大氣層各層特點(diǎn)有什么區(qū)別和應(yīng)用？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：大氣 包圍地球的空氣稱(chēng)為大氣。象魚(yú)類(lèi)生活在水中一樣，我們?nèi)祟?lèi)生活在地球大氣的底部，并且一刻也離不開(kāi)大氣。大氣為地球生命的繁衍，人類(lèi)的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時(shí)時(shí)處處影響到人類(lèi)的活動(dòng)與生存。大氣科學(xué)是研究大氣圈層的一門(mén)科學(xué)。它研究大氣的具體情況，包括組成大氣的成分、這些成分的分布和變化、大氣的結(jié)構(gòu)、大氣的基本性質(zhì)和主導(dǎo)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 大氣的運(yùn)動(dòng)變化是由大氣中熱能的交換所引起的，熱能主要來(lái)源于太陽(yáng)，熱能交換使得大氣的溫度有升有降。空氣的運(yùn)動(dòng)和氣壓系統(tǒng)的變化活動(dòng)，使地球上海陸之間、南北之間、地面和高空之間的能量和物質(zhì)不斷交換，生成復(fù)雜的氣象變化和氣候變化。大氣科學(xué)將從氣壓的變化、氣壓分布不均形成的氣壓場(chǎng)和氣壓系統(tǒng)、各層大氣中空氣運(yùn)動(dòng)的各種情況、風(fēng)的現(xiàn)象和性質(zhì)等方面，深入研究大氣中各種環(huán)流系統(tǒng)、天氣系統(tǒng)，以及基于流體力學(xué)、熱力學(xué)研究大氣運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)和現(xiàn)象。天氣，從現(xiàn)象上來(lái)講，絕大部分是大氣中水分變化的結(jié)果。在太陽(yáng)輻射、下墊面強(qiáng)迫作用和大氣環(huán)流的共同作用下，形成的天氣的長(zhǎng)期綜合情況稱(chēng)為氣候。大氣科學(xué)將研究氣候的成因，不同區(qū)域的氣候狀況，氣候變遷以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候的影響等問(wèn)題。 大氣污染對(duì)大氣物理狀態(tài)的影響，主要是引起氣候的異常變化。這種變化有時(shí)是很明顯的，有時(shí)則以漸漸變化的形式發(fā)生，為一般人所難以覺(jué)察，但任其發(fā)展，后果有可能非常嚴(yán)重。大氣是在不斷變化著的，其自然的變化進(jìn)程相當(dāng)緩慢，而人類(lèi)活動(dòng)造成的變化禍在燃眉，已引起世界范圍的殷切關(guān)注，世界各地都已動(dòng)員了大量人力、物力，進(jìn)行研究、防范、治理?？刂拼髿馕廴?，保護(hù)環(huán)境，已成為當(dāng)代人類(lèi)一項(xiàng)重要事業(yè)。 大氣變暖甲烷作祟 據(jù)有關(guān)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院的科研人員近日利用自行設(shè)計(jì)的高精度冰芯氣泡甲烷提取分析系統(tǒng)，對(duì)青藏高原達(dá)索普冰芯進(jìn)行了研究測(cè)試、實(shí)驗(yàn)分析，獲得了近兩千年來(lái)高分辨率中低緯度大氣甲烷紀(jì)錄，使大氣溫室氣體與全球氣候變化相互作用的研究取得了突破性進(jìn)展。通過(guò)對(duì)青藏高原達(dá)索普冰芯中甲烷記錄的研究，科研人員發(fā)現(xiàn),1850年以來(lái)大氣中甲烷含量急劇上升，在過(guò)去的150年里上升了1.4倍。而在兩次世界大戰(zhàn)期間人類(lèi)活動(dòng)甲烷排放呈負(fù)增長(zhǎng)。專(zhuān)家稱(chēng)，這一研究將為全球大氣的分布和變化特征提供定量評(píng)估的依據(jù)。 研究表明，隨著溫室氣體的不斷排放，地球大氣的“溫室效應(yīng)”會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。溫室氣體主要由水蒸氣、二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氟里昂等成分組成，其中甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的20倍，且在大氣中的濃度呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。此外，研究還預(yù)測(cè)出：隨著溫室氣體的大量排放，全球氣溫將普遍上升。同時(shí)，地球生態(tài)系統(tǒng)將面臨中緯度地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)帶向極區(qū)遷移和生物多樣性降低的威脅，突發(fā)性的氣候?yàn)?zāi)難頻度增強(qiáng)，這些都將直接影響人類(lèi)的生存與發(fā)展。 近年來(lái)，隨著全球人口的增長(zhǎng)和人類(lèi)活動(dòng)的加劇，人類(lèi)向大氣中排放的溫室氣體越來(lái)越多，使大氣中溫室氣體的含量成倍增加。專(zhuān)家指出，這些溫室氣體將通過(guò)氣候系統(tǒng)控制自然能量的流向，從而影響全球氣候的變化。事實(shí)上，人類(lèi)排放到大氣中的氣體無(wú)一例外都要通過(guò)自然過(guò)程來(lái)消除，而消除過(guò)程本身則要通過(guò)破壞現(xiàn)有的氣候、環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)來(lái)完成。人類(lèi)愈發(fā)認(rèn)清：在環(huán)境污染的肇事者名單中，無(wú)人可以逃脫；而在環(huán)境惡化的受害人名單中，也沒(méi)誰(shuí)可以幸免！