地球的哭泣：被包裹与呵护

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：我们居住的地球被一层大气圈所包围，大气圈随地球一道转动，形成一个整体。地球的“衣服”也是透明的，不过皇帝的新装是虚无的，而地球的“衣服”是真实存在的。对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度为10～20千米。对流层以上是平流层，距地球表面20～50千米。平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动的，故称为平流层。海洋面积约占地球表面积的70%。这个水的循环过程往复不止，所以地球上始终有水存在。

我们居住的地球被一层大气圈所包围，大气圈随地球一道转动，形成一个整体。如果我们从星际空间去看地球，大气圈就像一层淡蓝色透明的外衣紧裹着地球，透过这层透明的外衣，可以清晰地看到地面上的山脉、海洋等。如果把大气圈看作气体的海洋，我们就生活在这个海洋的底部。简而言之，大气层或大气圈是围绕着地球的一层空气，是地球外圈中最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地。

安徒生童话《皇帝的新装》中描写了一位愚蠢的皇帝，身披着透明的“衣服”，在全体国民面前举行盛大的游行，丢尽了自己的颜脸。地球的“衣服”也是透明的，不过皇帝的新装是虚无的，而地球的“衣服”是真实存在的。大气层重达5300万亿吨，如此沉重的“外衣”，地球能穿得动吗？不必担心，考虑到地球的体重有60万亿亿吨，大气层的质量只占地球总质量的百万分之一，所以地球穿上这件“外套”，简直是轻若无物。设想一下自己穿上质量为0.05克的服装的感受，就不会为地球担心了。那么地球“外衣”的材料主要是什么呢？

原始大气主要是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨等组成。地球在分异演化中，不断产生大量气体，经过“脱气”逃逸到地壳之外，也是大气的一个来源。绿色植物出现之后，在光合作用中吸收二氧化碳，放出游离氧，对原始大气缓慢地氧化，使一氧化碳变为二氧化碳，甲烷变为水汽和二氧化碳，氨变为水汽和氮。光合作用不断进行，氧气从二氧化碳中分异出来，最终形成以氮和氧为主要成分的现代大气。现在大气中氮占总体积的78.09%，氧占20.95%，氩占0.93%，二氧化碳占0.03%，以及微量的氖、氦、氙、氪、臭氧、氡、氨、氢等。此外还有水汽和尘埃微粒等。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。

对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度为10～20千米。对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5℃～6℃。动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显，故称对流层。对流层以上是平流层，距地球表面20～50千米。平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动的，故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在-55℃左右。平流层以上是中间层，距地球表面50～85千米，这里的空气已经很稀薄，突出的特征是气温防高度增加而迅速降低，空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层，距地球表面100～800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。

除此之外，还有两个特殊的层，即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20～30千米，实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体，被太阳光的紫外线照射，电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大，人们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通讯。

大气中含量最多的成分是氮，按体积比占78%。大气中的氮能冲淡氧，使氧不致太浓，氧化作用不过于激烈。在常温下，分子氮的化学性质不活泼，人和动物不能直接利用它，但植物的生长却离不开它。氮是植物制造叶绿素的原料，也是制造蛋白质的原料。氮还是制造化学肥料的原料。豆科植物可通过根瘤菌的作用，固定到土壤中，成为植物生长所需的氮肥。

大气中含量排在第二位的是氧。氧是人类及其他动植物呼吸、维持生命不可缺少的气体。此外，氧还决定着有机物质的燃烧、腐败及分解过程。

大气中的氧分子分解为氧原子，每个氧原子又与另外的氧分子结合就形成了另外一种气体——臭氧，因其有一种特殊的臭味而得名。臭氧通常呈浅蓝色。在常压下，当温度降至-112.4℃时，气体臭氧就变为暗蓝色的液体。当温度降至-251.4℃时，它就凝固成紫黑色的晶体。

大气中臭氧的含量很少，而且随着高度的变化而变化。在近地面层臭氧含量很少，从10千米高度开始逐渐增加，在12～15千米以上含量增加特别显著，在20～25千米高度处达最大值，再往上，臭氧的含量逐渐减少，到55～60千米高度上就极少了。

在水平方向上，臭氧的分布也有所不同。赤道和低纬度的臭氧含量最少，随着纬度的增高，臭氧含量也增加。臭氧也有季节变化和日变化。北半球高纬度地区，春季臭氧含量最大，秋季最小。

臭氧能大量吸收太阳紫外线，使极少量的紫外线到达地面，使地面上的生物免受过多紫外线的伤害。少量的紫外线能杀菌防病，促进生物机体内维生素D的形成，有利于机体增大和防止佝偻病。

