第二章 地球的外部圈层修改详解

二、大气圈的结构
大气圈的下界通常是指地表，但在地面以 下的松散堆积物及某些岩石中也含有少量 空气，它们是大气圈的地下部分，其深度 一般小于3km；
其上界并无明确的界限，一般认为在 2000～3000 km的高空向行星际尘埃的密 度过渡。
大气圈在垂直方向上的物理性质有显著的差 异，根据温度、成分、电荷等物理性质， 以及大气的运动特点，可将大气圈自地面 向上依次分为对流层、平流层、中间层、 暖层及散逸层。
大气圈的分层
散逸层：粒子向太空扩散，构成 地球外部磁场。
暖层（电离层）：90-800km，温 度迅速升高，300km达1000度高
散逸层 温，存在大量自由电子和离子，
是吸收紫外线、传播无线电波和
卫星运行的主要圈层。
中间层：50-90km，温度由热-冷 （0— -83度）。
暖层
平流层：10-55km，温度由冷— 热（-80—0度），无垂向大气对 流，为飞行安全区和臭氧层分布
1、低纬环流
在赤道地区，地表气温终年炎热，空气受热膨胀、密度变 轻而上升，形成“赤道低压带”。因该地带空气以垂直上升运 动为主，且上升气流常带有较多水汽，到高空后易冷凝降雨， 故造成“赤道无风带”和湿热多雨气候。赤道地表的空气升到 高空后，在高空形成高压，促使赤道高空气流向南、向北流动。 由于地转偏向力的作用，气流方向逐渐向东加大，并在大约南、 北纬30°的高空与纬线基本平行。这样，气流不能再向南或向 北流动，造成高空气体聚积、密度加大，气流被压向地面运动， 形成“副热带高压带”（静风带），并导致出现干旱的沙漠气 候。在近地面，气流由副热带高压带向赤道低压带运动，并由 于地转偏向力作用使气流方向逐渐向西偏转，形成“东北或东 南信风（贸易风）带” 。于是，在赤道与南、北纬30°之间形 成一个低纬度的大气环流系统。
（三）不定组分
不定组分系指大气中可有可无的成分，如 尘埃、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、煤烟、 金属粉尘等等。这部分物质在大气中含量变化 非常之大，在一些工业密集的地区含量非常之 高，常严重威胁人体健康。我们通常说的大气 污染就是指这部分物质在大气中含量超过一定 的标准。不定组分一是来源于自然界的火山爆 发、森林火灾、海啸、地震等暂时性的灾难； 二是来源于人类的生活和生产活动。
(二)可变组分
可变组分指大气中的二氧化碳、臭氧和水蒸汽。 通常情况下，大气中二氧化碳含量为0.02％～0.04 ％，水蒸汽的含量为4％以下，臭氧约为0.01×10-6。 但是这部分成分的含量是随季节、气象和人类活动 的影响而发生变化。大气中的二氧化碳来源于自然 界和人类活动。据研究，地质作用过程释放出的二 氧化碳和动物呼出的二氧化碳，基本上与植物和海 洋吸收之间保持动态平衡。目前大气中二氧化碳含 量的猛增主要是由人类活动造成的。
维 持 地 球 上 生 命生存的必备条 件。 温度、呼 吸、气压、循环。
二、大气圈的物质组成
100Km以 下均匀层 中由三部 分组成。
干洁大气
水气
干洁大气
水气
气溶胶粒 子
大气圈又叫大气层(aerosphere)，地球就被这 一层很厚的大气层包围着。大气圈的总质量约 5×1018kg，其中绝大部分分布在大气圈的下层。 大气层的成分主要有氮气，占78.09％；氧气占 20.94％；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） 和水蒸汽。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。
由于大气在垂直或水平方向上存在气压差，从而产生了 气压梯度力，它的方向是沿着垂直于等压面方向由高压区指 向低压区。气压梯度力可分为水平气压梯度力和垂直气压梯 度力。通常垂直气压梯度力较大，是水平气压梯度力的100 万倍。虽然垂直气压梯度力较大，但因受地球重力作用的影 响，它与重力始终处于平衡状态；而水平气压梯度力虽小， 但没有其它实质力同它相平衡，在一定条件下却能造成较大 的空气水平运动。所以，真正造成大气水平运动的力是水平 梯度力。除水平梯度力之外，运动的大气还会受到地转偏向 力、惯性离心力及摩擦力的作用。
第二章 地球的外部圈层
2.1 大气圈 2.2 水圈 生物圈
2.1 大气圈——地球的蓝色外壳 因地球引力而聚集
在地表周围的气体圈层。
一、大气圈的作用
二、大气圈的物质组成
三、大气的结构
四、大气的运动和多变的气候
一、大气圈的作用
防 止 太 空 物 质 灾害性的袭击地 球。 固体物质 （陨石、冰体）； 宇宙辐射。
区，吸收了大量的紫外线辐射。
中间层 对流层：平均11-13km，赤道1718km，两极8-9km。密度最大， 气温由热-冷（15—-50度）。是
平流层 产生气侯现象的主要层圈。
对流层
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图 －
大 气 的 垂 直 分 层
对流层发生气候变化
平流层(臭氧层)吸收紫外线
四、大气的运动
（－）大气运动的动力
地转偏向力是由于地球的自转和地球的球面效应所引起 的。通常，地球表面的大气随固体地球一起自西向东旋转， 赤道附近线速度大，向两极逐渐变为零。如果低纬度具有较 大旋转线速度的大气向具有较小线速度的高纬度运动时，两 地的线速度差使运动的大气产生了一个向东的附加速度，实 际的风向必然向东偏；相反，高纬度流向低纬度的大气则相 当于具有一个向西的附加速度，使风向西偏。这种现象就好 像在运动着的物体上施加了一个使其运动方向发生改变的力 一样，这种假想的力一般称为科里奥利力，对于运动的大气 来说则称为地转偏向力。地转偏向力只改变大气运动方向而 不改变速度 。
就大气的组成成分而言，可分为恒定组分、 可变组分和不定组分3种。
（－）恒定组分
所谓的恒定组分是指在地球表面上任何地方 其组成几乎是可以看成不变的成分。当然，所指 的任何地方并不是整个大气圈，而是约90 km以下 的低层大气。这个部位的干洁大气主要由氮 （78．09％）、氧（20，94％）、氩（0．93％） 组成，这三者共占大气总体积的99.96％。此外， 还有氖、氦、氪、氡等少量的稀有气体.
地转偏向力示意图
科里奥利力(地球自转偏向力)
北半球偏向前进方向的右侧。 南半球偏向前进方向的左侧。 影响地球上所有运动的物体。
（二）大气环流
大气环流是指大范围的大气运动状态。它反映了大气运动 的基本格局，并孕育和制约着较小规模的气流运动。它是各种 不同尺度的天气系统发生、发展和移动的背景条件。