14、大气

定义：大气是包围地球的空气总体。它是地球上一切生命赖以生存的重要物质。大气不仅随地球而转动，而且相对于地壳有复杂的运动。大气总质量约为5.×1018千克，约占地球总质量的百万分之一，其中99.9%集中在距地表48千米以下。大气的密度和气压均随高度按指数律减小。接近地表的干燥空气，在标准状况下每立方分米重1.9克。海平面平均气压约101.千帕。

大气是以氧、氮为主的多成分混合气体，其中还悬浮着水滴（云雾、雾滴）、冰晶和固体微粒（如尘埃、孢子、花粉等）。干洁大气（没有水气和悬浮物）中的主要成分为氮、氧、氩，占大气总体积的99.96%。大约在85千米高度以下的大气层，这些主要气体及氖、氦、氢等微量气体各自所占的体积比在各高度上基本相同。另外，还有一些气体，如二氧化碳、水气、臭氧等在大气中的含量虽然很少，但其含量随高度、时间、地点而变化，对大气的物理状况影响很大。水气是大气中惟一能发生相变（气态、液态、固态三者相互转变）的成分，也是含量最易变化的成分之一。其含量按容积计算，变化范围在0%～4%。大气中的水气含量不多，但是大气中云、雾、雨、雪等重要天气现象都与它的含量及相变有关。二氧化碳的含量（按容积计算）只占干洁大气的0.0%，但因为它能强烈地吸收和放出长波辐射，从而对气温产生影响。大气中臭氧含量不到万分之一，主要分布在5～50千米高度，最大值在0～5千米高度。臭氧吸收太阳紫外辐射能力极强，使40～50千米高度层气温大为增高，还保护了地面上的生物免受过多紫外辐射的伤害。

清爽综合说：一、整个地球大气层按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化分为五层，自下而上依次是：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。

近地面的大气层主要通过吸收地面辐射而升温，气温随高度的增加而递减，下部热，上部冷，空气垂直对流运动显著，因而称为对流层。对流层的下界是地面，上界因纬度和季节而不同：热带较厚，寒带较薄；夏季较厚，冬季较薄。赤道地区对流层厚度可达16～18千米，中纬度地区约10～1千米，两极地区约7～8千米。

对流层的主要特征；①气温随高度的增加而递减，平均每升高100米，气温降低0.65℃。其原因是太阳辐射首先主要加热地面，再由地面把热量传给大气，因而愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面则气温逐渐降低。②空气有强烈的对流运动。地面性质不同，因而受热不均。暖的地方空气受热膨胀而上升，冷的地方空气冷缩而下降，从而产生空气对流运动。对流运动使高层和低层空气得以交换，促进热量和水分传输，对成云致雨有重要作用。③天气的复杂多变。对流层集中了75%大气质量和90%的水汽，因此伴随强烈的对流运动，产生水相变化，形成云、雨、雪等复杂的天气现象。

在对流层的顶部，直到高于海平面50～55公里的这一层，气流运动相当平衡，而且主要以水平运动为主，故称为平流层。

平流层的主要特征：①温度随高度增加由等温分布变逆温分布。平流层的下层随高度增加气温变化很小。大约在0公里以上，气温又随高度增加而显着升高，出现逆温层。这是因为0～5公里高度处，臭氧含量最多。臭氧能吸收大量太阳紫外线，从而使气温升高。②垂直气流显着减弱。平流层中空气以水平运动为主，空气垂直混合明显减弱，整个平流层比较平稳。③水汽、尘埃含量极少。由于水汽、尘埃含量少，对流层中的天气现象在这一层很少见。平流层天气晴朗，大气透明度好。

平流层之上，到高于海平面85公里高空的一层为中间层。这一层大气中，几乎没有臭氧，这就使来自太阳辐射的大量紫外线白白地穿过了这一层大气而未被吸收，所以，在这层大气里，气温随高度的增加而下降的很快，到顶部气温已下降到-8℃以下.由于下层气温比上层高，有利于空气的垂直对流运动，故又称之为高空对流层或上对流层。

