大氣層是怎樣形成的

　　大氣層也叫做大氣圈或者大氣，大氣層是星球表面上的空氣，因為星球引力影響，在星球表面積蓄而成的一圈氣體。很多人都好奇形成大氣層的原因是什麼。以下就是小編給你做的整理，希望對你有用。

　　形成大氣層的原因

　　一般認為:最初當地球剛由星際物質凝聚成疏鬆的一團時，大氣不單已經鋪在地球表面，而且還滲在地球裡麗。那時候，空氣中最多的是氫，約佔氣體成分的90%。此外還有不少水汽、甲燒、氮、氮以及一些惰性氣體，但是幾乎找不到氮、氧和二氧化碳。

　　後來，由於地心引力的作用，這個疏鬆的地球團就收縮變小。在收縮時，地球裡面的空氣受到壓縮，使地球的溫度猛烈升高，地球內部的空氣，也就大量飛散到太空中去。但地球收縮到一定程度後，收縮就會變慢，而且在強烈收縮時所產生的熱量，也漸漸失散，地球就漸漸冷卻，地完凝固了起來。這時，一部分最後被擠出地殼的空氣，就被地心引力拉住，圍在地球表面，形成了大氣層。這時，水汽冷凝成為水，使地殼上開始有了水體。當時大氣層是很薄的大氣成分也與現在大氣層的成分大不相同，仍是水汽、氫、氮、氨、惰性氣體等。

　　地殼凝固起來後，在很長時期內，地球內部又因放射性元素的作用而不斷髮熱，造成地層的大調整，使地殼的某些地方，發生斷層和位置移動，許多岩石和地殼中的水，在高溫中又繼續釋放出來，增添了江河湖海中的水量。被拘禁在岩石或地層中的一些氣體，包括二氧化碳在內，也大量跑出來，充實了稀薄的大氣層。

　　這時，大氣上層已經有了許多水蒸氣，它們受到太陽光的照射，一部分分解為氫和氧。這些分解出來的氧，一部分與氮中的氫結合，使氮中的氮分離出來; 一部分與甲炕中的氫結合使甲燒中的碳分離出來，這些碳又與氧結合成二氧化碳。

　　這樣，大氣圈內空氣，主要成分就變為水汽、氮、二氧化碳和氧了。不過那時候二氧化碳比現在多，而氧則比現在少。

　　據近來同位素測定，地球自生成以來，已有五十多億年。大約在距今十八、九億年前，水裡面已經漸漸有生物生成。七、八億年前，陸地上開始出現植物，當時大氣中二氧化碳含量比較多，所以十分有利於植物的光合作用，使植物大為繁茂。大量植物在進行光合作用時，吸收了大氣中豐富的二氧化碳放出了氧，使大氣中的含氧量大大增多。所以在大約五億年前，地球上動物增加很快，動物的呼吸，又使大氣中部分的氧轉為二氧化碳。

　　地球上動物植物增多後，它們在排洩和腐爛時，蛋白質的一部分變為氮和錢鹽，另一部分直接分解出氮。變為氮和錢鹽的一部分，通過硝化細菌和脫氧細菌的作用，也有一些變為氣體氮，進入大氣。由於氮是惰性氣體，不容易在正常溫度下與其它元素化合，因此大氣中的氮也就愈積愈多，最後就達到了目前大氣中氮的含量。

　　這時，地面附近的大氣就獲得了現在的成分:氮約佔78%，氧約佔21%，氧約佔1%，其它微量氣體的總和不到1% 。

　　從這裡可以看出，大氣的形成，一方面與地球的形成、地殼的形成有關，一部分又與動植物的出現有關，它不是孤立地形成的。

　　這只是目前科學界一種較普遍的解釋，由於人們現在已有條件利用空間技術來了解宇宙中行星大氣的情況。通過對一些行星大氣探測結果的對比，可以看出各個行星上的大氣，處於不同的發展階段，這對於理解地球大氣的形成，很有幫助。但是更切合實際的大氣層形成的理論，還需要人們作進一步的探索。

　　大氣層的化學演化

　　地球大氣圈的成分和各組分的分壓有著極其複雜的演化過程。地球不同於金星和火星。金星的質量近於地球，由於距太陽較近，表面溫度高，內部除氣所產生的水蒸氣不能在表面凝結成水圈,CO2、SO2、H2S、NO、NO2等積累滯留在大氣圈內形成稠密的CO2大氣圈。火星距太陽較地球遠，表面溫度低，加之質量較小，氣體易於逃逸，火星內部除氣過程釋出的氣體，不能凝結成水體,只能形成極稀薄的CO2大氣圈。地球的大氣圈、水圈、生物圈和岩石圈具有協調的形成和演化過程。地球內部除氣作用釋出的主要氣體為水蒸氣、CO2、CO、HCl、CI2、HF、HBr、H2S、S、SO2、N2、H2、H、O2、CH4、NH3和稀有氣體等。O2主要來源於水蒸氣的光化學分解和綠色植物的光合作用。地球內部物質的熔融除氣過程，大約共釋放1.74×1018噸揮發性物質,其中CO2約1.22×1015噸。地球初始的大氣圈屬於具有火山氣體成分的強還原性大氣圈。通過水蒸氣的凝結，原始的海洋水成為強酸性水體。隨著海洋水體的增大，大氣圈中CO2的積累,太古宙的地球大氣圈演化為CO2-火山氣體大氣圈。隨著水圈中碳酸鹽的沉積，大氣圈中CO2分壓降低，演化為元古宙的弱氧化的CO2大氣圈。顯生宙生物的繁殖，碳酸鹽沉積量的增長和植物的出現,CO2大氣圈逐步演化為現今的N2-O2大氣圈。

