蓖麻
[拼音]：daqi
[英文]：atmosphere
包圍地球的空氣總體。它是地球上一切生命賴以生存的重要物質條件之一。大氣不僅隨地球而轉動，而且相對於地殼，又有複雜的運動。大氣是以氧、氮為主的多成分混合氣體，地表附近密度最大，接近地表的乾燥空氣，在標準狀況下每升重1.293克。海平面平均氣壓約1013百帕。大氣的密度和氣壓均隨高度的增加按指數律減小。大氣總質量約5.3×1018千克，約佔地球總質量的百萬分之一。大氣總質量的99.9％集中在48公里以下，約在距地表一個地球半徑以外的高空，逐漸向星際空間過渡（見彩圖）。大氣圈的上界是磁層頂。磁層頂的高度：向太陽的一側低於背太陽的一側，太陽活動期低於太陽寧靜期。一般，人們將向太陽一側的磁層頂高度（距地球中心約10個地球半徑）作為大氣上界的高度，它距地面約 57600公里。由於地球表面的性質不同（如海、陸、植被等），大氣的成分、物理性質和運動狀態都存在著地區性的差異，但鉛直方向的變化比水平方向的變化要大得多。
地球大氣經歷了一系列複雜的演化過程，才形成了現在這種大氣組成、層次結構和物理屬性（見地球大氣演化）。
大氣成分
大氣中除了氧、氮等氣體外，還懸浮著水滴（如雲滴、霧滴）、冰晶和固體微粒(如塵埃、孢子、花粉等)。大氣中的懸浮物常稱為氣溶膠質粒。沒有水汽和懸浮物的空氣，稱幹潔空氣。大約在85公里以下的大氣層，對流、湍流盛行，大氣湍流擴散作用遠大於分子擴散作用，這層大氣的組分比例相同，稱勻和層(曾稱均質層)。勻和層內幹潔空氣的平均分子量約28.96。約110公里以上的大氣層，分子擴散作用超過湍流擴散作用，稱非勻和層（曾稱非均質層），這層大氣的組分經重力分離後，輕的在上、重的在下，幹潔空氣的平均分子量隨高度的增加而減小。85～110公里是從湍流混合為主過渡到分子擴散為主的過渡帶，稱湍流層頂。湍流層頂附近湍流擴散和分子擴散具有同樣重要性，大氣成分具有從勻和層向非勻和層過渡的特點。
勻和層大氣成分
基本不變的氣體成分
主要成分氮、氧、氬佔大氣總體積的99.96％。 其餘氣體均是微量(見表)。在85公里以下，氮、氧等主要氣體各自所佔的體積比在各高度上基本相同。
可變的氣體成分
主要有二氣化碳、水汽、臭氧等。這些氣體含量雖少，它們對大氣物理狀況的影響卻很大。
（1）二氧化碳。在11～20公里以下，二氧化碳的分佈比較均勻，相對含量基本不變。由於工業的發展、化石燃料（如：煤、石油、天然氣）燃量的增加、森林覆蓋面積的減少，二氧化碳在大氣中的含量有增加的趨勢（見人類活動對氣候的影響）。例如，1890年二氧化碳的含量為0.0296％（體積比），1978年已增至0.0332％（體積比）。二氧化碳吸收太陽輻射少，但能強烈吸收地面輻射併發出長波輻射，從而影響大氣的溫度（見溫室效應）。二氧化碳含量增加對氣候變化的影響，已引起廣泛的重視。
（2）臭氧。主要分佈在10～50公里之間，尤其集中在20～30公里範圍內， 那裡的臭氧濃度常超過1×10-6體積比)。大氣低層的臭氧含量少，典型濃度是(0.005～0.05)×10-6（空氣未汙染時的體積比）至0.5×10-6（空氣受汙染時的體積比）。高空的臭氧主要由光化作用形成，低空的臭氧一部分由閃電或有機物氧化產生，另一部分從高空輸來。大氣中的臭氧總量很少，對橫截面積為1平方釐米的整個鉛直大氣柱中的臭氧，折算到標準狀態（氣壓1013.25百帕，溫度273K），臭氧的總累積厚度平均約有0.3釐米。 臭氧總量的分佈隨緯度和時間而異。臭氧強烈吸收太陽紫外輻射(2000～3200埃，3200～3600埃)，使平流層大氣的溫度較快地隨高度增加，也使地面生物免受過量紫外輻射的傷害（見大氣臭氧層）。
（3）水汽。大氣中水汽的含量，隨時間、地點變化很大。沙漠或極地上空的水汽極少，熱帶洋麵上的水汽含量可多達4％(體積比)。在鉛直方向，水汽含量一般隨高度增加而減少（圖1）。在大氣溫度變化的範圍內水汽可發生相變，產生雲霧雨雪。水汽在太陽輻射的近紅外和紅外區域，特別對地球長波輻射區域，有較強的吸收帶（見大氣吸收光譜）。
（4）其他成分。隨著工業的發展和化石燃料耗量的增多，汙染性氣體（例如二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、一氧化二氮、硫化氫、氨、一氧化碳等）將日漸增多（見大氣微量氣體）。
氣溶膠質粒
勻和層內除氣體成分外，懸浮著大量氣溶膠質粒，其含量和分佈隨時間、地點、天氣條件而變。大氣氣溶膠質粒的總濃度一般是低空多、高空少，陸地多、海上少，城市多、鄉村少。它們使能見度變壞，影響輻射傳輸，有的能起凝結核的作用。
非勻和層大氣成分
110公里以上的大氣，各成分的鉛直分佈是按分子量（或原子量）的大小由下而上排列的。由此高度向上，原子氧逐漸增加，再向上依次為原子氧層、原子氦層（距地表1000～2400公里）和原子氫層（2400公里以上）。
大氣分層
