大气圈——人类生存不可或缺的物质条件
四季是大自然赐予人类最好的礼物。春天的细雨绵绵、夏天的雷电交加、秋天的霜露萧瑟、冬天的银装素裹,不管你喜欢它们中的哪一个,你都永远无法做到完全左右它们,因为这些奇妙的自然现象都是由地球大气圈调控的。
飞机在气流比较稳定的平流层中飞翔
与我们面前的海洋和脚下坚实的大地相比,大气圈是最不引人注目的一个地球圈层。我们人类和世间万物就都生活在大气圈的底部。可以说,正是这层看不见、摸不着的大气圈,为人类的生存提供了保障。
地球大气的成分格外复杂,因为它不是由某一种单一气体组成的,而是包含有多种气体的“混合气体”。除占据绝大多数的氧气和氮气外,地球大气中还存在氢、二氧化碳、氦、氪、氙、氖、氩、臭氧等。其中氮气占空气总容积的78.09%,氧气占20.95%,其他气体的总和还不到总容积的1%。除了气体分子以外,地球大气层中还夹杂着数量众多的水和尘埃杂质,正是它们形成了云、雨、雪、雾等天气。
在高于水平面很多的雪山地代大气透明度很高
在城市中大气则受污染很严重
像太阳的大气层一样,地球的大气层也可以分为许多层,而且不同层级的大气特性不一样,这给我们研究地球大气带来了不小的麻烦。
地球大气层最下面的一层是对流层。在中纬度地区,它的平均厚度是10~12千米,而在赤道地区则略有些厚,达到了16~18千米,两极地区相对较薄,平均厚度为10千米。在对流层,气温往往随高度的攀升而降低。在冷空气的下沉作用下,对流层内常常会出现非常强的垂直和水平对流运动。这些运动引发了一系列物理变化,就是风、霜、云、雾、雨、雪、冰雹等天气现象。可以说,对流层是天气变化的“摇篮”。
对流层顶部往上40千米范围内的大气圈层,被称为平流层。之所以如此命名,是因为这一圈层空气稀薄,水汽和尘埃已经近乎绝迹。在运动形式上,它显得要比对流层“温顺”得多,气流主要以水平运动为主,所以非常适宜于飞机飞行。
木星也有自己的大气层(www.xing528.com)
中间层是平流层再往上一直到距离地面85千米的高空部分。与对流层一样,中间层的气温分布也是随高度攀升而降低的。据科学家观测,在中间层顶部,气温甚至可以下降到-90℃的状态。中间层的顶部有少量水分存在,有时如果我们运气好的话还能够看到银白色的夜光云漂浮。
中间层以上至500千米为热层或称为暖层。这一大气圈层的特点是温度随高度上升而升高,到距地面400千米的高空中时,其温度甚至可达3000~4000℃。因为种种原因,这一层的氧、氮原子大多处于电离状态,因此它又被人们俗称为电离层。电离层能够反射无线电波。当我们由地面向太空发射无线电波后,它会经过电离层的反射回到地面——这就是无线电可以传到世界各个地方的原因所在。
热层以外是地球大气的外层。外层范围广大,其上限甚至可以伸展到3000千米的高空,这里已经是大气和星际空间的过渡地带了!外层的特点是空气稀薄,温度很高。高温度造成了空气分子和原子的高速运动,这使它们有机会摆脱地球引力的束缚,逃向太空。所以,人们又形象地把这一大气层称为散逸层。
在一般人眼中,虽然大气圈非常广大,但大气的质量应该不重。因为谁也没有感到身上背了多少重量!事实上,大气圈的质量大得出奇。根据科学家估算,地球大气圈中所有空气的质量竟然能够达到5000多亿吨重!既然如此,为什么我们感觉不到大气的“重压”呢?这是因为我们人体内存在着等量的由内向外的压力——没有它们,我们就会被压得粉身碎骨了!大气质量非常巨大,但分布却不均匀。受地球引力影响,大气质量的百分之九十都集中在了离地面16千米内的大气层里。
大气不仅保护着地球的生命,同时也是这些生命的物质源泉。植物的光合作用会通过氧和二氧化碳的物质循环,产生维持生物生命的能量。可以说,没有大气就没有生物,也就更没有我们这个生机盎然的星球。此外,地球大气还是地球拥有液态水的最大“功臣”。正是它们用适宜的温度留住了所有的液态水,而没有让地球变成一个像月球那样的干燥星球。
此外,大气层还有着众多的作用,比如它保护着地球的“体温”不轻易散失,通过大气环流调节着地表温度的恒定……可以说,地球大气层在整个自然环境的演化进程中起到了无与伦比的巨大作用。
令人头疼的雾灾
地球上的各种气象为人类带来了种种好处,可是也有一些气象给人造成了无法排解的麻烦,比如平时很美丽的雾往往就会让人大受其害。雾是在秋冬季节因为空气中的多余水汽遇冷降温凝结成小水滴或冰晶造成的。大雾会使交通受到明显的阻碍:飞机不能起飞降落,高速公路需要关闭,微波及卫星通讯会因此受到影响……此外,大雾还往往会使城市空气中的有害物质滞留在近地面而无法向高空扩散,造成环境瞬时污染,严重危害人体健康。因此,大气层偶尔“调皮”起来,给我们人类造成的麻烦还是不可小视的!
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