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大气层的形成过程

来源:做菜菜谱大全   时间: 2019-04-17

  大气层是地质学专业术语,地球就被这一层很厚的大气层包围着。那你知道怎么才会形成大气层吗?以下是由学习啦小编整理关于大气层的形成原因的答案,希望大家喜欢!

  对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在,还存在大部分的固体杂质。这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5~6℃;动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内,因为这一层的空气对流很明显,故称对流层。对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在-55℃左右,温度基本不变,在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高。平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温随高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米,最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。

  大气层又称大气圈,是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体,是地球最外部的气体圈层,包围着海洋和陆地,大气圈没有确切的上界,在离地表2000~16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子,在地下,土壤和某些岩石中也会有少量气体,它们也可认为是大气圈的一个组成部分,地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体,这些混合气体被称为空气,地球大气圈气体的总质量约为5.136×10^21克,相当于地球总质量的百万分之0.86,由于地心引力作用,几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内,其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内,根据大气温度垂直分布和运动特征,在对流层之上还可分为平流层、中气层、增温层等。大气层保护地表避免太阳辐射直接照射,尤其是紫外线;也可以减少一天当中极端温差的出现。

  除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米,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。电离层哪所医院看癫痫好是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离层由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,我们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。

  在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一。大气体积成分:氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外还有水汽、尘埃、气溶胶及大粒度悬浮颗粒。由于地磁场的保护作用,使得大气层在太阳风及宇宙高能射线流的刮蚀作用下得以保存。

  自然状态下,大气是由混合气体、水汽和杂质组成。除去水汽和杂质的空气称为干洁空气。 干洁空气的主要成分为78.09%的氮,20.94%的氧,0.93%的氩。这三种气体占总量的99.96%,其它各项气体含量计不到0.1%,这些微量气体包括氖、氦、氪、氙等稀有气体 。在近地层大气中上述气体的含量几乎可认为是不变化的,称为恒定组分。

  在干洁空气中,易变的成分是二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等,这些气体受地区、季节、 气象以及人类生活和生产活动的影响。正常情况下,二氧化碳含量在20km以上明显减少。

  对流层

  对流层(troposphere;convection zone)。定义1:大气最下层,厚度(8~17公里)随季节和纬度而变化,随高度的增加平均温度递减率为6.5℃/公里,有对流和湍流。天气现象和天气过程主要发生在这一层。应用学科:大气科学(一级学科);大气(二级学科)。定义2:恒星内部冷热气体不断升降对流的区域。应用学科:天文学(一级学科);天体物理(二级学科) 地球对流层(troposphere)。

  位于大气的最低层,从地球表面开始向高空伸展,直至对流层顶,即平流层的起点为止。平均厚度约为12公里,它的厚度不一, 其厚度在地球两极上空为8公里,在赤道上空为17公里,是大气中最稠密的一层,集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接,上界高度随地理纬度和季节而变化。它的高度因纬度而不同,在低纬度地区平均高度为17~18公里,在中纬度地区平均为10~12公里,高纬度地区平均为8~9公里,并且夏季高于冬季。

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  在高纬度的地区,因为地表的摩擦力会影响气流,形成了一个平均厚2公里的行星边界层。这一层的形成主要依靠地形而有所不同,而且亦会被逆流层的分隔而与对流层的其他部份分开。

  英语里的对流层一字“Troposphere”的字首,是由希腊语的“Tropos”(意即“旋转”或“混合”)引伸而来。正因对流层是大气层中湍流最多的一层,喷射客机大多会飞越此层顶部(即对流层顶)用以避开影响飞行安全的气流。

  在宇宙中恒星也有对流层, 太阳内部能量向外传播除辐射,还有对流过程。即从太阳0.71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部,这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大,很不稳定,形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。

  大气中的水汽几乎都集中于此,是展示风云变幻的“大舞台”:刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。对流层最显著的特点是有强烈的对流运动。

  该层有如下特点:

