大氣是如何界定？ - 社會議題
By Megan
at 2006-02-20T00:00
大氣是如何界定！？
大氣有許多分類方式，請說明其差別，對應人類生活相關性。
大氣的範圍：
由太空中看起來，地球是一顆明亮的藍色星球，美麗而多變。藍色是因為它表面的四分之三是覆蓋著藍色的海洋，明亮是因為它上面有許多雲層。這些特徵其實都和它有許多的水和空氣有關。
大氣的組成：
氣的組成成分一般的認知是由78%的氮，21%的氧，及其他微量成分如二氧化碳、水汽、氬等所組成的，故空氣的平均分子量為28.97。其實這種情況只有在離地面一百公里以下才是這樣，一百公里以上是很不一樣的，其實大氣的溫度是隨高度而變的，這種氣溫的垂直分佈具有相當的規律性，所以科學家們通常就以氣溫的分佈，做為劃分大氣層次的依據，所以大氣就可以分成：對流層(Troposphere)、平流層(Stratosphere)（沒有同溫層喔）、中氣層(Mesosphere)、熱氣層(Thermosphere)（沒有增溫層喔）四層。
（這兒「氣層」我們有時也用「氣圈」，看我們從哪個角度著眼，如果是從整體地球來看，地球是圓的，故用「氣圈」來敘述；如果由我們所在地往上看，則地球的曲率不必計較，則用「氣層」來表示也很貼切。）
大氣的人類的影響（溫室效應）：
自地球形成以來，大氣的成分，無時不變，尤其是微量氣體，其量雖微，但對全球環境之影響佔有決定性角色。其中地球溫暖化的原理，就如同溫室(Greenhouse)，大氣吸收來自地球表面所釋放之長波輻射，再反射回地面，藉著此種自然的溫室效應，維持地表之溫度。若大氣不存在，地球之溫度將較目前為低。近年來由於人類經濟活動的快速成長，所製造之化學品及產生之空氣污染，正以空前未有之速度，改變大氣結構。其中特別是化石燃料燃燒後所產生之CO2氣體，大量排放進入大氣後，吸收地表之長波輻射，造成之人為溫室效應使地表溫度逐漸增加。
雖然，至目前為止，僅增加少許溫度(過去100年只增加0.3℃至0.6℃)，海平面則持續上升(10至15公分)。工業革命後CO2濃度增加28％，科學家預測若不採取任何防治措施則於西元2100年時，地表溫度將較目前增加l℃至3.5℃，海平面將上升15至95公分，此種溫室效應對於整個生態環境(包括地球、海洋與人類的經濟、社會等)及全球氣候，將有深遠而不可知之影響。
地球大氣的演變過程可以分為三個階段。 大約在50億年前，大氣伴隨著地球的誕生就神秘地“出世”了。也就是拉普拉斯所說的星雲開始凝聚時，地球周圍就已經包圍了大量的氣體了。原始大氣的主要成分是氫和氦。當地球形成以後，由於地球內部放射性物質的衰變，進而引起能量的轉換。這種轉換對於地球大氣的維持和消亡都是有作用的，再加上太陽風的強烈作用和地球剛形成時的引力較小，使得原始大氣很快就消失掉了。地球生成以後，由於溫度的下降，地球表面發生冷凝現象，而地球內部的高溫又促使火山頻繁活動，火山爆發時所形成的揮發氣體，就逐漸代替了原始大氣，而成為次生大氣。次生大氣的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等一些分子量比較重的氣體。這些氣體和地球的固體物質之間，互相吸引，互相依存。氣體沒有被地球偌大的離心力所拋棄，而成為大氣的第二次生命棗次生大氣。 隨著太陽輻射向地球表面的縱深發展，光波比較短的紫外線強烈的光合作用，使地球上的次生大氣中生成了氧，而且氧的數量不斷地增加。