我們每一個(gè)人不僅僅是環(huán)境污染的受害者，也是環(huán)境污染的制造者，更是環(huán)境污染的治理者。環(huán)境保護(hù)不僅僅是一個(gè)口號(hào)、一個(gè)話題，它更是一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué)，更是一種意識(shí)、一種理念、一種生活方式。環(huán)境保護(hù)不但需要政府和專(zhuān)家學(xué)者，也需要公眾的廣泛參與 大氣層 大氣層又叫大氣圈，地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮?dú)?，?8．1％；氧氣占20．9％；氫氣占0．93％；還有少量的二氧化碳、氦氣、氖氣、氪氣、氙氣和水蒸氣。大氣層的空氣密度隨高度而減小，越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒(méi)有明顯的界限。整個(gè)大氣層隨高度不同表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，再上面就是星際空間了。 對(duì)流層在大氣層的最低層，緊靠地球表面，其厚度大約為10至20千米。對(duì)流層的大氣受地球影響較大，云、霧、雨等現(xiàn)象都發(fā)生在這一層內(nèi)，水蒸氣也幾乎都在這一層內(nèi)存在。這一層的氣溫隨高度的增加而降低，大約每升高1000米，溫度下降5～6℃。動(dòng)、植物的生存，人類(lèi)的絕大部分活動(dòng)，也在這一層內(nèi)。因?yàn)檫@一層的空氣對(duì)流很明顯，故稱(chēng)對(duì)流層。對(duì)流層以上是平流層，大約距地球表面20至50千米。平流層的空氣比較穩(wěn)定，大氣是平穩(wěn)流動(dòng)的，故稱(chēng)為平流層。在平流層內(nèi)水蒸氣和塵埃很少，并且在30千米以下是同溫層，其溫度在－55℃左右。平流層以上是中間層，大約距地球表面50至85千米，這里的空氣已經(jīng)很稀薄，突出的特征是氣溫防高度增加而迅速降低，空氣的垂直對(duì)流強(qiáng)烈。中間層以上是暖層，大約距地球表面100至800千米。暖層最突出的特征是當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí)，太陽(yáng)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(chēng)暖層。散逸層在暖層之上，為帶電粒子所組成。 除此之外，還有兩個(gè)特殊的層，即臭氧層和電離層。臭氧層距地面20至30千米，實(shí)際介于對(duì)流層和平流層之間。這一層主要是由于氧分子受太陽(yáng)光的紫外線的光化作用造成的，使氧分子變成了臭氧。電離層很厚，大約距地球表面80千米以上。電離層是高空中的氣體，被太陽(yáng)光的紫外線照射，電離成帶電荷的正離子和負(fù)離子及部分自由電子形成的。電離層對(duì)電磁波影響很大，我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁波的遠(yuǎn)距離通訊。 在地球引力作用下，大量氣體聚集在地球周?chē)?，形成?shù)千公里的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來(lái)愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣，有人認(rèn)為，大氣層的上界可能延伸到離地面6400公里左右。據(jù)科學(xué)家估算，大氣質(zhì)量約6000萬(wàn)億噸，差不多占地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一，其中包括：氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外還有水汽和塵埃等。 根據(jù)各層大氣的不同特點(diǎn)（如溫度、成分及電離程度等），從地面開(kāi)始依次分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層（電離層）和外大氣層。 接近地球表面的一層大氣層，空氣的移動(dòng)是以上升氣流和下降氣流為主的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，叫做“對(duì)流層”。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。大氣中的水氣幾乎都集中于此，是展示風(fēng)云變幻的“大舞臺(tái)”：刮風(fēng)、下雨、降雪等天氣現(xiàn)象都是發(fā)生在對(duì)流層內(nèi)。 對(duì)流層上面，直到高于海平面50公里這一層，氣流主要表現(xiàn)為水平方向運(yùn)動(dòng)，對(duì)流現(xiàn)象減弱，這一大氣層叫做“平流層”，又稱(chēng)“同溫層”。這里基本上沒(méi)有水氣，晴朗無(wú)云，很少發(fā)生天氣變化，適于飛機(jī)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(hù)著地球上的生物免受太陽(yáng)高能粒子的襲擊。 平流層以上，到離地球表面85公里，叫做“中間層”，又稱(chēng)“散逸層”。中間層以上，到離地球表面500公里，叫做“熱層”。在這兩層內(nèi)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)許多有趣的天文現(xiàn)象，如極光、流星等。人類(lèi)還借助于熱層，實(shí)現(xiàn)短波無(wú)線電通信，使遠(yuǎn)隔重洋的人們相互溝通信息，因?yàn)闊釋拥拇髿庖蚴芴?yáng)輻射，溫度較高，氣體分子或原子大量電離，復(fù)合機(jī)率又少，形成電離層，能導(dǎo)電，反射無(wú)線電短波。 熱層頂以上是外大氣層，延伸至距地球表面1000公里處。這里的溫度很高，可達(dá)數(shù)千度；大氣已極其稀薄，其密度為海平面處的一億億分之一。