二氧化碳是无色、无臭、无味的气体。燃料的燃烧，有机物的腐化以及动、植物的呼吸都产生二氧化碳。同时，二氧化碳又是植物在光合作用下生长的原料。绿色植物在新陈代谢过程中，吸收二氧化碳，合成碳水化合物和其他物质。

二氧化碳对太阳辐射吸收很少，却能强烈吸收地面辐射，使从地表往外辐射的热量不易散失到太空中去。

大气中的水汽主要来自海洋、湖泊、河流和潮湿物体表面的水分蒸发。海洋面积约占地球表面积的70%。平均而言，整个海洋表面每年约有100厘米厚的水层转化为水汽，全年由海洋蒸发到空中的水汽达350万亿吨之多；陆地上的河流湖泊、地面上的动植物都在向大气输送水汽。(www.chuimin.cn)

大气是地球上有生命物质的源泉。通过生物的光合作用（从大气中吸收二氧化碳，放出氧气，制造有机质），进行氧和二氧化碳的物质循环，并维持着生物的生命活动，所以没有大气就没有生物，没有生物也就没有今日的世界。地球表面的水，通过蒸发进入大气，水汽在大气中凝结以降水的形式降落地表。这个水的循环过程往复不止，所以地球上始终有水存在。如果没有大气，地球上的水就会蒸发掉，变成一个像月球那样的干燥星球。没有水分，自然界就没有生机，也就没有当今世界。

大气层又保护着地球的“体温”，使地表的热量不易散失，同时通过大气的流动和热量交换，使地表的温度得到调节。

大气的水热状况，可以影响一个地区的气候的基本特征，进而决定该地区的水文特点、地貌类型、土壤发育和生物类型，从而对地球表面的整个自然环境的演化进程起着重要作用。

大气中含有细微的岩屑和水汽，而地壳岩石中和水体中也有空气存在，它们是互相渗透和互相影响的。大气中的氧和碳酸气，大气的湿度变化以及风雨等，都直接作用于地表的岩石，所以大气的活动对地壳岩石的形成和破坏均有影响。

空气是最宝贵的资源之一，由于到处都有，人们常不觉得其珍贵。

我们每时每刻要呼吸空气，一个成年人一天需要13～15千克（10～12立方米）空气，相当于一天食物重量的10倍，饮水的5～6倍。据有关资料表明，一个人可以5周不吃食物，5天不喝水，但缺空气5分钟就不行，而且需要新鲜空气。

20世纪以来，在现代工业和交通迅猛发展的过程中，工业和人口高度集中，烟囱排出大量废气，汽车放出大量尾气，弄得城市上空烟尘滚滚，有时甚至恶臭难闻。40～50年代，接连出现的烟雾事件，严重危害人们的健康。近年来，人类患呼吸道疾病和心血管疾病人数急剧上升，直接或间接与大气污染有关。

试想，如果不穿上这件大气的“外衣”，地球会是什么样子呢？

如果地球不穿上这件大气的“外衣”，从宇宙太空飞来的大量陨石，将会不断地袭击地球。这种宇宙太空飞来的“子弹”，比我们地球上步枪子弹的速度要高几十倍。据估计，一昼夜射向地球的这种“子弹”有成千上万颗。如果没有大气层的阻挡，那地球将同月亮一样，弹丸满身，伤痕累累，使人的生命受到威胁。

如果没有大气，地球上的白昼和黑夜也会变得与现在完全不一样：当太阳刚刚从地平线上升起的时候，漆黑的夜晚会一下子变成通亮的白天，而当太阳刚刚下山时，通亮的白天会一下子变成漆黑的夜晚，根本没有黎明时的曙光和黄昏时的暮色。天空也不是蓝色的了，太阳所在的部位是明亮的，其余部位则是黑暗的；地面上，阳光照射到的地方是明亮的，没被照射到的部位是黑暗的。黑与白截然分明。

如果没有大气圈，白天阳光毫无阻挡地曝晒地面，地面温度一下子升得很高，高得人类无法生存；夜里，地球散热冷却，地面温度又一下子降得很低，低得人类也无法生存。这样一热一冷的变化，将会把地球上所有的生物热死和冻死，人类和生物界也就不复存在了。

如果没有大气圈臭氧的保护，太阳紫外线将畅通无阻地直达地表，人类和生物界将被它所伤害。据研究知道，人类患皮肤癌的病例的多少，与太阳紫外线来到地表的多少有关。太阳紫外线越强，得皮肤癌病的人也就越多。

由于有了大气层的保护，以上所提及的种种不幸事情一样也没有发生，地球成为人类及所有生物栖息的快乐家园。

地球的哭泣：被包裹与呵护

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