我们的家园—地球的大气

前言:

大气圈(又叫大气层),气象学术语,指因为重力包裹在地球上的一层混合气体。其厚度在1000KM以上(大气圈厚度明确的上限,在2000-16000KM的高度仍然有稀薄的气体存在)。而其中的75%存在于地表及以上至10KM左右的对流层范围内。

日出时的大气

在初中的化学实验课上,有一节不是化学现象的物理变化—活性炭的吸附作用—活性炭质量越大或者表面积越大,则吸附能力就越强。

为什么要提起活性炭?和大气层有关系吗?大气是什么时候形成的,地球形成时,它就存在了吗?

在太阳系形成以前,是一团宇宙物质--原始太阳星云。在万有引力的作用下,形成了一个扁平疏松的星云盘,缓慢地围绕太阳转动。这个星云盘是组成行星大气的原材料(气体和尘埃)。气体的成分主要是氢,其次是氮,还包括少量的碳氢化合物(如甲烷)和惰性气体(如氩、氖、氙等)。尘埃的成分包括各种金属氧化物、碳和碳酸盐、硅酸盐、金属铁、固态的水和氨,以及一些含氮化合物等。

这些气体和尘埃由于互相碰撞,有的就渐渐合并成大质粒(星子)。质粒变大,表面积也大,就更具有并吞尘埃和吸咐气体的条件(熟悉吗?质量越大,表面积越大,吸附能力就越强)。

总有点大鱼吃小鱼的味道

当增大到一定质量时(原行星),它在万有引力等作用下,把那些不直接与它碰撞的气体、尘埃和小质粒都吸引过来。在结集的过程中,由于重力收缩,温度也开始升高。弥漫于太阳附近的气体和尘埃,由于被大质量原行星所兼并,渐渐减少,原行星的增大也越来越慢。最后那些大的原行星就成为行星。

噔噔蹬蹬---太阳系大八行星就由此产生了(详细内容请阅读之前的发 《地球是怎样形成的》)。

太阳系一家子

地球由于万有引力的作用,在形成过程中将一部分原始太阳星云中的气体吸引在自己的周围,同时形成了“原始大气圈”(这个时候还真不是原始大气圈)。这时大气圈的成份和现在大气圈的成份大不相同:绝大部分是氢,还有少量的氦、甲烷和惰性气体等,还包含水和氨,由于当时温度很低,它们还是以固体的状态存在(其实单单土星环当中的水就比地球上的多的多--以固体的方式存在)。

“年轻气盛”的太阳

原始地球形成的时候,太阳(年轻气盛)对地球的辐射逐渐加强,原始大气受热也活跃起来,氢、氦等较轻的元素就摆脱地球的引力,逃逸太空。

地球本身也在进行行星分化(请自行阅读之前的发 补课)。地球内部的温度不断升高,地球本身在重力的作用下密度变大而体积缩小,原来存在于内部的气体、水和氨等物质被“挤”出来(火山、温泉,地震等地质现象),再一次的补充了大气圈(固态的水和氨等物质因为升温转变为气体,并在地表凝结形成“湖泊”、氮气从氮化物中析出、二氧化碳则是从碳酸盐中析出)。而被“禁锢”在地球内部的氢、氦等较轻的元素,在“溜达”到原始大气中时,又在不断地“出逃”至宇宙空间。

行星分化时的地球或是“地狱”

在这段时期,大气中主要以二氧化碳、氮气、甲烷、水汽和氨为主,含有少量的惰性气体、氢气和氦气(奇怪吗?奇怪就对了,因为没有/极微量的氧气。现在穿越到那时候的大气圈,分分钟就没“气”了)。

这时候的大气叫“次生大气”(次生大气是生命发展的重要一环,大气中的甲烷在太阳辐射、宇宙辐射闪电的作用下,形成了较复杂的碳水化物---眼熟吗?就要出现“生命”了)。

随着地球上的水越来越多,形成了原始的海洋,厌氧菌等生命在不断地出现,微生物蓝藻则开始了地球上第一次的光合作用(开始自产自销了已经)。绿色植物的加入开启了“批量且制式”的氧气生产(光合作用)。大量植物的出现地球上的氧气逐渐多了起来。改变了大气的成分。动物该出现了。光合作用将太阳的能量转化为化学能(糖类)储存在植物上,食草动物吃植物,食肉动物吃食草动物,食物链开始形成(归根结底我可能是吃太阳长大的)。动物呼吸也增加了大气中二氧化碳的含量。

动植物-非洲草原

动植物繁盛之后,死亡的动植物和排泄物等物质当中的蛋白质一部分直接分解为氮气,另一部分转变为氨和铵盐,通过硝化细菌和脱氧细菌的作用,也变成了气体氮。氮气的化学性质不是很活泼,所以慢慢地聚集起来,形成了大气中含量最多的元素。

次生大气就慢慢地形成现在的大气了。

这也是一种大气

另:氧元素来自于恒星的核聚变。

地球形成的最早的20多亿年里,地球一直处于负氧状态,可能与火山喷发消耗当时有限的氧气有关。

一般认为在石炭纪末到二叠纪初期是氧气含量最高的时候,达到35%--“巨虫时代”。

最近小日子过得不错的本子和空气香甜的大漂亮开始下大雪了。这是大气圈(大气层)的靠近地表某一地区的短时间的具体状态(天气)。

图片源自 络

 

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