整個大氣圈，根據溫度變化、電離狀態和化學反應等特徵隨高度分佈的不同，可分成若干層次（圖2）。
按熱力性質分層
根據大氣溫度隨高度的分佈特點，大氣圈由地面向上可分成對流層、平流層、中層、熱層。在熱層之上，中性分子有向星際空間逃逸的現象，常稱為外逸層。
對流層
位於大氣圈最下部的層次，其底與地面相接。對流層厚度在赤道約17～18公里，在中緯度平均約12公里，在極地約 8公里。赤道地區由於熱力對流強烈對流層較厚。對流層內的溫度一般隨高度的增加而遞減，其遞減率平均約每公里 6.5℃。這是由於太陽輻射主要加熱地面，地面的熱量通過傳導、對流、湍流、輻射等方式再傳遞給大氣，因而接近地面的大氣溫度較高，遠離地面的大氣溫度較低。對流層中湍流、對流從不停止，大多數的雲和天氣系統均在這一層。對流層同平流層之間的過渡區，厚度約幾百米至一兩公里，稱對流層頂。對流層頂附近溫度遞減率發生突變，或隨高度增加溫度降低的程度變小，或隨高度增加溫度保持不變，或隨高度增加溫度稍有增高。在極地和赤道之間對流層頂不連續，在緯度約30°～45°之間常有復對流層頂。
平流層
從對流層頂至約50公里高度的大氣層。平流層內，溫度隨高度的增加而增高，下半部溫度隨高度增高得少，上半部則增高得多。這種溫度隨高度而增加的特徵，主要是大氣臭氧對紫外輻射的吸收形成的。平流層內空氣大多作水平運動，對流十分微弱。大氣汙染物進入平流層後，能長期存在，如在20公里高度上曾發現有硫酸鹽層。在高緯度地區，冬季在20～30公里高度上有珠母雲（又稱貝母雲）。平流層頂位於離地面50～55公里處，那裡的溫度約達271K。
中層
從平流層頂至85公里左右的大氣層。在中層，一則由於臭氧已稀少，二則由於氮、氧等氣體所能直接吸收的波長更短的太陽輻射，大部分已被上層大氣吸收，層內溫度類似於對流層的情況，隨高度的增加而迅速遞減。中層有相當強烈的鉛直對流。中層頂距地表80～85公里。該處年平均溫度約190K，有時出現夜光雲。
熱層
從中層頂至250公里（太陽寧靜期）或500公里左右（太陽活動期）的大氣層。熱層大氣由直接吸收太陽輻射而獲得能量，溫度隨高度的增加而增高。在太陽寧靜期的夜裡，溫度約為500K左右；在太陽活動期的白天，溫度可達2000K左右。溫度不隨高度的增加而增高的起始高度稱熱層頂，在太陽寧靜期此高度約為250公里，在太陽活動期此高度可增至500公里左右。
外逸層
一般指距地表 500公里以上的大氣區域。外逸層大氣十分稀薄。大氣粒子很少互相碰撞，中性粒子基本上按拋物線軌跡運動，有些速度較大的中性粒子，能克服地球引力而逸入星際空間。
按電磁特性分層
根據大氣的電離特性，大氣圈可分成中性層、電離層和磁層。
中性層
指自地表至60公里左右的大氣層。中性層大氣有時雖然區域性可有較多的帶電粒子(如雷暴時)，但一般情況下帶電粒子少，主要由中性氣體組成。
電離層
指自60公里到500或1000公里的大氣層，系由較多氣體分子吸收了太陽X 射線和紫外輻射電離而成。習慣上按電子密度的大小，常把電離層自下而上分成D層(60～90公里)、E層（90～140公里）、F層(140～500或1000公里)。 各層的高度、厚度和電子密度隨晝夜、季節、太陽活動而變化。1000公里以上，也存在電子和離子，但數密度已很小，分佈也極不均勻。電離層能反射無線電波，對電波通訊很重要。
磁層
地球磁層始於地表以上500～1000公里處，向空間延伸到磁層邊緣。太陽風動能密度和地磁場能密度相平衡的曲面，就是地球磁層的邊界，稱磁層頂。朝太陽一側的磁層頂離地心約8～11個地球半徑，太陽激烈活動時，被突然增強的太陽風壓縮到5～7個地球半徑。背太陽一側，因太陽風不能對地磁場施以任何有效的壓力，磁層在空間可以延伸到幾百個甚至一千個地球半徑以外，形成一個磁尾。磁尾中，兩側磁力線突然改變方向的介面，稱為中性片（圖3）。磁層頂即作為地球大氣的上界。
此外，距地表約20～110公里(也有主張由對流層頂至195公里左右)的大氣層，由於太陽紫外輻射能使大氣分子產生光分解或光電離等作用，被分解或電離的物質在一定條件下又能互相發生化學反應，因此，這層大氣稱光化層。
參考書目
W.W.Vaughan，L.L.DeVries，eds，The Earth's Atmo-sphere，American Institute of Aeronautics and Astronautics，New York，1972. H.D.Holland，The Chemistry of the Atmosphere andOceans，John Wiley & Sons，New York，1978.
J. M. 華萊士、P. V. 霍布斯著，王鵬飛等譯：《大氣科學概觀》，上海科學技術出版社，上海，1981。(J.M.Wallace，P.V.Hobbs， Atmospheric Science: An Introductory Survey，Academic Press，New York，1977.)