大气层形成的原因

　　大气层也叫做大气圈或者大气，大气层是星球表面上的空气，因为星球引力影响，在星球表面积蓄而成的一圈气体。很多人都好奇形成大气层的原因是什么。以下就是小编给你做的整理，希望对你有用。

　　形成大气层的原因

　　一般认为:最初当地球刚由星际物质凝聚成疏松的一团时，大气不单已经铺在地球表面，而且还渗在地球里丽。那时候，空气中最多的是氢，约占气体成分的90%。此外还有不少水汽、甲烧、氮、氮以及一些惰性气体，但是几乎找不到氮、氧和二氧化碳。

　　后来，由于地心引力的作用，这个疏松的地球团就收缩变小。在收缩时，地球里面的空气受到压缩，使地球的温度猛烈升高，地球内部的空气，也就大量飞散到太空中去。但地球收缩到一定程度后，收缩就会变慢，而且在强烈收缩时所产生的热量，也渐渐失散，地球就渐渐冷却，地完凝固了起来。这时，一部分最后被挤出地壳的空气，就被地心引力拉住，围在地球表面，形成了大气层。这时，水汽冷凝成为水，使地壳上开始有了水体。当时大气层是很薄的大气成分也与现在大气层的成分大不相同，仍是水汽、氢、氮、氨、惰性气体等。

　　地壳凝固起来后，在很长时期内，地球内部又因放射性元素的作用而不断发热，造成地层的大调整，使地壳的某些地方，发生断层和位置移动，许多岩石和地壳中的水，在高温中又继续释放出来，增添了江河湖海中的水量。被拘禁在岩石或地层中的一些气体，包括二氧化碳在内，也大量跑出来，充实了稀薄的大气层。

　　这时，大气上层已经有了许多水蒸气，它们受到太阳光的照射，一部分分解为氢和氧。这些分解出来的氧，一部分与氮中的氢结合，使氮中的氮分离出来; 一部分与甲炕中的氢结合使甲烧中的碳分离出来，这些碳又与氧结合成二氧化碳。

　　这样，大气圈内空气，主要成分就变为水汽、氮、二氧化碳和氧了。不过那时候二氧化碳比现在多，而氧则比现在少。

　　据近来同位素测定，地球自生成以来，已有五十多亿年。大约在距今十八、九亿年前，水里面已经渐渐有生物生成。七、八亿年前，陆地上开始出现植物，当时大气中二氧化碳含量比较多，所以十分有利于植物的光合作用，使植物大为繁茂。大量植物在进行光合作用时，吸收了大气中丰富的二氧化碳放出了氧，使大气中的含氧量大大增多。所以在大约五亿年前，地球上动物增加很快，动物的呼吸，又使大气中部分的氧转为二氧化碳。

　　地球上动物植物增多后，它们在排泄和腐烂时，蛋白质的一部分变为氮和钱盐，另一部分直接分解出氮。变为氮和钱盐的一部分，通过硝化细菌和脱氧细菌的作用，也有一些变为气体氮，进入大气。由于氮是惰性气体，不容易在正常温度下与其它元素化合，因此大气中的氮也就愈积愈多，最后就达到了目前大气中氮的含量。

　　这时，地面附近的大气就获得了现在的成分:氮约占78%，氧约占21%，氧约占1%，其它微量气体的总和不到1% 。

　　从这里可以看出，大气的形成，一方面与地球的形成、地壳的形成有关， 一部分又与动植物的出现有关，它不是孤立地形成的。

　　这只是目前科学界一种较普遍的解释，由于人们现在已有条件利用空间技术来了解宇宙中行星大气的情况。通过对一些行星大气探测结果的对比，可以看出各个行星上的大气，处于不同的发展阶段，这对于理解地球大气的形成，很有帮助。但是更切合实际的大气层形成的理论，还需要人们作进一步的探索。

