6.3 大气圈的成分

大气圈的成分

 

大气层

大气层(atmosphere)，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%；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。

大气层又称大气圈，是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地，大气圈没有确切的上界，在离地表2000~16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子，在地下，土壤和某些岩石中也会有少量气体，它们也可认为是大气圈的一个组成部分，地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体，这些混合气体被称为空气，地球大气圈气体的总质量约为5.136×10^21克，相当于地球总质量的百万分之0.86，由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内，根据大气温度垂直分布和运动特征，在对流层之上还可分为平流层、中气层、增温层等。大气层保护地表避免太阳辐射直接照射，尤其是紫外线；也可以减少一天当中极端温差的出现。

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，电离层由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0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外还有水汽和尘埃等气溶胶及大粒度悬浮颗粒。由于地磁场的保护作用，使得大气层在太阳风及宇宙高能射线流的刮蚀作用下得以保存。

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、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。

自然状态下，大气是由混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。 干洁空气的主要成分为78.09%的氮，20.94%的氧，0.93%的氩。这三种气体占总量的99.96%，其它各项气体含量计不到0.1%，这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体 。在近地层大气中上述气体的含量几乎可认为是不变化的，称为恒定组分。

在干洁空气中，易变的成分是二氧化碳()、臭氧()等，这些气体受地区、季节、 气象以及人类生活和生产活动的影响。正常情况下，二氧化碳含量在20km以上明显减少。

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