第六章 大气圈1 大气的组成和结构

    1．1大气的组成

    现在的大气圈是地球长期演化的结果，其发育和演变又受到地球其他圈层发育演变的影响。

    由于大气中存在着空气的对流运动、湍流运动和分子扩散，大约在100km高度以下气体混合均匀而称为组成均匀的均匀层，此层以上称为非均匀层。均匀层中的大气可以看作是由干洁大气、水汽及气溶胶质粒子三部分组成的。

    （1）干洁大气

    干洁大气主要成分是氮、氧和氩，合占干洁大气总容积的99.9％。还有少量的二氧化碳、臭氧、各种氮氧化合物及其他一些惰性气体（表6-1）。干洁大气的分子量为28.966。

    当温度为0℃，气压为1013.25hPa时，其密度为1.293kg／m3。干空气的临界温度为-140.7℃，临界压强为37.2个atm，因此，所有干洁大气的成分在自然状态下都是气体状态。

    大气中的氮、氧丰富，对生物有重大意义。大气中臭氧和二氧化碳含量虽然很少，但它们对人类活动和天气、气候变化有很大影响。高空臭氧的形成主要是氧分子吸收了波长在0.1～0.24μm的太阳紫外辐射后形成氧原子，而后氧原子在第三种中性粒子的参与下，很快与氧分子结合形成臭氧。低空的臭氧一部分是从高空输送而来，一部分是由闪电、有机物氧化而成。后者过程不经常发生，故低空臭氧含量少，且不固定。在大气更高层次中，由于紫外辐射强度很大，氧分子接近完全分解，使臭氧难以形成。在垂直方向臭氧浓度最大出现在20～30km间，称为臭氧层。观测表明，在垂直气柱中所包含的臭氧总量随季节和纬度变化。由于20世纪30年代初以来对制成的氟氯烃（CFCs）的大量使用等使大气臭氧层正在遭到破坏。

    二氧化碳主要来源于有机物的燃烧、腐烂以及生物的呼吸，矿泉、地裂隙和二氧化碳主要来源于有机物的燃烧、腐烂以及生物的呼吸，矿泉、地裂隙和火山喷发也向大气排出二氧化碳。所以大气中的二氧化碳也随时间和空间而变化。由于人类活动影响的加剧，使大气中二氧化碳含量在急剧增加。二氧化碳的浓度在过去104年内从190×10-6增至280×10-6，近200年（至1993年）增至357×10-6。

    （2）水汽

    大气中的水汽来源于海洋、湖泊、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面的蒸发或蒸腾作用。大气中的水汽含量随时间、空间和条件不同有较大的变化，按容积计，其变化范围在0％～4％之间。大气中的水汽一般是低纬地区大于高纬地区，沿海地区大于内陆地区，夏季大于冬季。在垂直方向水汽含量迅速减小，观测表明，在1.5～2km高度处空气中水汽含量只有地面附近的1／2，在5km高度只有地面的1／10。

    （3）气溶胶粒子

    大气气溶胶粒子是指悬浮于空气中的液体和固体粒子，包括水滴、冰晶、悬浮着的固体灰尘微粒、烟粒、微生物、植物的孢子花粉以及各种凝结核和带电离子等。它是低层大气的重要组成部分，是自然现象和人类活动的产物。
　　本文标题：大气的组成和结构-大气圈
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