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大氣層為什麼越薄越大

生活 更新时间:2025-01-08 08:22:27

我們都知道地球存在生命的三大内部條件,一個是适宜的溫度,一個是液态水,還有一個是适合生物生存的大氣條件。說到大氣,大家應該都很熟悉,就是地球周圍包着的一層厚厚的空氣。而大氣的所在地就是我們今天所要說的大氣層。

那麼大氣層究竟是什麼、它是怎麼形成的、它的界限在哪裡、一共有幾層大氣、各是什麼呢?别急,且聽我一一道來。

大氣層為什麼越薄越大(講述大氣層之含義與演化過程)1

一、大氣層的含義及範圍

大氣層又稱大氣圈,是一個氣象學專業術語,它的官方解釋是:因重力關系而圍繞着地球的一層混合氣體,是地球最外部的氣體圈層,包圍着海洋和陸地。

大氣層是沒有确切的界限的,在離地表2000~16000公裡的高空仍有稀薄的氣體,而在地下,土壤和某些岩石中也會含有少量的氣體,它們也可認為是大氣層的一個組成部分。地球大氣的主要成分為氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體,這些混合氣體被稱為空氣。

大氣層為什麼越薄越大(講述大氣層之含義與演化過程)2

二、大氣層的形成演化

大氣并非一成不變,現在的大氣是由原始大氣經曆一系列複雜變化才形成的。大氣層的演化一般來說分為三個階段:原始大氣、次生大氣和現在大氣。

1.原始大氣(出現于46億年前的地球形成時期)

原始大氣的形成與星系的形成密切有關。宇宙中存在着許多原星系,它們最初都是一團巨大的氣體,主要成分是氫。之後原星系内的氣體團集成許多中心,在萬有引力作用下,氣體分别向這些中心收縮。原地球是太陽系中原行星之一,它是原太陽系中心體中運動的氣體和宇宙塵借引力吸積而成。它在繞着太陽運動的同時,一邊吸附着軌道上的微塵和氣體,一邊在引力作用下收縮。當地球表面逐漸冷凝為固态時,周圍就包圍着一層大氣,這就是原始大氣,其主要成分是氫和氦,幾乎找不到氮、氧和二氧化碳。

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但是原始大氣存在的時間不太久,僅數千萬年。因為太陽形成早期,以驚人的速率噴發巨量太陽物質,形成所謂太陽風,把地球原始大氣的一部分從地球上撕開,刮向茫茫太空。同時因為地球能量的轉換導緻的溫度升高、地球剛形成時的引力較小等原因,導緻當時地球大氣中較輕氣體逃逸。

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2.次生大氣(出現于45億年前到20億年前)

地球生成以後由于地殼尚不穩定,火山活動頻繁。在地球形成時被吸積并锢禁于地球内部的氣體,通過造山運動和火山活動将排出地表,這種現象稱為“排氣”。地球形成初期遍及全球的排氣過程,形成了地球的次生大氣圈。其主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等一些分子量比較重的氣體。這時的次生大氣成分和火山排出的氣體相近。

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次生大氣中沒有氧。這是因為地殼調整剛開始,地表金屬鐵尚多,氧很易和金屬鐵化合而不能在大氣中留存。次生大氣形成時,水汽大量排入大氣,當時地表溫度較高,大氣不穩定對流的發展很盛,強烈的對流使水汽上升凝結,風雨閃電頻繁,地表出現了江河湖海等水體。這對此後出現生命并進而形成現在的大氣有很大意義。

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3.現在大氣

随着太陽輻射向地球表面的縱深發展,地球上的次生大氣中生成了氧(在綠色植物尚未出現于地球上以前,高空尚無臭氧層存在,太陽遠紫外輻射能穿透上層大氣到達低空,把水汽分解為氫、氧兩種元素。當一部分氫逸出大氣後,多餘的氧就留存在大氣中),氧的出現為生命的孕育提供了極為有利的“溫床”,于是生命在地球上誕生,不斷演變進化,氧的增加在高空形成了臭氧層(這是氧分子與其受紫外輻射光解出的氧原子相結合而成的),植物的光合作用使地球上的氧氣和二氧化碳大大增加就形成了現在的大氣層。這時,地面附近的大氣就獲得了現在的成分:氮約占78%,氧約占21% ,氩約1%,共它微量氣體的總和不到1%。

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氧雖是一種活潑的元素,但是氮是一種惰性氣體,所以在常溫下它們不易化合。這就是為什麼氮能積集成大氣中含量最多的成分,且能與次多成分氧相互并存于大氣中的原因。至于現在大氣中含量占第三位的氩,則是地殼中放射性鉀衰變的副産品。

由于篇幅問題,大氣層的五大分層和作用将在下篇進行講解!

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