簡介
　　大氣層
　　對流層在大氣層的最低層,緊靠地球表面,其厚度大約為10至20千米.對流層的大氣受地球影響較大,云、霧、雨等現(xiàn)象都發(fā)生在這一層內(nèi),水蒸氣也幾乎都在這一層內(nèi)存在.這一層的氣溫隨高度的增加而降低,大約每升高1000米,溫度下降5～6℃.動、植物的生存,人類的絕大部分活動,也在這一層內(nèi).因?yàn)檫@一層的空氣對流很明顯,故稱對流層.對流層以上是平流層,大約距地球表面20至50千米.平流層的空氣比較穩(wěn)定,大氣是平穩(wěn)流動的,故稱為平流層.在平流層內(nèi)水蒸氣和塵埃很少,并且在30千米以下是同溫層,其溫度在－55℃左右,溫度基本不變,在30千米至50千米內(nèi)溫度隨高度增加而略微升高.平流層以上是中間層,大約距地球表面50至85千米,這里的空氣已經(jīng)很稀薄,突出的特征是氣溫隨高度增加而迅速降低,空氣的垂直對流強(qiáng)烈.中間層以上是暖層,大約距地球表面100至800千米.暖層最突出的特征是當(dāng)太陽光照射時(shí),太陽光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收,因此溫度升高,故稱暖層.散逸層在暖層之上,為帶電粒子所組成. 大氣層
　　除此之外,還有兩個(gè)特殊的層,即臭氧層和電離層.臭氧層距地面20至30千米,實(shí)際介于對流層和平流層之間.這一層主要是由于氧分子受太陽光的紫外線的光化作用造成的,使氧分子變成了臭氧.電離層很厚,大約距地球表面80千米以上.電離層是高空中的氣體,被太陽光的紫外線照射,電離層由帶電荷的正離子和負(fù)離子及部分自由電子形成的.電離層對電磁波影響很大,我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點(diǎn),來實(shí)現(xiàn)電磁波的遠(yuǎn)距離通訊.
　　編輯本段形成
　　在地球引力作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數(shù)千公里的大氣層.氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來愈稀薄.探空火箭在3000公里高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣,有人認(rèn)為,大氣層的上界可能延伸到離地面6400公里左右.據(jù)科學(xué)家估算,大氣質(zhì)量約6000萬億噸,差不多占地球總質(zhì)量的百萬分之一,其中包括：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外還有水汽和塵埃等氣溶膠及大粒度懸浮顆粒.由于地磁場的保護(hù)作用,使得大氣層在太陽風(fēng)及宇宙高能射線流的刮蝕作用下得以保存. 根據(jù)各層大氣的不同特點(diǎn)（如溫度、成分及電離程度等）,從地面開始依次分為對流層、臭氧層、平流層、中間層、熱層（電離層）和外大氣層.
　　編輯本段對流層
　　大氣層
　　對流層(Troposphere) 接近地球表面的一層大氣層,空氣的移動是以上升氣流和下降氣流為主的對流運(yùn)動,叫做“對流層”.平均厚度約為12km,它的厚度不一, 其厚度在地球兩極上空為8公里,在赤道上空為17公里,是大氣中最稠密的一層,總質(zhì)量占大氣層的四分之三還要多.大氣中的水汽幾乎都集中于此,是展示風(fēng)云變幻的“大舞臺”：刮風(fēng)、下雨、降雪等天氣現(xiàn)象都是發(fā)生在對流層內(nèi).對流層最顯著的特點(diǎn)是有強(qiáng)烈的對流運(yùn)動. 該層有如下特點(diǎn)： （1）溫度隨高度的增加而降低：這是因?yàn)樵搶硬荒苤苯游仗柕亩滩ㄝ椛?但能吸收地面反射的長波輻射而從下墊面加熱大氣.因而靠近地面的空氣受熱多,遠(yuǎn)離地面的空氣受熱少.每升高1km,氣溫約下降6.5度. （2）空氣對流：因?yàn)閹r石圈與水圈的表面被太陽曬熱,而熱輻射將下層空氣烤熱,冷熱空氣發(fā)生垂直對流,又由于地面有海陸之分、晝夜之別以及緯度高低之差,因而不同地區(qū)溫度也有差別,這就形成了空氣的水平運(yùn)動. （3）溫度、濕度等各要素水平分布不均勻：大氣與地表接觸,水蒸氣、塵埃、微生物以及人類活動產(chǎn)生的有毒物質(zhì)進(jìn)入空氣層,故該層中除氣流做垂直和水平運(yùn)動外,化學(xué)過程十分活躍,并伴隨氣團(tuán)變冷或變熱,水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、霧等一系列天氣現(xiàn)象.
　　編輯本段平流層
　　大氣層
　　平流層(Stratosphere) 對流層上面,直到高于海平面50公里這一層,氣流主要表現(xiàn)為水平方向運(yùn)動,對流現(xiàn)象減弱,這一大氣層叫做“平流層”,又稱“同溫層”.這里基本上沒有水汽,晴朗無云,很少發(fā)生天氣變化,適于飛機(jī)航行.在20～30公里高處,氧分子在紫外線作用下,形成臭氧層,像一道屏障保護(hù)著地球上的生物免受太陽紫外線及高能粒子的襲擊.
