大气的组成及臭氧层
大气是指包围地球外围的空气层，总质量大约为5.3 x 1015 t，仅是地球总量的百万分之一。由于受重力的作用，大气从地面到高空逐渐稀薄，大气质量主要集中在下部，50%集中在5km以下，75%集中在10km以下，98%集中在30km以下。
一、大气结构
根据大气垂直方向上的热状况和运动状况，大气分为5层，见下图 |
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1．对流层
对流层是大气中最低的一层，底界为地面，上界高度从赤道向两极逐渐减小。由于对流层和地面接触，从地面获得热量，使得大气温度随高度的增加而降低，通常每升高100m大气温度降低0.65℃。对流层对人类生产、生活和生态平衡影响最大。大气污染现象也主要发生在这一层，特别是近地面的大气边界层。
2．平流层和臭氧层
对流层顶上直至大约50km高度之间称为平流层。该层几乎没有水汽，因此空气比较干燥。垂直温度先是随高度增加而变化甚小，到30～35km高度基本保持在-55℃左右，再往上温度则随高度增加而上升，到平流层顶温度升至-3℃以上。对流层顶以上，平流层内臭氧量增加，在15～25km臭氧浓度达到最大值，称为臭氧层。臭氧层能吸收绝大部分太阳紫外线，阻挡了强紫外线辐射到地面，同时加热平流层，使地面生物和人类免受紫外线伤害。
3．中间层
离地表50～85km这一区域称为大气的中间层。在平流层之上温度随着高度增加而下降，中间层的温度可降至-100℃，在该层内又出现比较强的垂直对流作用。
4．热成层
中间层之上，上界可达800km以上的大气层称为热成层。该层内大气因直接吸收太阳辐射而得到能量，因此温度随高度而增加，并且日变化和季变化明显，昼夜温差可达几百度，由于在太阳辐射的作用下，大部分气体分子发生电离，而且有较高密度的带电粒子，是电离层的主要分布层。电离层能反射无线电波，其变化对全球的无线通讯有重大意义。
5．逸散层
这是大气圈的最外层，离地表800km以上。由于大气向上越来越稀薄，地心引力减弱，以致一个气体质点被碰撞出这一层后，就很难有机会再被上层气体质点撞回来，而进入宇宙空间了。逸散层是一层相当厚的过渡层，其高度约为2000～3000km，该层温度也随高度增加而升高。
在离地面10～50km的大气平流层中，集中了大气中约90%的臭氧，其中离地22～25km臭氧浓度值达到最高，称其为臭氧层。如果将地球上臭氧压缩至1个大气压，其厚度仅有3mm左右，就像是一件“厚度为3mm 左右的宇宙服”。下面讨论一下有关臭氧层的作用和分布变化。 |
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臭氧层的作用
在离地面10～50km的大气平流层中，集中了大气中约90%的臭氧，其中离地22～25km臭氧浓度值达到最高，称其为臭氧层。如果将地球上臭氧压缩至1个大气压，其厚度仅有3mm左右，就像是一件“厚度为3mm 左右的宇宙服”。下面讨论一下有关臭氧层的作用和分布变化。 |
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一、氧层的作用
大气臭氧层主要有三个作用。其一为保护作用，臭氧层能够吸收太阳光中的波长300 μm以下的紫外线，主要是一部分UV—B（波长290～300μm）和全部的UV—B（波长＜290μm），见图1-1-3和图1-1-4，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的生物得以生存繁衍。 |
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其二为加热作用，臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。
其三为温室气体的作用，在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。
二、臭氧的分布和变化
臭氧的分布如前图所示。低纬度地区臭氧峰值较高，而高纬度地区的臭氧峰值较低。
臭氧总量随季节变化，高纬度地区从冬季到春季的总量都大。从冬季到春季高纬度地区臭氧总量变大是传输效果引起的，属于力学作用。在低纬度平流层中生成的臭氧的大气被传送至高纬度并沉降。由于这种运动在冬季到春季期间较为活跃，所以在这段时间内的臭氧浓度较高。上述传输作用引起的臭氧变化只局限于平流层下部，但在高度30～35km的空间则相反，夏天的臭氧浓度增高而冬天却降低。这与夏天通过光化学反应生成臭氧的速度较快是一致的，这便是所谓的化学作用。
臭氧的分布和变化
臭氧的分布如前图所示。低纬度地区臭氧峰值较高，而高纬度地区的臭氧峰值较低。
臭氧总量随季节变化，高纬度地区从冬季到春季的总量都大。从冬季到春季高纬度地区臭氧总量变大是传输效果引起的，属于力学作用。在低纬度平流层中生成的臭氧的大气被传送至高纬度并沉降。由于这种运动在冬季到春季期间较为活跃，所以在这段时间内的臭氧浓度较高。上述传输作用引起的臭氧变化只局限于平流层下部，但在高度30～35km的空间则相反，夏天的臭氧浓度增高而冬天却降低。这与夏天通过光化学反应生成臭氧的速度较快是一致的，这便是所谓的化学作用。 |
