大部分吸收，却容许少量通过，这一点也有重要意义。过多的紫外线会伤害眼睛和皮肤，并引起癌变，但少量紫外线则 人体所必需。否则，人体的固醇类将不能转化为维生素D，因而导致软骨病，而且儿童也不能正常发 育。

近年来由于过量使用人为的氟烷化合物（冷媒），以致臭氧层受到污染破坏而出现破洞，于是人类健康立即感受威胁。足见地球生态环境平衡状态之精细及不容恣意干扰。

大气层对地面既有保护作用，又有温室效应，可使地面温度保持和暖而且稳定。同时，一定强度 的大气压力是使地面水在常温下保持液体状态的必要条件，故大气层的厚度必须适中。如果大气层太稀薄，保护作用不足，地表热量易散布失，以至温度下降，昼夜温差加大。而且气压太低，将使地面水在常温甚至在低温下即持续沸腾不已，直至全部气化而消失，地面所有动植物均将因缺水而死。反之，如果大气太厚重，则过高的气压非人和动物所能耐受，而且过强的温室效应，也将使地面温度持续上升而危及动植物的生存。

为满足生物对空气的需要，大气的组成也必须调配得当。氧气为多数生物所必需。氧太少，生物将窒息；氧太多，亦对生物有害。且过强的氧化作用，将使地面成为一片火海，甚至金属也会燃烧，故必须用其它不活泼的气体将氧气稀释。地球大气的五分之四是氮气，它除了能将氧气稀释之外，在逐渐转为固体化合物之后，又是植物最主要的营养来源，也间接满足动物的营养需要。如以其它惰性气体代替氮来稀释氧气，则所有动植物均将因不能合成蛋白质而通通死灭。除氧和氮之外，大气中还必须有适当浓度的二氧化碳。二氧化碳太少，则植物不能进行光合作用，势必枯死，动物因无碳水化合物为食，也不能生存。如二氧化碳太多，也将使动植物不能呼吸。且二氧化碳有很强的温室效应，过量也将使用地面温度失控。

就目前所知，在太阳系中，并无任何其它星球具备与地球类似的大气层。水星和月球一样，因其重力太小，现在已无任何空气存留。金星大气则过于浓重，其气压相当于地球之九十倍，这样高的气压，显然非人类所能耐受。且其二氧化碳的含量高达百分之九十，又有浓烈的硫酸雾，其酸度可侵蚀金属，更不必说生物了。火星大气中几乎没有氧和氮，二氧化碳则占百分之九十四，完全不适合动植物呼吸。木星和土星大气之表层则百分之九十以上为氢，其余为氦，稍向深层则有甲烷、乙烯和氨等，都是有毒气体。天王星和海王星之大气成份尚未完全确定，估计除氢和氦之外，尚有更多的四烷和氨之类。冥王星之大气主要为氖和甲烷构成。总之，所有这些星体的大气一概不能容许生物存在。

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