地球大气层

地球大氣層，又稱大氣圈，因重力關係而圍繞著地球的一層混合氣體，是地球最外部的气体圈层，包围着海洋和陆地，大气圈没有确切的上界，在离地表2000-16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子，在地下、土壤和某些岩石中也会有少量氣體，它们也可視同大气圈的組成部分，地球大气的主要成分為氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量氣體，這些混合氣體即稱為空氣，地球大气圈气体的总质量约为5.15×10¹⁸ 千克，相当于地球总质量的0.86ppm，由于地球引力作用，幾乎全部的气体集中在离地面100公里的增溫層下、其中99%在低於25～30公里以內，地球大氣的高密度使得地表的氣壓也相當驚人，海平面每平方公尺所受空氣擠壓力高達11公噸，而每立方公尺的空氣質量則可達1.29kg之多。大氣層保護地表避免太陽輻射直接照射，尤其是紫外線；也可以減少一天當中極端溫差的出現，也是生命作用不可或缺的。

地球大气层

地球大气层

散逸层（600 km～2000 km至3000 km）

增溫層（80至85 km～600 km）

中氣層（50 km～80至85 km）

平流层（7至11 km～50 km）

对流层（0 km～7至11 km）

大氣的組成

地球早期的大氣層與現今的大氣層完全不相同，富含火山噴發氣體，例如二氧化碳。部分地球大氣可能源於太陽系之外。^[1]現在的大氣層只含有極少量的二氧化碳，而富含氧氣。其改變原因是早期的生命形式——微生物體吸入二氧化碳而排出氧氣。這些微生物聚集在一起合稱為藍綠藻，依靠光合作用製造能量，它們與早期那些製造氧氣的有機體極為類似。

原始大氣

主条目：古大氣層

推測為甲烷（CH₄）、氨（NH₃）、氫（H₂）、水（H₂O）等所組成。因為火山爆發所噴出的氣體是二氧化碳（CO₂）、氨（NH₃）、氮（N₂）、二氧化硫（SO₂）、甲烷（CH₄）、氫（H₂）和水蒸氣（H₂O），這些氣體在地球冷卻前飛向空中，等到地球冷卻，逃出的氣體因重力而覆蓋地球形成最原始的大氣。其中水蒸氣凝結成為水，而二氧化碳、二氧化硫溶於水中變成溶液，因此大氣剩下氨、氫和甲烷，這就是人類所認為的原始大氣。

1953年，哈羅德·尤里和史丹利·米勒完成生命起源的經典實驗米勒-尤里實驗，發現將甲烷、氨、氫和水的混合經過放電後，會變成許多的有機化合物包含生命必需的成份——氨基酸。

早期大氣

因地球早期經常火山爆發的緣故，噴發出許多的二氧化碳..、水氣、氮氣，故當時大氣主要成份為二氧化碳、二氧化硫、水氣、氮氣等組成。

現今大氣

 

大氣水氣分布圖（平均值）

主要成份為氮、氧、氬、二氧化碳、水等，組成比率因時、地不同，而有所差異，其中以二氧化碳變動率最大。大氣不是密度均勻，是以海平面的密度最大，往上密度逐降，大氣約50％集中在海拔5.6公里內，約80％集中在海拔13公里以內。目前大氣中氧氣主要來源有約九成來自水域中的植物所行之光合作用。

氣體	佔有量（體積比）	對生物的好處
氮氣（N2）	78.084 %	維持植物生長
氧氣（O2）	20.946 %	呼吸作用原料，幫助燃燒
氬氣（Ar）	0.934 %
二氧化碳（CO2）	0.0398 %	光合作用原料，产生溫室效應
氖氣（Ne）	0.001818 %
氦氣（He）	0.000524 % = 5.24 ppm
甲烷（CH4）	0.000179 % = 1.79 ppm	产生温室效应
氪氣（Kr）	0.000114 % = 1.14 ppm
氫氣（H2）	0.000055 % = 0.55 ppm
一氧化二氮（N2O）	0.0000325 % = 0.325 ppm
一氧化碳（CO）	0.00001 % = 0.10 ppm
氙氣（Xe）	0.000009 % = 0.09 ppm
臭氧（O3）	0.000004 % = 0.04 ppm	臭氧若直接与人接触会危害人的身体健康，但是处在高空臭氧层中的臭氧能抵擋对生物有害的紫外線輻射
二氧化氮（NO2）	0.000002 % = 0.02 ppm
碘氣（I2）	0.000001 % = 0.01 ppm
氨氣（NH3）	-
水氣（H2O）	0 % ~ 4 %	形成天氣現象，使生物能夠存活，产生温室效应

