大气圈的层状结构

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对流层大气的组成和性质
（一）干空气的气体混合物
多量成分
N2 O2 Ar CO2 Ne He Kr Xe CH4 CO H2 N2O O3
H2S SO2 NH3 NO2
永 久 性 气 体 半 永 久 性 气 体 可 变 成 分
占干空气的99%
少量成分
不 可 变 成 分
微量成分
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对流层大气的组成和性质
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（四）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。
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（二）平流层
对流层顶到大约50km左右的大气。
霜、
雨、雪、雹、雾等）以及污染物的活动。
面产生较大摩擦力。
对流层
（1）地面到约10m（乃至100m）为近地层，大气与地球表
（2）地面到约300~400m(乃至1000~2000m)为边界层，
大气有较大内摩擦力。
(3)地面到约1km~10km(对流层顶)为自由大气层，该范围
内的大气可视为热力学中的理想气体。
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对流层的特点
（一）温度的变化 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。 （二）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。
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什么是大气圈的层状结构？
• 大气圈的层状结构：气象要素的垂直分布情况，
如气温、气压、大气密度和大气成分的垂直分布等。
地球大气层的形成：
1.地球形成阶段的大气变化 2.大气圈由还原性气氛变为氧化性气氛 3.大气圈今日面貌的形成
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二、按温度的垂直分布（五层）
（一）对流层
地面到约10km高度的大气区域，集中了约75%的大气质量和90%以 上的水汽质量，属于大气中最活跃的一层，发生主要的天气现象（风、
（四）大气十分稀薄，密度很低。
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（五）外层（逃逸层）
800km以上的一层大气。
外层的特点 （一）空气极为稀薄，密度几乎与大气密度相同。 （二）受地心引力小，空气及微粒可以飞出地球重力 场而进入太空。 （三）温度随高度的升高而略有升高。
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60~80km是均质层向非均质层过渡的过渡层
按大气电离状态的垂直分布分层
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垂直运动将热量和水汽等向上输送，空气冷却，水汽饱 和凝结成云，产生各种天气现象。云和降水的形成加剧了气 溶胶粒子以及许多气体成分的清除，从而缩短了这些成分在 大气中的寿命。 对流层中水平运动随高度上升而升高。 （三）厚度的变化 对流层的厚度因纬度而不同，在低纬度地区大约16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。并且夏季高于冬季.
（三）空气稀薄，水汽、尘埃含量少，很少出现天 气现象。 （四）在距地面约10~40km处有约20km的臭氧层， 滤除太阳辐射中的短波紫外光，保护地球生物。
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（三）中间层
平流层顶到大约80km的一层大气。
中间层的特点 （一）温度随高度的Байду номын сангаас高而升高，大气发生垂直对 流运动。 （二）约80km处的气温是大气层最冷一层，也是 中间层顶。 （三）可出现夜光云。
D区（60~90km）:NO光解
电离层（60~500km）: 离子密度大
E区（90~120km）:O2光解 F区（120km以上）：O2,N2都发生光解离，
离子，电子浓度大。
非电离层（60km以下）
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大气圈的层状结构
什么是大气圈?
大气圈：受地心引力而随地球旋转的大气。地球表面 1200~1400km的气层为大气圈的厚度。 主要有氮气(78．1％)；氧气 (20．9％)；氩气(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）和水蒸气。大气 层的空气密度随高度而减小， 越高空气越稀薄。
• （二）大气中的水物质和降水 • 水物质主要以液态（水滴）、气态（水汽）、 • 固态（冰晶）存在。 • 降水主要是雨和雪。
• （三）大气气溶胶 • 含有大量固体或液态的悬浮粒子，与承载他们空气介 质（气体组分）组成。 • （四）活性氧自由基 • 对流层中包括氢氧自由基HO· ,烷氧自由基RO· 过氧自由 基HO2· 、RO2、过氧阴离子自由基O2-· 等。
（1）30~35km以下，温度随高度变化不大、称为同 温层。 平流层 （2）30~35km以上，温度随高度升高而升高。
平流层的特点
（一）空气运动以平流运动为主
地表热辐射影响小，O2和O3对太阳辐射的吸收 加热，抑制了大气的垂直运动，只有水平运动。
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（二）气溶胶粒子和其他微量气体的湿清除机制起 不了多大作用，寿命较对流层中长。主要是垂直方 向的分子扩散较对流层慢，水汽含量少。
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（四）热层（电离层）
从80km到约500km。
热层的特点
（一）温度随高度的升高而升高，昼夜变化大。 （二）空气分子几乎都被太阳辐射离解为原子、离子和自由 电子。
（三）太阳辐射强度的变化，热层中各成分光离解过程表现 出不同的特征，化学组成随高度的变化较大，强烈的太阳活 动引起该层变化可对无线短波通信带来麻烦。