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地球的圈层结构(2)

时间:2014-08-18 08:39 来源:未知 作者:地理教师 责任编辑:地理教师
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2.大气圈的形成

  在地壳外围,由于地球引力作用,聚集着一层厚厚的气体物质,称大气圈。大气圈主要由氮(占78.08%)、氧(占20.95%)和二氧化碳、水汽、微尘等混合组成。它实际上是一个从地球表面到星际空间的过渡地带,顶部没有明确的上界,即使在几千千米的高空,也不是真正的真空。但是大气圈的总质量90%集中在离地表15千米的底层。大气圈的形成和存在,对地球表面的物理状况和生态环境有极大作用。太阳辐射被大气圈所吸收,不但使地表生命免遭紫外线辐射伤害,而且成为大地的“天然温室”。大气中的氧和二氧化碳等分别是动植物生长发育不可缺少的“粮食”;大气圈的存在又是地表水热状况的最大“调节器”。总之,大气圈是形成地球表面自然地理环境的极其重要的因素。但是,现在的大气圈,并不是自地球形成时起就如此,它经历了漫长的演变过程。

  我们已经知道,地球以至整个太阳系,都是由原始太阳系星云形成的,组成原始星云的物质虽然是气体和尘埃。但是,地球正式形成之前,因为引力不足,它不能把气体吸积在自己的表面。当地球真正形成以后,因质量逐渐增大,引力不断增加,才通过吸积作用,使地球终于有了一个气体包层,即地球的原始大气,也称第一代大气。随着地球质量的增长,内部温度的增高,在地球内部圈层的分化中,所产生的气体逐步游离到地表。另外,地质时期大规模的火山喷发也产生了大量气体。第一代大气渐渐被取代,地球的第二代大气随之出现。第二代大气的主要成份为水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氮等。

  大气圈积累出今天这样多的氧,只是绿色植物大量出现后,进行长期光合作用的结果。因为绿色植物的光合作用,不但使过多的二氧化碳转变成有机体,同时还放出大量的氧。这样才使第二代大气,逐步地演变成了今天的大气,也就是地球的第三代大气或称现代大气。这种从第二代大气到现代大气的演变,最少已有6亿年的历史。因为距今6亿年以前,绿色植物才在海洋中占优势,在距今4亿年前,绿色植物才开始登上大陆。

  大气圈是个更加复杂多变的圈层。特别在垂直方向上的变化更为显著。其密度、温度、压力、化学组成等都随高度而变化。

  依据大气的温度、组成和电离程度等不同参数,对大气圈又可以进行不同的分层。如按大气温度随高度的变化可分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。如按组成状况,可分成100千米以下的均质层和高于100千米以上的非均质层。若按电离程度可分为80千米以下的中性层和80~1000千米的电离层。

  对流层是大气的最低层。上界平均高度为8~18千米。从极地到赤道厚度逐渐增加。就各地而言,又有随季节而变化的特点。夏季比冬季要厚一些。

  对流层的最大特点是有对流运动。此层大气不但有水平方向的流动,更为显著的是存在着垂直方向的升降。大气圈中的水汽大部分集中在此层。所以对流层大气的升降和流动,给地表水热状况带来很大影响,是大气圈中与地表联系最密切的层次。

  平流层在对流层之上,上界可到距地表55千米的高度,此层厚度大于对流层。大气的对流弱,主要表现为水平方向上的平流运动。平流层最大的特点是出现了一个臭氧层。由于太阳紫外辐射的光化作用,使大气中产生臭氧并形成臭氧层。臭氧层主要分布在10~50千米的高度,以23千米处臭氧的浓度最大。由于臭氧层的存在,臭氧对太阳紫外线辐射有强烈吸收作用,不但使平流层温度上升,而且使地表的生命不致受到紫外线辐射的危害。

  电离层在平流层以上。此层较复杂,在距地面80~800千米的高空,空气已很稀薄,由于气体大量吸收太阳紫外线辐射,物质处于高度电离状态,温度也急剧升高。该层能够反射无线电波, 地面上的无线电通讯就是靠这种作用进行的。

  在电离层以上统称散逸层。是地球大气圈的最外层。由于温度愈来愈高,空气极为稀薄,又远离地表,引力减弱,一些气体物质可以逃到星际空间中去,故人们把这个范围称散逸层。
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