大气

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  大气汉语拼音:Daqi;英语:Atmosphere),包围地球的空气总体。是地球上一切生命赖以生存的重要物质。大气不仅随地球一起转动,而且相对于地球表面有复杂多变的运动。大气总质量约为5.32×1018千克,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递减。接近地表的干燥空气,在标准状态(气压为1,013.25百帕,温度为273K)下每立方分米重1.293克。海平面平均气压约1,013百帕。地球大气的上界是磁层顶。磁层顶的高度:向太阳的一侧低于背太阳的一侧,太阳活动期低于太阳宁静期。一般将向太阳一侧的磁层顶高度作为大气上界的高度,它距地面高度约57,600千米。

大气成分

  大气中除了氧、氮等气体成分外,还有呈悬浮状态的气溶胶质粒,包括液态(霾滴、云雾滴)、固态(烟炱、尘、花粉、孢子、真菌、细菌等)质粒。高度在86千米以下的大气层,大气湍流扩散作用远大于分子扩散作用,该层大气的化学组分比例不变,称均质层。高度约110千米以上的大气层,称为非均质层,这层大气的组分经重力分离后,轻的在上,重的在下。干洁空气的平均分子量随高度增加而减小。均质层内的空气不考虑水汽和气溶胶质粒时,称为干洁空气,其平均摩尔质量为28.96千克/千摩。干洁空气中主要常定成分氮、氧、氩占大气总体积的99.96%,其余气体均属微量。

  均质层内可变气体成分主要有水汽、二氧化碳和臭氧,它们含量虽少,但对大气的物理状态的影响却很大。

  水汽 大气中水汽含量随时空变化很大,沙漠或极地上空水汽极少,热带洋面上的水汽可达5%(体积比)以上。一般水汽含量随高度增加而减少,在大气的温度、气压变化范围内,水汽可发生相态变化,因而它是天气变化的主要角色。水汽及其水凝物通过吸收、反射、散射和发射以及潜热输送,在大气能量传输中起重要作用。

  二氧化碳 主要源于有机物的燃烧和腐烂。随着工业发展、人口增长和森林覆盖面积的减少,二氧化碳在大气中的含量,有逐年增加趋势。例如1890年二氧化碳含量为0.029,6%(体积比),1997年已增至0.036,4%(体积比)。二氧化碳具有强烈的红外辐射吸收和发射作用,是主要“温室气体”。二氧化碳含量的增加对气候变化的影响,已引起广泛重视。

  臭氧 主要分布于距地表10~50千米高度,尤其集中在20~25千米高度(见大气臭氧层)。臭氧强烈吸收太阳紫外辐射并具有局地增温作用,也使地面生物免受过量太阳紫外辐射的伤害。

大气分层

  根据大气温度随高度的分布特征,大气圈由地面向上可分成对流层、平流层、中间层、热层。热层以上空气粒子有向行星际空间逸散现象,常称为外逸层。

  根据大气的电离特性,大气圈可分成中性层(或非电离层)、电离层和磁层。中性层为自地表至60千米高度左右的大气层,中性层大气一般情况下带电粒子较少,主要由中性气体组成,但有时局部可有较多的带电粒子(如雷暴时)。