　　人類的活動使地球大氣圈中CO2含量明顯增加，每年通過煤和石油的燃燒產生的CO2總量為6.2×10^9噸，相當於現今大氣圈中CO2含量的1/250。溫室效應的增長，臭氧層的破壞，一系列環境生態的惡化，對人類的生存環境提出了嚴重的挑戰。“全球變化──地圈和生物圈十年”計劃已成為當代科學研究的焦點，全世界的科學家將為人類生存環境的演化和預測提出科學對策。

　　大氣層的層次

　　對流層

　　中文名稱：對流層英文名稱：troposphere;convection zone定義1：大氣最下層，厚度8～17 km隨季節和緯度而變化，隨高度的增加平均溫度遞減率為6.5℃/ km，有對流和湍流。天氣現象和天氣過程主要發生在這一層。應用學科：大氣科學一級學科;大氣二級學科定義2：恆星內部冷熱氣體不斷升降對流的區域。應用學科：天文學一級學科;天體物理二級學科　地球對流層troposphere

　　位於大氣的最低層，集中了約75%的大氣質量和90%以上的水汽質量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節而變化。在低緯度地區平均高度為17～18公里，在中緯度地區平均為10～12公里，極地平均為8～9公里，並且夏季高於冬季。

　　對流層從地球表面開始向高空伸展，直至對流層頂，即平流層的起點為止。它的高度因緯度而不同，在低緯度地區大約17至18公里，在中緯度的地區高10至12公里，在高緯度地區只有8至9公里。在高緯度的地區，因為地表的摩擦力會影響氣流，形成了一個平均厚2公里的行星邊界層。這一層的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦會被逆流層的分隔而與對流層的其他部份分開。

　　英語裡的對流層一字“Troposphere”的字首，是由希臘語的“Tropos”意即“旋轉”或“混合”引伸而來。正因對流層是大氣層中湍流最多的一層，噴射客機大多會飛越此層頂部即對流層頂用以避開影響飛行安全的氣流。

　　在宇宙中恆星也有對流層，太陽內部能量向外傳播除輻射，還有對流過程。即從太陽0.71個太陽半徑向外到達太陽大氣層的底部，這一區間叫對流層。這一層氣體性質變化很大，很不穩定，形成明顯的上下對流運動。這是太陽內部結構的最外層。

　　接近地球表面的一層大氣層，空氣的移動是以上升氣流和下降氣流為主的對流運動，叫做“對流層”。平均厚度約為12km，它的厚度不一，其厚度在地球兩極上空為8公里，在赤道上空為17公里，是大氣中最稠密的一層，總質量佔大氣層的四分之三還要多。大氣中的水汽幾乎都集中於此，是展示風雲變幻的“大舞臺”：颳風、下雨、降雪等天氣現象都是發生在對流層內。對流層最顯著的特點是有強烈的對流運動。

　　該層有如下特點：

　　1溫度隨高度的增加而降低：這是因為該層不能直接吸收太陽的短波輻射，但能吸收地面反射的長波輻射而從下墊面加熱大氣。因而靠近地面的空氣受熱多，遠離地面的空氣受熱少。每升高1km，氣溫約下降6.5度。

　　2空氣對流：因為岩石圈與水圈的表面被太陽晒熱，而熱輻射將下層空氣烤熱，冷熱空氣發生垂直對流，又由於地面有海陸之分、晝夜之別以及緯度高低之差，因而不同地區溫度也有差別，這就形成了空氣的水平運動。

　　3溫度、溼度等各要素水平分佈不均勻：大氣與地表接觸，水蒸氣、塵埃、微生物以及人類活動產生的有毒物質進入空氣層，故該層中除氣流做垂直和水平運動外，化學過程十分活躍，並伴隨氣團變冷或變熱，水汽形成雨、雪、雹、霜、露、雲、霧等一系列天氣現象。

　　平流層

　　中文名稱：平流層英文名稱：stratosphere 其他名稱：同溫層定義1：從對流層頂到約50 km高度的大氣層。層內溫度通常隨高度的增加而遞增。底部溫度隨高度變化不大。應用學科：大氣科學一級學科;大氣二級學科定義2：距地表約10～50 km處的大氣層。位於對流層之上，逸散層之下。應用學科：生態學一級學科;全球生態學二級學科　流層stratosphere，亦稱同溫層，是地球大氣層裡上熱下冷的一層，此層被分成不同的溫度層，當中高溫層置於頂部，而低溫層置於低部。它與位於其下貼近地表的對流層剛好相反，對流層是上冷下熱的。在中緯度地區，平流層位於離地表10公里至50公里的高度，而在極地，此層則始於離地表8公里左右。