中间层的主要特征：①气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至-8℃～-11℃。因为该层臭氧含量极少，不能大量吸收太阳紫外线，而氮、氧能吸收的短波辐射又大部分被上层大气所吸收，故气温随高度增加而递减。②出现强烈地对流运动。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。但由于该层空气稀薄，空气的对流运动不能与对流层相比。

从中间层顶部到高出海面800公里的高空，称为暖(热)层，又叫电离层。这一层空气密度很小，在700公里厚的气层中，只含有大气总重量的0.5%。暖层里的气温很高，在00公里高度上，气温高达1000℃以上。所以这一层叫做暖层或者热层。

暖层的主要特征：①随高度的增高，气温迅速升高。据探测，在00公里高度上，气温可达1000℃以上。这是由于所有波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层的大气物质所吸收，从而使其增温的缘故。②空气处于高度电离状态。这一层空气密度很小，在70公里高度处，空气密度约为地面空气密度的百亿分之一。由于空气密度小，在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，氧分子和部分氮分子被分解，并处于高度电离状态，故暖层又称电离层。电离层具有反射无线电波的能力，对无线电通讯有重要意义。

暖层顶以上的大气统称为散逸层，又叫外层。它是大气的最外一层，也是大气层和星际空间的过渡层，高度最高可达到000公里，但无明显的边界线。这一层大气的温度也很高，空气十分稀薄，受地球引力场的约束很弱，一些高速运动着的空气分子可以挣脱地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空间中去，散逸层由此而得名。在地球大气层外的空间，还围绕由电离气体组成极稀薄的大气层，称为“地冕”。它一直伸展到000公里高度。地冕也就是地球大气向宇宙空间的过渡区域。人们形象地把它比作是地球的“帽子”。由此可见，大气层与星际空间是逐渐过渡的，并没有截然的界限。

二、按特征分：第一：按着大气的化学成分划分。这种划分是以距海平面90公里的高度为界限的。在90公里高度以下，大气是均匀地混合的，组成大气的各种成分相对比例不随高度而变化，这一层叫做均质层。在90公里高度以上，组成大气的各种成分的相对比例，是随高度的升高而发生变化的，比较轻的气体如氧原子、氦原子、氢原子等越来越多，大气就不再是均匀的混合了，因此，把这一层叫做非均质层。第二：按大气被电离的状态划分，可分为非电离层和电离层。在海平面以上60公里以内的大气，基本上没有被电离处于中性状态，所以这一层叫非电离层。在60公里以上至1000公里的高度，这一层大气在太阳紫外线的作用下，大气成分开始电离，形成大量的正、负离子和自由电子，所以这一层叫做电离层，这一层对于无线电波的传播有着重要的作用。

三、按大气的光化反应，可分为臭氧层；按大气运动受地磁场控制情况，可分有磁层。臭氧层距地面0至0千米，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，电离成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，人类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。

地球大气的演变过程可以分为三个阶段：第一、原始大气阶段：大约在50亿年前，大气伴随着地球的诞生就神秘地“出世”了。也就是星云开始凝聚时，地球周围就已经包围了大量的气体了。原始大气的主要成分是氢和氦。当地球形成以后，由于地球内部放射性物质的衰变，进而引起能量的转换。这种转换对于地球大气的维持和消亡都是有作用的，再加上太阳风的强烈作用和地球刚形成时的引力较小，使得原始大气很快就消失掉了。第二、次生大气阶段：地球生成以后，由于温度的下降，地球表面发生冷凝现象，而地球内部的高温又促使火山频繁活动，火山爆发时所形成的挥发气体，就逐渐代替了原始大气，而成为次生大气。次生大气的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氢和氨等一些分子量比较重的气体。这些气体和地球的固体物质之间，互相吸引，互相依存。气体没有被地球偌大的离心力所抛弃，而成为大气的第二次生命枣次生大气。第三、今日大气阶段：随着太阳辐射向地球表面的纵深发展，光波比较短的紫外线强烈的光合作用，使地球上的次生大气中生成了氧，而且氧的数量不断地增加。有了氧，就为地球上生命的出现提供了极为有利的“温床”。经过几十亿万年的分解、同化和演变，生命终于在地球这个襁褓中诞生了。