大氣壓力

由地心引力對地球表面的一群混和氣體所作的作用力即為大氣壓力，故以在地表最大，愈往高處壓力愈小。氣壓在海平面的平均值約1.01×10⁵帕（或稱巴斯卡，Pascal，簡稱Pa，國際單位制中的壓力單位，1帕=1牛頓/米²），相當於76公分汞柱，也就是一般所稱的一大氣壓。

大氣壓力依高度遞減，在低空中每上升5.5公里，壓力約減二分之一。

大氣層垂直結構

 

相对其他颜色的光而言，大气中的气体散射蓝色光较多。所以从外层空间来看，地球就有一层蓝色光晕。正是因为如此，天空大多数时候也是蓝色的。

大氣層垂直結構大致可分為對流層、平流層、中氣層、增溫層及外氣層，分述如下：

對流層

最接近地面的大氣層稱為對流層，包括大气边界层和自由大气，平均高度約10公里。對流層高度隨緯度變化，在赤道最高約為15公里，極地最低約8公里。顧名思義，對流層是對流最旺盛的區域，也是天氣現象發生的地方。大氣中的水氣，約有80%存在於對流層，因此它也是蒸發、雲、雨等最經常出現的區域。平均而言，對流層溫度隨高度降低，每上升100公尺，溫度下降約0.6℃。

平流層

含有臭氧，具有吸收紫外線功能，保護地球上所有生物的生存和地表免於受陽光中強烈的紫外線致命的侵襲，又叫同溫層。因為在同溫層內部的臭氧層有吸收太陽輻射的功能，在此層的氣溫會隨高度增加。

中氣層

此層主要成份有臭氧、氧、二氧化碳、氮的氧化物，這些部份是由光化學作用引起之產物，故又稱：光化層。溫度隨高度上升而下降。

增溫層

又稱熱氣層，空氣極稀薄，而離子特別多。溫度相當高，且隨高度升高而溫度升高。

外氣層

外太空的起點，含元素中最輕的兩種氣體：氫（H）及氦（He）。

空氣污染

主条目：空气污染

 

在装置硫氧化物过滤器前，这座在新墨西哥州的发电厂排放了过量的二氧化硫。

指大氣中某些物質超過一定的限量，或多出某些物質的現象。空氣污染的程度取決於污染源、大氣的轉移及接受物。

污染源

• 碳的氧化物：如一氧化碳、二氧化碳。

燃燒石化燃料所产生的物質是空氣污染最主要的來源，因為燃烧所产生的二氧化碳若是過多，会引起溫室效应。汽車引擎中，汽油燃烧不完全会排放出一氧化碳，当一氧化碳进入肺部，它比氧更容易与血紅素形成稳定的化合物，降低血液运送氧氣的功能，严重的话会造成窒息死亡。

• 硫的氧化物：如二氧化硫、三氧化硫。

大气主要污染物之一。当二氧化硫和三氧化硫溶於水中，會形成亞硫酸和硫酸，这是酸雨的主要成分。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。二氧化硫具有酸性，可与空气中的其他物质反应，生成微小的亚硫酸盐和硫酸盐颗粒。当人体吸入这些洨时，它们将聚集于肺部，是呼吸系统症状和疾病、呼吸困难，以及过早死亡的一个原因。

• 氮的氧化物：如一氧化氮、二氧化氮。
• 烴類：如苯、汽油等。
• 塵埃與颗粒物。

大氣的轉移

意謂大氣減輕空氣污染的天然程序；雖然大氣能夠減輕污染，但有其極限，並不是無止盡的清除。

接受物

指對污染接受的程度，接觸污染物的歷程很重要，有些生物體內的功能，可以排除某些污染物，然而也有的污染物會積存在身體內，導致生病或死亡。

参考资料

1. Alien Gases in Our Atmosphere. [2009-12-17]. （原始内容于2009-12-18）. 

參考書目

相關條目

• 大气层
• 空气污染

外部連結

维基共享资源中相关的多媒体资源：地球大气层

• NASA's Earth Fact Sheet（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• American Geophysical Union: Atmospheric Sciences（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• See how Earth atmosphere is observed and monitored by a European project that combines many approaches.
• Stuff in the Air（页面存档备份，存于互联网档案馆） Find out what the atmosphere contains.
• Layers of the Atmosphere（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Answers to several questions of curious kids related to Air and Atmosphere（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• The AMS Glossary of Meteorology（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Paul Crutzen Interview（页面存档备份，存于互联网档案馆） Free video of Paul Crutzen Nobel Laureate for his work on decomposition of ozone talking to Harry Kroto Nobel Laureate by the Vega Science Trust.