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大气圈(2)

时间:2013-10-04 21:53 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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二、大气圈的结构

大气圈的下界通常是指地表,但在地面以下的松散堆积物及某些岩石中也含有少量空气,它们是大气圈的地下部分,其深度一般小于3km;其上界并无明确的界限,一般认为在2000~3000km的高空向行星际尘埃的密度过渡。大气圈在垂直方向上的物理性质有显著的差异,根据温度、成分、电荷等物理性质,以及大气的运动特点,可将大气圈自地面向上依次分为对流层、平流层、中间层、暖层及散逸层(图略)。

(一)对流层(troposphere)

对流层是大气圈最下面的一层,它的厚度随纬度而异,赤道附近厚17~18km,两极仅8~9km,平均厚度约11~13km。而且厚度还随季节变化,一般夏季较大,冬季较小。同大气圈总厚度相比,对流层是很薄的,但其质量却占大气圈总质量的  70%~75%,且集中了大气圈的几乎全部水汽和尘埃。对流层的主要特征是:①温度随高度增加而降低,一般平均每升高1km温度降低6℃,这称为大气降温率。这是由于对流层热量主要依靠吸收来自地面的长波辐射,因此距地面越高,所获得的热量越少;②空气具有强烈的对流运动,这是由于地面的不均匀加热而导致的不同纬度、不同高度的大气具有温度差与密度差造成大气相互流动,空气对流使地面的热量、水汽和杂质向高空输送,从而发生一系列天气现象,如风、雪、雨、云等;③气象要素水平分布不均匀,由于对流层受地表的影响较大,其温度、湿度的水平分布很不均匀,并由此而产生一系列物理过程,形成复杂的天气现象;④对流层受人类活动影响最显著,人类生产活动排放的大气污染物绝大部分都集中在该层中。

(二)平流层(stratosphere)

平流层是从对流层顶至35~55km高空的大气层,其质量约占大气圈总质量的20%。平流层的最显著特点是气流以水平方向运动为主,且因此而得名。平流层基本不含水汽和尘埃物质,不存在对流层中的各种天气现象。在该层的上部(30~55km)存在多层的含臭氧层,它能吸收来自太阳的99%以上对生命有害的紫外线,所以称它是地球生物的保护伞。平流层的温度,最初随高度的增加保持不变或略有上升,但升至30km以上时,由于臭氧吸收了大量紫外线,温度升得很快,到平流层顶时的气温升至-3~17℃。

(三)中间层(mesophere)

自平流层顶至85km左右高空的大气层。由于这里没有臭氧吸收太阳辐射的紫外线,气温随高度增大而迅速下降,至中间层顶界气温降到-83~-113℃。由于下热上冷,再次出现空气的垂直运动。该层的顶部已出现弱的电离现象。

(四)暖层(thermosphere)

又称电离层(ionosphere),为从中间层顶到800km的高空。该层的空气已很稀薄,质量只占大气总质量的0.5%。该层的空气质点在太阳辐射和宇宙高能粒子作用下,温度迅速增高,再次出现随高度上升气温增高的现象。据人造卫星观测,到500km处温度高达1201℃,500km以上温度变化不大。同时,因紫外线及宇宙射线的作用,氧、氦被分解为原子,并处于电离状态,按电离程度可分为几个电离层,各层能反射不同波长的无线电波,故在远距离短波无线电通迅方面具有重要意义。

(五)散逸层(exosphere)

也称外逸层,位于800km以上至2000~3000km的高空,空气已极为稀薄。本层是大气圈与星际空间的过渡地带,其温度也随高度的增加而升高。因离地面太远,地球引力作用弱,空气粒子运动速度很快,所以气体质点不断向外扩散。
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