　　大气层的化学演化

　　地球大气圈的成分和各组分的分压有着极其复杂的演化过程。地球不同于金星和火星。金星的质量近于地球，由于距太阳较近，表面温度高，内部除气所产生的水蒸气不能在表面凝结成水圈,CO2、SO2、H2S、NO、NO2等积累滞留在大气圈内形成稠密的CO2大气圈。火星距太阳较地球远，表面温度低，加之质量较小，气体易于逃逸，火星内部除气过程释出的气体，不能凝结成水体,只能形成极稀薄的CO2大气圈。地球的大气圈、水圈、生物圈和岩石圈具有协调的形成和演化过程。地球内部除气作用释出的主要气体为水蒸气、CO2、CO、HCl、CI2、HF、HBr、H2S、S、SO2、N2、H2、H、O2、CH4、NH3和稀有气体等。O2主要来源于水蒸气的光化学分解和绿色植物的光合作用。地球内部物质的熔融除气过程，大约共释放1.74×1018吨挥发性物质,其中CO2约1.22×1015吨。地球初始的大气圈属于具有火山气体成分的强还原性大气圈。通过水蒸气的凝结，原始的海洋水成为强酸性水体。随着海洋水体的增大，大气圈中CO2的积累,太古宙的地球大气圈演化为CO2-火山气体大气圈。随着水圈中碳酸盐的沉积，大气圈中CO2分压降低，演化为元古宙的弱氧化的CO2大气圈。显生宙生物的繁殖，碳酸盐沉积量的增长和植物的出现,CO2大气圈逐步演化为现今的N2-O2大气圈。

　　人类的活动使地球大气圈中CO2含量明显增加，每年通过煤和石油的燃烧产生的CO2总量为6.2×10^9吨，相当于现今大气圈中CO2含量的1/250。温室效应的增长，臭氧层的破坏，一系列环境生态的恶化，对人类的生存环境提出了严重的挑战。“全球变化──地圈和生物圈十年”计划已成为当代科学研究的焦点，全世界的科学家将为人类生存环境的演化和预测提出科学对策。

　　大气层的层次

　　对流层

　　对流层

　　中文名称：对流层英文名称：troposphere;convection zone定义1：大气最下层，厚度(8～17 km)随季节和纬度而变化，随高度的增加平均温度递减率为6.5℃/ km，有对流和湍流。天气现象和天气过程主要发生在这一层。 应用学科：大气科学(一级学科);大气(二级学科) 定义2：恒星内部冷热气体不断升降对流的区域。 应用学科：天文学(一级学科);天体物理(二级学科)　地球对流层(troposphere)

　　位于大气的最低层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。

　　对流层从地球表面开始向高空伸展，直至对流层顶，即平流层的起点为止。它的高度因纬度而不同，在低纬度地区大约17至18公里，在中纬度的地区高10至12公里，在高纬度地区只有8至9公里。在高纬度的地区，因为地表的摩擦力会影响气流，形成了一个平均厚2公里的行星边界层。这一层的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦会被逆流层的分隔而与对流层的其他部份分开。

　　英语里的对流层一字“Troposphere”的字首，是由希腊语的“Tropos”(意即“旋转”或“混合”)引伸而来。正因对流层是大气层中湍流最多的一层，喷射客机大多会飞越此层顶部(即对流层顶)用以避开影响飞行安全的气流。

　　在宇宙中恒星也有对流层， 太阳内部能量向外传播除辐射，还有对流过程。即从太阳0.71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部，这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大，很不稳定，形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。

　　接近地球表面的一层大气层，空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动，叫做“对流层”。平均厚度约为12km，它的厚度不一， 其厚度在地球两极上空为8公里，在赤道上空为17公里，是大气中最稠密的一层，总质量占大气层的四分之三还要多。大气中的水汽几乎都集中于此，是展示风云变幻的“大舞台”：刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。对流层最显著的特点是有强烈的对流运动。

　　该层有如下特点：

　　(1)温度随高度的增加而降低：这是因为该层不能直接吸收太阳的短波辐射，但能吸收地面反射的长波辐射而从下垫面加热大气。因而靠近地面的空气受热多，远离地面的空气受热少。每升高1km，气温约下降6.5度。

