地球的保護罩

在地球上,動物可以一天喝水,但是不能超過十分鐘不呼吸,可見空氣比起其他物質都來的重要,地球外面包著一層大氣,叫做大氣層。因為引力的影響,所以大部分氣體都集中靠近地表附近。

 

大氣成分與演變

大氣成分中:含有固定成分與變動成分。

一、固定成分:當某些氣體的含量在大氣中改變時真是微乎其微,以我們的肉眼去觀察,真的令人難以辨識。除掉水氣後的乾空氣,它主要的氣體含量比例比較固定,氮78%,氧21%。氬約1%。

二、變動成分:其中以水氣的含量變化最大,在熱帶洋面上可以達到4%,但在沙漠和區大陸含量卻很少。此外,尚有二氧化碳、甲烷、臭氧、氮氧化物等微量氣體,它們和水氣一樣,屬於變動成分。

原始大氣的成分:氫、氦、甲烷、氨等等。因為氫、氦較輕,在地球冷卻剛形成不久即散失到外太空,火山作用將地底內部的二氧化碳、水氣、甲烷、氨氣與氮氣等氣體噴出大氣中,在40億年前,形成以水氣及二氧化碳為主。水氣凝結後集中在低處形成海洋,另二氧化碳為溶解在海水中成為石灰岩,大氣中水氣及二氧化碳大量減少,約在30億前,氮氣與氧氣成為最多的氣體。

氣體作用:氧氣--是人類和一切生物維持生命活動的必需物質。
          
氮氣--是地球上生物體的基本部份。
         
二氧化碳--是植物進行光合作用的重要原料,對地球有保溫作用。
         
臭氧--吸收太陽光線中大量的紫外線。
         
水汽和塵埃--它們是成雲致雨的必要條件。

 

大氣的構造

包圍地球的大氣,其特性會隨高度不同而有許多變化,科學家便依照氣溫來劃分大氣的垂直結構。最接近地表的是「對流層」,其次為「平流層」、「中氣層」和「增溫層」。增溫層是大氣的最外圈,大氣愈向外愈稀薄,且沒有一條明顯的界限。由於大氣是受地球重力吸引而環繞在地球四周,因此離地表越近,空氣密度越高,大約90%的空氣都聚集在離地表30公里的範圍之內;到了離地100公里處,大氣密度已不及海平面的百萬分之一。

 

對流層之厚度,夏季常較冬季為厚,低緯度地區亦常厚於高緯度地區,平均約12公里。對流層內溫度通常隨高度增高而下降,平均每增高1000,溫度則降低約攝氏 6.0度。大氣中之水汽,幾乎全部存於此層內,故雲、霧、雨、雪等常見之天氣現象,皆限於在對流層中發生,且多集中於此層下部。我們稱對流層的溫度約攝氏-55-60度。
   
平流層之厚度,約自10公里50公里。平流層下部,氣溫幾定不變,或隨高度之增高而略為上升。平流層上部因臭氧層吸收太陽的紫外線輻射,於是氣溫升高。(如圖一)

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中氣層範圍大約自5080公里處,溫度一般都是向上遞減,直至中氣層頂,溫度降至-90度左右。從地面到中氣層頂,大氣中除了水汽和臭氧之外,其他各種氣體的成份近似不變。

增溫層是中氣層頂以上溫度再度升高的區域,當太陽寧靜時,此層可伸展至400公里高度,在太陽活動期間則可達500公里上下。增溫層下部,空氣至為稀薄,空氣分子易於電離,空中自由電子頗為豐富,通稱為電離層,對於反射無線電波功能方面功效頗大。

 

大氣的重要性

一、大氣提供保溫作用,使得太陽的熱能免於散失。

二、大氣像一層防護罩,免得生物直接曝露在強烈的陽光射源下

三、大氣不僅為我們濾掉陽光中有害的射線,也為我們阻擋了來自太空無數小物體的襲擊。

所以有了大氣層,地球上的生物才能生存,人們才可以享受日光浴,也才能觀賞流星雨。我們需珍惜可愛的地球環境,維持生態的平衡,作好環保工作,畢竟我們還未發現適宜生物生存的其他星球。

 

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