　　對流層上面，直到高於海平面50公里這一層，氣流主要表現為水平方向運動，對流現象減弱，這一大氣層叫做“平流層”，又稱“同溫層”。這裡基本上沒有水汽，晴朗無雲，很少發生天氣變化，適於飛機航行。在20～30公里高處，氧分子在紫外線作用下，形成臭氧層，像一道屏障保護著地球上的生物免受太陽紫外線及高能粒子的襲擊。

　　中間層

　　中間層Mesosphere

　　又稱中層。自平流層頂到85千米之間的大氣層。

　　該層內因臭氧含量低，同時，能被氮、氧等直接吸收的太陽短波輻射已經大部分被上層大氣所吸收，所以溫度垂直遞減率很大，對流運動強盛。中間層頂附近的溫度約為190K;空氣分子吸收太陽紫外輻射後可發生電離，習慣上稱為電離層的D層;有時在高緯度地區夏季黃昏時有夜光雲出現。

　　物質組成：氮氣和氧氣為主，幾乎沒有臭氧。該層的60-90公里高度上，有一個只有在白天出現的電離層，叫做D層。

　　中間層以上，到離地球表面500公里，叫做“熱層”。在這兩層內，經常會出現許多有趣的天文現象，如極光、流星等。

　　電離層/暖熱層

　　電離層Ionosphere/暖熱層Thermosphere

　　電離層是地球大氣的一個電離區域。60千米以上的整個地球大氣層都處於部分電離或完全電離的狀態，電離層是部分電離的大氣區域，完全電離的大氣區域稱磁層。也有人把整個電離的大氣稱為電離層，這樣就把磁層看作電離層的一部分。大約距地球表面10至80千米。最突出的特徵是當太陽光照射時，太陽光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收，因此溫度升高，故稱又暖層。散逸層在暖層之上，為帶電粒子所組成。

　　該層特點是：

　　極光

　　除地球外，金星、火星和木星都有電離層。電離層從離地面約50公里開始一直伸展到約1000公里高度的地球高層大氣空域，其中存在相當多的自由電子和離子，能使無線電波改變傳播速度，發生折射、反射和散射，產生極化面的旋轉並受到不同程度的吸收。

　　在電離作用產生自由電子的同時，電子和正離子之間碰撞複合，以及電子附著在中性分子和原子上，會引起自由電子的消失。大氣各風系的運動、極化電場的存在、外來帶電粒子不時入侵，以及氣體本身的擴散等因素，引起自由電子的遷移。在55公里高度以下的區域中，大氣相對稠密，碰撞頻繁，自由電子消失很快，氣體保持不導電性質。在電離層頂部，大氣異常稀薄，電離的遷移運動主要受地球磁場的控制，稱為磁層。

　　電離層的主要特性由電子密度、電子溫度、碰撞頻率、離子密度、離子溫度和離子成分等空間分佈的基本引數來表示。但電離層的研究物件主要是電子密度隨高度的分佈。電子密度或稱電子濃度是指單位體積的自由電子數，隨高度的變化與各高度上大氣成分、大氣密度以及太陽輻射通量等因素有關。電離層內任一點上的電子密度，決定於上述自由電子的產生、消失和遷移三種效應。在不同區域，三者的相對作用和各自的具體作用方式也大有差異。

　　外層

　　太陽風與地磁場

　　外層Exosphere又名散逸層，熱層頂以上是外大氣層，延伸至距地球表面1000公里處。這裡的溫度很高，可達數千度;大氣已極其稀薄，其密度為海平面處的一億億分之一。大氣層有多厚，這的確是一個很吸引人的問題。人類經過不懈地探索和追求，對大氣層的認識越來越清晰了。整個大氣層可以分成幾個層。從地面到10~12千米以內的這一層空氣，它是大氣層最底下的一層，叫做對流層。主要的天氣現象，如雲、雨、雪、雹等都發生在這一層裡。在對流層的上面，直到大約50千米高的這一層，叫做平流層。平流層裡的空氣比對流層稀薄得多了，那裡的水汽和塵埃的含量非常少，所以很少有天氣現象了。

　　從平流層以上到80千米這一層，有人稱它為中間層，這一層內溫度隨高度降低。

　　在80千米以上，到500千米左右這一層的空間，叫做熱層，這一層內溫度很高，晝夜變化很大。從地面以上大約50千米開始，到大約1000千米高的這一層，叫做電離層。美麗的極光就出現在電離層中。

　　在離地面500千米以上的叫外大氣層，也叫磁力層，它是大氣層的最外層，是大氣層向星際空間過渡的區域，外面沒有什麼明顯的邊界。在通常情況下，上部界限在地磁極附近較低，近磁赤道上空在向太陽一側，約有9~10個地球半徑高，換句話說，大約有65000千米高。在這裡空氣極其稀薄。

　　通常把1000千米之內，即電離層之內作為大氣的高度，即大氣層厚1000千米。