　　編輯本段中間層
　　大氣層中的人類活動示意圖
　　中間層（Mesosphere） 平流層以上,到離地球表面85公里,叫做“中間層”.中間層以上,到離地球表面500公里,叫做“熱層”.在這兩層內(nèi),經(jīng)常會出現(xiàn)許多有趣的天文現(xiàn)象,如極光、流星等.人類還借助于熱層,實(shí)現(xiàn)短波無線電通信,使遠(yuǎn)隔重洋的人們相互溝通信息,因?yàn)闊釋拥拇髿庖蚴芴栞椛?溫度較高,氣體分子或原子大量電離,復(fù)合機(jī)率又少,形成電離層,能導(dǎo)電,反射無線電短波.該層的下部溫度隨高度的變化很小,上部的溫度隨高度的變化升高. 又稱中層.自平流層頂?shù)?5千米之間的大氣層. 該層內(nèi)因臭氧含量低,同時(shí),能被氮、氧等直接吸收的太陽短波輻射已經(jīng)大部分被上層大氣所吸收,所以溫度垂直遞減率很大,對流運(yùn)動強(qiáng)盛.中間層頂附近的溫度約為190度；空氣分子吸收太陽紫外輻射后可發(fā)生電離,習(xí)慣上稱為電離層的D層；有時(shí)在高緯度地區(qū)夏季黃昏時(shí)有夜光云出現(xiàn). 物質(zhì)組成：氮?dú)夂脱鯕鉃橹?幾乎沒有臭氧.該層的60-90公里高度上,有一個(gè)只有在白天出現(xiàn)的電離層,叫做D層.
　　編輯本段電離層
　　電離層（Ionosphere） 電離層是地球大氣的一個(gè)電離區(qū)域.60千米以上的整個(gè)地球大氣層都處于部分電離或完全電離的狀態(tài),電離層是部分電離的大氣區(qū)域,完全電離的大氣區(qū)域稱磁層.也有人把整個(gè)電離的大氣稱為電離層,這樣就把磁層看作電離層的一部分.除地球外,金星、火星和木星都有電離層.電離層從離地面約50公里開始一直伸展到約1000公里高度的地球高層大氣空域,其中存在相當(dāng)多的自由電子和離子,能使無線電波改變傳播速極光
　　度,發(fā)生折射、反射和散射,產(chǎn)生極化面的旋轉(zhuǎn)并受到不同程度的吸收. 在電離作用產(chǎn)生自由電子的同時(shí),電子和正離子之間碰撞復(fù)合,以及電子附著在中性分子和原子上,會引起自由電子的消失.大氣各風(fēng)系的運(yùn)動、極化電場的存在、外來帶電粒子不時(shí)入侵,以及氣體本身的擴(kuò)散等因素,引起自由電子的遷移.在55公里高度以下的區(qū)域中,大氣相對稠密,碰撞頻繁,自由電子消失很快,氣體保持不導(dǎo)電性質(zhì).在電離層頂部,大氣異常稀薄,電離的遷移運(yùn)動主要受地球磁場的控制,稱為磁層. 電離層的主要特性由電子密度、電子溫度、碰撞頻率、離子密度、離子溫度和離子成分等空間分布的基本參數(shù)來表示.但電離層的研究對象主要是電子密度隨高度的分布.電子密度（或稱電子濃度）是指單位體積的自由電子數(shù),隨高度的變化與各高度上大氣成分、大氣密度以及太陽輻射通量等因素有關(guān).電離層內(nèi)任一點(diǎn)上的電子密度,決定于上述自由電子的產(chǎn)生、消失和遷移三種效應(yīng).在不同區(qū)域,三者的相對作用和各自的具體作用方式也大有差異.
　　編輯本段暖熱層
　　暖（熱）層(Thermosphere) 又名電離層,中間層以上是暖層,大約距地球表面100至800千米.暖層最突出的特征是當(dāng)太陽光照射時(shí),太陽光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收,因此溫度升高,故稱暖層.散逸層在暖層之上,為帶電粒子所組成. 暖層的特點(diǎn)是,氣溫隨高度增加而增加,在300公里高度時(shí),氣溫可達(dá)1000℃以上,雖然比鉛、鋅、錫、銻、鎂、鈣、鋁、銀等金屬的熔點(diǎn)可能還要高,但由于這里空氣稀薄并不會真的感到很熱.本層之所以有高溫,主要是因?yàn)樗械牟ㄩL小于0.175μm的太陽紫外線輻射,都被暖層氣體所吸收.暖層中的氮（N2）、氧（O2）和氧原子（O）氣體成分,在強(qiáng)烈的太陽紫外線和宇宙射線作用下,已處于高度電離狀態(tài),所以也把暖層稱作“電離層”.其中100～120公里間的E層和200～400公里間的F層,以及介于中間層和暖層之間,只在白天出現(xiàn),高度大致為80公里的D層,電離程度都較強(qiáng)烈.電離層的存在,對反射無線電波具有重要意義.人們在遠(yuǎn)方之所以能收到無線電波的短波通訊信號,就是和大氣層有此電離層有關(guān).
