大气层高度是如何形成的?大气层分为哪几层?
时间:2023-04-27 10:54:21来源:汇世网

大气层高度是如何形成的?

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,大气层的厚度大约在1000千米以上,但没有明显的界限。

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,

大气中组成是不稳定的,无论是自然灾害,还是人为影响,会使大气中出现新的物质,或某种成分的含量过多地超出了自然状态下的均值,或某种成分含量减少,都会影响生物的正常发育和生长,给人类造成危害。

大气层的成分主要有氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氩气占0.93%;还有少量的二氧化碳、稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)和水蒸气。

大气层的空气密度随高度而减小,越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上,但没有明显的界限。

整个大气层随高度不同表现出不同的特点,分为对流层、流层、臭氧层、中间层、热层和散逸层,再上面就是星际空间了。

大气层分为哪几层?

1 对流层(troposphere)

对流层是大气的最下层。它的高度因纬度和季节而异。就纬度而言,低纬度均为17~18公里;中纬度均为10~12公里;高纬度仅8~9公里。就季节而言,对流层上界的高度,夏季大于冬季,例如南京夏季对流层厚度可达17公里,冬季只有11公里。

对流层集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽,它具有以下三个基本特征:

(1)气温随高度的增加而递减,均每升高100米,气温降低0.65℃。其原因是太阳辐射首先主要加热地面,再由地面把热量传给大气,因而愈地面的空气受热愈多,气温愈高,远离地面则气温逐渐降低。

(2)空气有强烈的对流运动。地面质不同,因而受热不均。暖的地方空气受热膨胀而上升,冷的地方空气冷缩而下降,从而产生空气对流运动。对流运动使高层和低层空气得以交换,促进热量和水分传输,对成云致雨有重要作用。

(3)天气的复杂多变。对流层集中了75%大气质量和90%的水汽,因此伴随强烈的对流运动,产生水相变化,形成云、雨、雪等复杂的天气现象。因此,对流层与地表自然界和人类关系最为密切。[1]

对流层内部根据温度、湿度和气流运动,以及天气状况诸方面的差异,通常划分为三层:

①对流层下层:底部和地表接触,上界大致为1—2 公里,有季节和昼夜等的变化,一般夏季高于冬季,白天高于夜间。下层的特点是水汽、杂质含量最多,气温日变化大,气流运动受地表摩擦作用强烈,空气的垂直对流、乱流明显,故下层通常也叫摩擦层或边界层。

②对流层中层:下界为摩擦层顶,上部界限在6公里左右。中层受地面影响很小,空气运动代表整个对流层的一般趋势,大气中发生的云和降水现象,多数出现在这一层。此层的上部,气压只及地面的一半。

③对流层上层:范围从6 公里高度伸展到对流层顶部。这一层的水汽含量极少,气温经常保持在0℃以下,云都由冰晶或过冷水滴所组成。

在对流层和流层之间,还存在一个厚度数百米至1—2公里的过渡层,称为对流层顶。其气温随高度增加变化很小,甚至没有变化,它抑制着对流层内的对流作用进一步发展。

2 流层(stratosphere)

自对流层顶向上55公里高度,为流层。其主要特征:

(1)温度随高度增加由等温分布变逆温分布。流层的下层随高度增加气温变化很小。大约在20公里以上,气温又随高度增加而显著升高,出现逆温层。这是因为20~25公里高度处,臭氧含量最多。臭氧能吸收大量太阳紫外线,从而使气温升高,并大致在50公里高空形成一个暖区。到流层顶,气温约升到270—290K。

(2)垂直气流显著减弱。流层中空气以水运动为主,空气垂直混合明显减弱,整个流层比较稳。

(3)水汽、尘埃含量极少。由于水汽、尘埃含量少,对流层中的天气现象在这一层很少见,只在底部偶然出现一些分散的贝云。流层天气晴朗,大气透明度好。

本层气流运动相当稳,并以水运动为主,流层即由此而得名。现代民用航空飞机可在流层内飞行。

3 中间层(mesosphere)

流层顶到85公里高度为中间层。其主要特征:

(1)气温随高度增高而迅速降低,中间层的顶界气温降至-83℃~-113℃。因为该层臭氧含量极少,不能大量吸收太阳紫外线,而氮、氧能吸收的短波辐射又大部分被上层大气所吸收,故气温随高度增加而递减。

(2)出现强烈地对流运动,又称为高空对流层或上对流层。这是由于该层大气上部冷、下部暖,致使空气产生对流运动。但由于该层空气稀薄,空气的对流运动不能与对流层相比。

4 热层(thermosphere)

从中间层顶到800公里高度为暖层。这一层大气密度很小,在700公里厚的气层中,只含有大气总质量的0.5%。

暖层的特征:

(1)随高度的增高,气温迅速升高。据探测,在300公里高度上,气温可达1000℃以上。这是由于所有波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层的大气物质所吸收,从而使其增温。

(2)空气处于高度电离状态。这一层空气密度很小,在270公里高度处,空气密度约为地面空气密度的百亿分之一。由于空气密度小,在太阳紫外线和宇宙射线的作用下,氧分子和部分氮分子被分解,并处于高度电离状态,故暖层又称电离层。电离层具有反射无线电波的能力,对无线电通讯有重要意义。

5 外层(outerlayer)

暖层顶以上,称外层。它是大气的最外一层,也是大气层和星际空间的过渡层,但无明显的边界线。这一层,空气极其稀薄,大气质点碰撞机会很小。气温也随高度增加而升高。由于气温很高,空气粒子运动速度很快,又因距地球表面远,受地球引力作用小,故一些高速运动的空气质点不断散逸到星际空间,散逸层由此而得名。据宇宙火箭资料证明,在地球大气层外的空间,还围绕由电离气体组成极稀薄的大气层,称为“地冕”。它一直伸展到22000公里高度。由此可见,大气层与星际空间是逐渐过渡的,并没有截然的界限。

标签: 大气层高度 大气分层 大气层形成

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