有了氧，就為地球上生命的出現提供了極為有利的“溫床”。經過幾十億萬年的分解、同化和演變，生命終於在地球這個襁褓中誕生了。原始的單細胞生命，在大氣所紡織成的“搖藍”中，不斷地演變、進化，終於發展成了今天主宰世界文明的高級人類。今天的大氣也在這個過程中，獲得了如此一個“美滿的家庭”。今天的大氣雖然是由多種氣體組成的混合物，但主要成分是氮，其次是氧，另外還有一些其他的氣體，但數量則極其微小的。今天的大氣之所以形成這種情況，是由於地球長期演化的結果。關於今天的大氣成分為什麼是這樣？它們是怎樣長期演化來的，目前主要有兩種看法。一種看法認為今天的大氣就是從地球原始大氣演化而來的。另一種看法則認為，原始大氣已經不存在了，現在的大氣是由於地球內部火山活動所噴發出的物質演化成的。為了分析說明這個問題，我們可以和地球的左鄰右舍(金星和火星)進行一下對比。根據探測資料，金星的大氣成分主要是碳酸氣，它的下部主要是二氧化碳，另外還有少量的氧、氮、碳、氖、氦、水汽，上部有原子狀態的氧。火星的大氣成分主要是二氧化碳，另外還有些氨(NH)、氫、氧、水汽等物質。那麼是不是以前的大氣也是這樣的呢？作為一個問題可以這樣考慮。假如地球原始大氣也是以碳酸氣為主的話，那麼為什麼和今天以氮和氧為主的成分不一樣？假如地球大氣主要是火山噴發出來的，根據現在火山噴發的資料來看，火山噴發物質中主要是水汽，佔81％，二氧化碳佔10％，另外還有氮、硫等等，但沒有游離狀態的氧。由此，可見，無論是從原始大氣來看，還是從火山噴發氣體中的這些成分都很少。而且大氣中自從有了自由氧，才可能有臭氧的形成。有了氧，原始大氣中的一氧化碳，經過氧化成為二氧化碳，甲烷經氧化成為水汽和二氧化碳，氨經氧化成為水汽和氮，因而二氧化碳才佔優勢。二氧化碳在初始大氣中佔的分量很大，但是由於光合作用的發展，碳大量的被用來構成生物體，另外一部分碳溶解於海洋，成為海洋生物發展的一種物質。當大氣中的二氧化碳較多時，溶解到海水體中的二氧化碳就相對增多。現在有一種看法認為，由於化石燃料的燃燒，二氧化碳的濃度在增大。但在二氧化碳濃度增大的同時，自然界生態平衡的結果也不可能使二氧化碳的濃度過分地增大，一定有一部分要溶解到水體中去。再一個成分就是氮。現在大氣中的主要成分是氮，但從原始大氣中或火山噴發氣中來看，氮的成分是很少的，只有百分之幾。而現在氮的增多，主要有兩個原因，一是氮的化學性質很不活躍，不太容易同其他物質化合，多呈游離狀態存在；另一方面，氮在水中的溶解度很低，氮的溶解度僅相當於二氧化碳的七分之一，所以它大多以游離狀態存在於大氣中，由於二氧化碳的減少，初始水汽又大部分變成液態水，成為今天的水圈，相對來說，氮和氧的比例就增多了，所以今天氮有這麼多，是和氮本身的特性有關的。當然，氮也進行著迴圈，一些根瘤菌可以吸收氮，使得一部分氮參加到生物迴圈裏去，這些物質在腐爛分解後，又放出游離的氮；也有一小部分氮進入到地殼的硝酸鹽中。氮雖參加迴圈，但大部分呈游離狀態存在，相對來說，它的數量在增多，以致成為大氣的主要成分。由此我們可以得出兩點結論：第一，現在的大氣成分是地球長期演化的結果，是和水圈、生物圈、岩石圈進行充分的物質迴圈的結果。可以說，這幾個圈層是相互聯繫，互相滲透的一個整體。第二，現在的大氣成分還在不斷的進行著迴圈過程之中，而且這個過程基本是平衡的，穩定的，在短時期內不是會有明顯變化的。
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