　　編輯本段外層
　　大氣層
　　外層(Exosphere) 又名散逸層,熱層頂以上是外大氣層,延伸至距地球表面1000公里處.這里的溫度很高,可達(dá)數(shù)千度；大氣已極其稀薄,其密度為海平面處的一億億分之一. 大氣層有多厚,這的確是一個(gè)很吸引人的問題.人類經(jīng)過不懈地探索和追求,對大氣層的認(rèn)識越來越清晰了.整個(gè)大氣層可以分成幾個(gè)層. 從地面到10~12千米以內(nèi)的這一層空氣,它是大氣層最底下的一層,叫做對流層.主要的天氣現(xiàn)象,如云、雨、雪、雹等都發(fā)生在這一層里. 在對流層的上面,直到大約50千米高的這一層,叫做平流層.平流層里的空氣比對流層稀薄得多了,那里的水汽和塵埃的含量非常少,所以很少有天氣現(xiàn)象了. 從平流層以上到80千米這一層,有人稱它為中間層,這一層內(nèi)溫度隨高度降低. 在80千米以上,到500千米左右這一層的空間,叫做熱層,這一層內(nèi)溫度很高,晝夜變化很大.太陽風(fēng)與地磁場
　　從地面以上大約50千米開始,到大約1000千米高的這一層,叫做電離層.美麗的極光就出現(xiàn)在電離層中. 在離地面500千米以上的叫外大氣層,也叫磁力層,它是大氣層的最外層,是大氣層向星際空間過渡的區(qū)域,外面沒有什么明顯的邊界.在通常情況下,上部界限在地磁極附近較低,近磁赤道上空在向太陽一側(cè),約有9~10個(gè)地球半徑高,換句話說,大約有65000千米高.在這里空氣極其稀薄. 通常把1000千米之內(nèi),即電離層之內(nèi)作為大氣的高度,即大氣層厚1000千米 .
　　編輯本段大氣圈的化學(xué)演化
　　地球大氣圈的成分和各組分的分壓有著極其復(fù)雜的演化過程.地球不同于金星和火星.金星的質(zhì)量近于地球,由于距太陽較近,表面溫度高,內(nèi)部除氣所產(chǎn)生的水蒸氣不能在表面凝結(jié)成水圈,CO2、SO2、H2S、NO、NO2等積累滯留在大氣圈內(nèi)形成稠密的CO2大氣圈.火星距太陽較地球遠(yuǎn),表面溫度低,加之質(zhì)量較小,氣體易于逃逸,火星內(nèi)部除氣過程釋出的氣體,不能凝結(jié)成水體,只能形成極稀薄的CO2大氣圈.地球的大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈具有協(xié)調(diào)的形成和演化過程.地球內(nèi)部除氣作用釋出的主要?dú)怏w為水蒸氣、CO2、CO、HCl、CI2、HF、HBr、H2S、S、SO2、N2、H2、H、O2、CH4、NH3和稀有氣體等.O2主要來源于水蒸氣的光化學(xué)分解和綠色植物的光合作用.地球內(nèi)部物質(zhì)的熔融除氣過程,大約共釋放1.74×1018噸揮發(fā)性物質(zhì),其中CO2約1.22×1015噸.地球初始的大氣圈屬于具有火山氣體成分的強(qiáng)還原性大氣圈.通過水蒸氣的凝結(jié),原始的海洋水成為強(qiáng)酸性水體.隨著海洋水體的增大,大氣圈中CO2的積累,太古宙的地球大氣圈演化為CO2-火山氣體大氣圈.隨著水圈中碳酸鹽的沉積,大氣圈中CO2分壓降低,演化為元古宙的弱氧化的CO2大氣圈.顯生宙生物的繁殖,碳酸鹽沉積量的增長和植物的出現(xiàn),CO2大氣圈逐步演化為現(xiàn)今的N2-O2大氣圈. 人類的活動使地球大氣圈中CO2含量明顯增加,每年通過煤和石油的燃燒產(chǎn)生的CO2總量為6.2×109噸,相當(dāng)于現(xiàn)今大氣圈中CO2含量的1/250.溫室效應(yīng)的增長,臭氧層的破壞,一系列環(huán)境生態(tài)的惡化,對人類的生存環(huán)境提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn).“全球變化——地圈和生物圈十年”計(jì)劃已成為當(dāng)代科學(xué)研究的焦點(diǎn),全世界的科學(xué)家將為人類生存環(huán)境的演化和預(yù)測提出科學(xué)對策. 層序 高度 溫度分布變化
　　對流層 0~17千米 隨著高度的增加而降低
　　平流層 17~50千米 隨著高度的增加而升高
　　中間層 50~80千米 隨著高度的增加而降低
　　暖層 80~500千米 隨著高度的增加而升高
　　外層 500~1000千米 隨著高度的增加而升高