　　(2)空气对流：因为岩石圈与水圈的表面被太阳晒热，而热辐射将下层空气烤热，冷热空气发生垂直对流，又由于地面有海陆之分、昼夜之别以及纬度高低之差，因而不同地区温度也有差别，这就形成了空气的水平运动。

　　(3)温度、湿度等各要素水平分布不均匀：大气与地表接触，水蒸气、尘埃、微生物以及人类活动产生的有毒物质进入空气层，故该层中除气流做垂直和水平运动外，化学过程十分活跃，并伴随气团变冷或变热，水汽形成雨、雪、雹、霜、露、云、雾等一系列天气现象。

　　平流层

　　中文名称：平流层英文名称：stratosphere 其他名称：同温层 定义1：从对流层顶到约50 km高度的大气层。层内温度通常随高度的增加而递增。底部温度随高度变化不大。 应用学科：大气科学(一级学科);大气(二级学科) 定义2：距地表约10～50 km处的大气层。位于对流层之上，逸散层之下。 应用学科：生态学(一级学科);全球生态学(二级学科)　流层(stratosphere)，亦称同温层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的。在中纬度地区，平流层位于离地表10公里至50公里的高度，而在极地，此层则始于离地表8公里左右。

　　对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层”。这里基本上没有水汽，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。在20～30公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳紫外线及高能粒子的袭击。

　　中间层

　　中间层(Mesosphere)

　　又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。

　　该层内因臭氧含量低，同时，能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收，所以温度垂直递减率很大，对流运动强盛。中间层顶附近的温度约为190K;空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离，习惯上称为电离层的D层;有时在高纬度地区夏季黄昏时有夜光云出现。

　　物质组成：氮气和氧气为主，几乎没有臭氧。该层的60-90公里高度上，有一个只有在白天出现的电离层，叫做D层。

　　中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”。在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等。

　　电离层/暖热层

　　电离层(Ionosphere)/暖(热)层(Thermosphere)

　　电离层是地球大气的一个电离区域。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。大约距地球表面10至80千米。最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称又暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。

　　该层特点是：

　　极光

　　除地球外，金星、火星和木星都有电离层。电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。

　　在电离作用产生自由电子的同时，电子和正离子之间碰撞复合，以及电子附着在中性分子和原子上，会引起自由电子的消失。大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵，以及气体本身的扩散等因素，引起自由电子的迁移。在55公里高度以下的区域中，大气相对稠密，碰撞频繁，自由电子消失很快，气体保持不导电性质。在电离层顶部，大气异常稀薄，电离的迁移运动主要受地球磁场的控制，称为磁层。

　　电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示。但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布。电子密度(或称电子浓度)是指单位体积的自由电子数，随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关。电离层内任一点上的电子密度，决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应。在不同区域，三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异。

　　外层

　　太阳风与地磁场

　　外层(Exosphere)又名散逸层，热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度;大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。大气层有多厚，这的确是一个很吸引人的问题。人类经过不懈地探索和追求，对大气层的认识越来越清晰了。整个大气层可以分成几个层。 从地面到10~12千米以内的这一层空气，它是大气层最底下的一层，叫做对流层。主要的天气现象，如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。在对流层的上面，直到大约50千米高的这一层，叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了，那里的水汽和尘埃的含量非常少，所以很少有天气现象了。

　　从平流层以上到80千米这一层，有人称它为中间层，这一层内温度随高度降低。

　　在80千米以上，到500千米左右这一层的空间，叫做热层，这一层内温度很高，昼夜变化很大。从地面以上大约50千米开始，到大约1000千米高的这一层，叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。

　　在离地面500千米以上的叫外大气层，也叫磁力层，它是大气层的最外层，是大气层向星际空间过渡的区域，外面没有什么明显的边界。在通常情况下，上部界限在地磁极附近较低，近磁赤道上空在向太阳一侧，约有9~10个地球半径高，换句话说，大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。

　　通常把1000千米之内，即电离层之内作为大气的高度，即大气层厚1000千米 。