题目

大气层各层特点有什么区别和应用?

提问时间：2021-01-11

答案

大气
包围地球的空气称为大气.象鱼类生活在水中一样,我们人类生活在地球大气的底部,并且一刻也离不开大气.大气为地球生命的繁衍,人类的发展,提供了理想的环境.它的状态和变化,时时处处影响到人类的活动与生存.大气科学是研究大气圈层的一门科学.它研究大气的具体情况,包括组成大气的成分、这些成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律.
大气的运动变化是由大气中热能的交换所引起的,热能主要来源于太阳,热能交换使得大气的温度有升有降.空气的运动和气压系统的变化活动,使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换,生成复杂的气象变化和气候变化.大气科学将从气压的变化、气压分布不均形成的气压场和气压系统、各层大气中空气运动的各种情况、风的现象和性质等方面,深入研究大气中各种环流系统、天气系统,以及基于流体力学、热力学研究大气运动的本质和现象.天气,从现象上来讲,绝大部分是大气中水分变化的结果.在太阳辐射、下垫面强迫作用和大气环流的共同作用下,形成的天气的长期综合情况称为气候.大气科学将研究气候的成因,不同区域的气候状况,气候变迁以及人类活动对气候的影响等问题.
大气污染对大气物理状态的影响,主要是引起气候的异常变化.这种变化有时是很明显的,有时则以渐渐变化的形式发生,为一般人所难以觉察,但任其发展,后果有可能非常严重.大气是在不断变化着的,其自然的变化进程相当缓慢,而人类活动造成的变化祸在燃眉,已引起世界范围的殷切关注,世界各地都已动员了大量人力、物力,进行研究、防范、治理.控制大气污染,保护环境,已成为当代人类一项重要事业.
大气变暖 甲烷作祟
据有关报道,中国科学院的科研人员近日利用自行设计的高精度冰芯气泡甲烷提取分析系统,对青藏高原达索普冰芯进行了研究测试、实验分析,获得了近两千年来高分辨率中低纬度大气甲烷纪录,使大气温室气体与全球气候变化相互作用的研究取得了突破性进展.通过对青藏高原达索普冰芯中甲烷记录的研究,科研人员发现,1850年以来大气中甲烷含量急剧上升,在过去的150年里上升了1.4倍.而在两次世界大战期间人类活动甲烷排放呈负增长.专家称,这一研究将 为全球大气的分布和变化特征提供定量评估的依据.
研究表明,随着温室气体的不断排放,地球大气的“温室效应”会越来越强.温室气体主要由水蒸气、二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氟里昂等成分组成,其中甲烷的温室效应是二氧化碳的20倍,且在大气中的浓度呈现出快速增长的趋势.此外,研究还预测出：随着温室气体的大量排放,全球气温将普遍上升.同时,地球生态系统将面临中纬度地区生态系统和农业带向极区迁移和生物多样性降低的威胁,突发性的气候灾难频度增强,这些都将直接影响人类的生存与发展.
近年来,随着全球人口的增长和人类活动的加剧,人类向大气中排放的温室气体越来越多,使大气中温室气体的含量成倍增加.专家指出,这些温室气体将通过气候系统控制自然能量的流向,从而影响全球气候的变化.事实上,人类排放到大气中的气体无一例外都要通过自然过程来消除,而消除过程本身则要通过破坏现有的气候、环境及生态系统来完成.人类愈发认清：在环境污染的肇事者名单中,无人可以逃脱；而在环境恶化的受害人名单中,也没谁可以幸免!我们每一个人不仅仅是环境污染的受害者,也是环境污染的制造者,更是环境污染的治理者.环境保护不仅仅是一个口号、一个话题,它更是一门系统的科学,更是一种意识、一种理念、一种生活方式.环境保护不但需要政府和专家学者,也需要公众的广泛参与
大气层
大气层又叫大气圈,地球就被这一层很厚的大气层包围着.大气层的成分主要有氮气,占78．1％；氧气占20．9％；氢气占0．93％；还有少量的二氧化碳、氦气、氖气、氪气、氙气和水蒸气.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、平流层、中间层、暖层和散逸层,再上面就是星际空间了.
对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米.对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在.这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5～6℃.动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内.因为这一层的空气对流很明显,故称对流层.对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米.平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层.在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在－55℃左右.平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温防高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈.中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米.暖层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,故称暖层.散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成.
除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层.臭氧层距地面20至30千米,实际介于对流层和平流层之间.这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的,使氧分子变成了臭氧.电离层很厚,大约距地球表面80千米以上.电离层是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的.电离层对电磁波影响很大,我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点,来实现电磁波的远距离通讯.
在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层.气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄.探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右.据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一,其中包括：氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外还有水汽和尘埃等.
根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等）,从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层.
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”.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.大气中的水气几乎都集中于此,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”.这里基本上没有水气,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高能粒子的袭击.
平流层以上,到离地球表面85公里,叫做“中间层”,又称“散逸层”.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.人类还借助于热层,实现短波无线电通信,使远隔重洋的人们相互沟通信息,因为热层的大气因受太阳辐射,温度较高,气体分子或原子大量电离,复合机率又少,形成电离层,能导电,反射无线电短波.
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.