  (1)温度随高度的增加而降低:这是因为该层不能直接吸收太阳的短波辐射,但能吸收地面反射的长波辐射而从下垫面加热大气。因而靠近地面的空气受热多,远离地面的空气受热少。每升高1公里,气温约下降6.5度。

  (2)空气对流:因为岩石圈与水圈的表面被太阳晒热,而热辐射将下层空气烤热,冷热空气发生垂直对流,又由于地面有海陆之分、昼夜之别以及纬度高低之差,因而不同地区温度也有差别,这就形成了空气的水平运动。

  (3)温度、湿度等各要素水平分布不均匀:大气与地表接触,水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层,故该层中除气流做垂直和水平运动外,化学过程十分活跃,并伴随气团变冷或变热,水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、雾等一系列天气现象。

  平流层

  平流层(stratosphere),又称同温层。定义1:从对流层顶到约50公里高度的大气层。层内温度通常随高度的增加而递增。底部温度随高度变化不大。应用学科:大气科学(一级学科);大气(二级学科)。定义2:距地表约10~50公里处的大气层。位于对流层之上,逸散层之下。应用学科:生态学(一级学科);全球生态学(二级学科);平流层(stratosphere),亦称同温层,是地球大气层里上热下冷的一层,此层被分成不同的温度层,当中高温层置于顶部,而低温层置于底部。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反,对流层是上冷下盐城癫痫哪家医院效果好热的。在中纬度地区,平流层位于离地表10~50公里的高度,而在极地,此层则始于离地表8公里左右。

  对流层上面,直到高于海平面50公里这一层,气流主要表现为水平方向运动,对流现象减弱,这一大气层叫做“平流层”,又称“同温层”。这里基本上没有水汽,晴朗无云,很少发生天气变化,适于飞机航行。在20~30公里高处,氧分子在紫外线作用下,形成臭氧层,像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的袭击。

  中间层

  中间层(Mesosphere),又称中层。自平流层顶到85公里之间的大气层。

  该层内因臭氧含量低,同时,能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收,所以温度垂直递减率很大,对流运动强盛。中间层顶附近的温度约为190K;空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离,习惯上称为电离层的D层;有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云出现。

  物质组成:氮气和氧气为主,几乎没有臭氧。该层的60-90公里高度上,有一个只有在白天出现的电离层,叫做D层。

  电离层

  电离层(Ionosphere)/暖(热)层(Thermosphere)。

  电离层是地球大气的一个电离区域。60公里以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态,电离层是部分电离的大气区域,完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层,这样就把磁层看作电离层的一部分。大约距地球表面10~80公里。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。

  该层特点是:

  除地球外,金星、火星和木星都有电离层。电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域,其中存在相当多的自由电子和离子,能使无线电波改变传播速度,发生折射、反射和散射,产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。

  在电离作用产生自由电子的同时,电子和正离子之间碰撞复合,以及电子附着在中性分子和原子上,会引起自由电子的消失。大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵,以及气体本身的扩散等因素,引起自由电子的迁移。在55公里高度以下的区域中,大气相对稠密,碰撞频繁,自由电子消失很快,气体保持不导电性质。在电离层顶部,大气异常稀薄,电离的迁移运动主要受地球磁场的控制,称为磁层。

  电离层的主要特性由电子密长春市中医院癫痫科好不好度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示。但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布。电子密度(或称电子浓度)是指单位体积的自由电子数,随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关。电离层内任一点上的电子密度,决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应。在不同区域,三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异。

  中间层以上,到离地球表面500公里,叫做“热层”。在这两层内,经常会出现许多有趣的天文现象,如极光、流星等。

  外层

  外层(Exosphere),又名散逸层,热层顶以上是外大气层,延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高,可达数千度;大气已极其稀薄,其密度为海平面处的一亿亿分之一。外大气层也叫磁力层,它是大气层的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域,外面没有什么明显的边界。在通常情况下,上部界限在地磁极附近较低,近磁赤道上空在向太阳一侧,约有9~10个地球半径高,换句话说,大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。

  通常把1000公里之内,即电离层之内作为大气的高度,即大气层厚1000公里。

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