大气垂直分布示意图（大气的组成和垂直分布）

大气的组成

大气是多种气体的混合物。低层大气主要是由干洁空气、水汽和杂志三部分组成。

干洁空气（25千米以下）的主要成分中，氮和氧合占干洁空气体积分数的99%。氧是人类和其他生物维持生命活动所必须的物质；氮是地球上生物体的基本成分。

大气中的微量成分二氧化碳和臭氧，含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用。臭氧能大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，被誉为“地球生命的保护伞”；而穿透大气射到地面上的少量紫外线，又起到杀菌治病的作用。

大气中的水汽和杂志含量也很少，却是天气变化的重要角色。水的相变（气态、液态、固态三者的相互变化），产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象。并伴随着热量的吸收和释放（地面上的水蒸发成水汽，要吸收热量；水汽随上升气流到空中凝结成云、雾、雨、雪等又放出热量），直接影响地面和大气的温度。杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件（大气中水汽和杂质的含量因时因地而异）。

（一）对流层

对流层是贴近地面的大气最低层。整个大气质量的3/4和几乎全部水汽、杂质都集中在这一层。对流层是大气中最活跃、与人类关系最密切的一层。人类就生活在对流层的底部。对流层有以下特点：

• 气温随高度的增加而递减。这是因为地面是对流层大气的主要的直接热源，因此离地面越高，气温越低（每升高100米，气温下降0.6度）。

• 对流运动显著。对流层上部冷下部热，有利于空气的对流运动（空气受热膨胀上升，遇冷收缩下降），对流层即因此得名。对流层的高度因纬度而已，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层高度可达17~18千米；高纬度地面受热少，对流运动弱，对流层高度仅8~9千米；中纬度受热介于低纬度和高纬度之间，对流层高度为10~12千米。

• 天气现象复杂多变。近地面的水汽和杂志通过对流运动向上层空间输送，在上升的过程中随着气温的降低，容易成云致雨。云、雨、雾、雪等的天气现象都发生在这一层。

（二）平流层

自对流层顶端至50~55千米高度的范围为平流层，这一层有以下特点：

• 气温随高度增高。平流层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线增温。在22~27千米高度处，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。臭氧层以上，臭氧含量逐渐减少，但是太阳紫外线辐射强烈。气温随高度迅速增高。

• 气流以平流为主。平流层上部热下部冷，大气较为稳定，不易形成对流，而是以平流运动为主，有利于高空飞行。

（三）高层大气

平流层顶以上的大气，气压低，空气密度很小。到2000~3000千米的高空，大气的密度已与星际空间的密度非常接近。这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间去，这个高度可看做地球大气的上界。

在高层大气中80~500千米的高空，有若干电离层。电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通讯有重要作用。

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