大气的主要作用：一、保温：大气层就好像是一条毛毯，均匀地包住了整个地球，使整个地球就好象处在一个温室之中。白天灼热的太阳发出强烈的短波辐射，大气层能让这些短波光顺利地通过，而到达地球表面，使地表增温。晚上，没有了太阳辐射，地球表面向外辐射热量。因为地表的温度不高，所以辐射是以长波辐射为主，而这些长波辐射又恰恰是大气层不允许通过的，故地表热量不会丧失太多，地表温度也不会降得太低。这样，大气层就起到了调节地球表面温度的作用。这种作用就是大气的保温作用。

二、保护：大气是维持人体生命的第一需要。人可以数日不吃不喝,但却不能不呼吸。同样,各种生物也需要呼吸。大气的存在还为人类生存提供了适宜的温度条件,否则白天太阳可将赤道附近的地面烤热到80℃以上,而在夜间又会降到-100℃。一天之间温差如此悬殊人类是难以生存的。大气还阻挡了对人体有伤害作用的紫外线、X射线以及宇宙线，消除、减轻了来自星际空间的流星对地表的袭击，起到了“保护伞”的作用。

人类应对大气环境采取保护措施：随着人类社会生产力的高度发展，各种污染物大量进入地球大气中，造成了大气污染。主要方面有：一、大量燃烧矿物燃料、毁林，致使二氧化碳增多而使气温升高，极有可能导致全球变暖，造成海平面上升，淹没陆地；改变各地降水状况和干湿状况，导致世界各国经济结构的变化。二、使用制冷设备排放的氟氯烃，导致臭氧层破坏，既危害人体健康，又对生态环境和农林牧渔业造成破坏。三、燃烧矿物排放大量二氧化硫和氮氧化物等酸性气体，导致酸雨产生，致使河湖水酸化、土壤酸化、危害森林和农作物生长，腐蚀建筑和文物古迹等。以上状况如果不加改变、任其发展下去，后果会非常严重。因此，控制大气污染，保护环境，已成为当代人类一项重要事业。应从几个方面采取保护措施：1、努力加强国际合作；、提高能源的利用技术和能源利用效益，采用新能源；、减少并逐步禁止氟氯烃等消耗臭氧物质的排放；4、减少人为硫氧化合物和氮氧化合物的排放，采取发展洁净煤技术、清洁燃烧技术等措施来控制酸雨。总之，加强污染减排及污染防治工作，将区域污染联防联控战略作为推进国家乃至国际大气污染防治工作的重要手段和主攻方向，把深化区域污染联防机制作为改善环境空气质量的有效途径，才能切实提升人类的生活环境质量。

清爽杂说：地球周围的大气层，为整个地球上生命的生存、生长和发展提供了理想环境，也是人类每时每刻都离不开的重要物质。

处于对地球大气的尊崇，人们褒奖一个人的优良品质时也经常用到这个词：大气。

大气是一个人的气质或气度，是一个人内心世界的外观表现，是一个人综合素质对外散发的无形力量;大气是经历生活慢慢培养出来的浩然之气，是一个人对社会、对生活所持有态度的一种意识，是人性的自然流露。大气的人谈吐大方得体，处世自然和谐，生活态度平和，不急躁、不懈怠，并且能站在高屋建瓴的角度去看待问题。于是大气成为一种力量、一种境界、一种精神、一种深度、一种气势。（未完待续）