科学：小学教师指南/地球大气层

大气层是地球或其他行星周围的气体包层。大气层对环境做出了很多贡献，例如控制地球上热量损失和获得的量。它能够知道需要多少热量或寒冷，这样地球上的人们就不会被太阳晒焦，并防止人们冻僵。大气层保护我们所有人免受极端温度的影响。不幸的是，由于大量污染物排放到空气中，这种大气层保护层正面临着很大的风险。月球完全相反，因为没有大气层，温度可以达到非常低和非常高的程度。月球上的白天比地球上的白天长得多，大约是地球的 28 倍。地球表面附近的大气层最厚、最重。大气层据说是分层的。

空气

我们生活在一个由多种气体混合而成的海洋中，我们称之为大气层

我们的大气层在我们太阳系中是独一无二的

充当隔热毯（调节温度波动）大气层是地球周围的空气包层，延伸到地球表面以上 1600 公里，包含所有维持生命所必需的气体，也为我们提供呼吸

地球大气层

• 78% 氮气
• 21% 氧气

动物需要氧气作为燃料，氧气与其他物质具有很高的反应性

• 1% 二氧化碳、氢气、氦气等

植物使用二氧化碳并释放氧气作为废物=共生关系

大气层不是一个取之不尽的污水池！地球大气层约有 300 英里（480 公里）厚，但大部分都在距离地表 10 英里（16 公里）以内。气压随高度降低。在海平面，气压约为每平方英寸 14.7 磅（每平方厘米 1 千克）。大气层是使地球适宜居住的重要组成部分。它阻挡了一些太阳的有害射线到达地球。它捕获热量，使地球保持舒适的温度。我们大气层中的氧气对于生命至关重要。在过去的一个世纪里，排放到大气中的温室气体和其他空气污染物造成了全球变暖、臭氧层空洞和酸雨等重大变化。

大气层

大气层

对流层- 0-10 英里

大多数天气状况发生的地方，大气层最稠密。这部分大气层中有很多水蒸气，会形成云和风暴

• 对流层是地球大气层的最底层。
• 对流层从地球表面开始，向上延伸到 7-20 公里，即海拔约 4-12 英里或 23,000- 65,000 英尺。
• 大气层的大部分质量（约 75-80%）都在对流层中。几乎所有天气都发生在这一层。
• 这一层是大多数商用和客机飞行的区域。

平流层- 10-20 英里

这一层中的空气稀薄，无云，没有天气发生。

这一层大气层包含臭氧层，臭氧气体含量最高，有助于吸收我们星球从太阳接收的大部分紫外线。不幸的是，在 20 世纪 80 年代初，南极地区春季期间，平流层臭氧出现了明显下降，以至于在南极上空开始出现“空洞”。在过去 25 年里，臭氧层变薄了 4%。这与人类生产的化学物质有关。

臭氧层空洞对人类健康和生态系统的一些影响包括

• 皮肤癌的发展。
• 严重暴露在紫外线下对眼睛有害，会导致白内障的发生率增加。
• 紫外线会影响我们的免疫系统，降低对疾病的抵抗力，降低疫苗的有效性。
• 紫外线的增加对植物生长有负面影响，降低了一些植物和谷物作物的产量，并导致浮游生物数量下降。

臭氧-氧循环在臭氧层中。

• 约 20% 的大气质量包含在平流层中。
• 平流层在温度上是分层的，较高的层温度较高，靠近地球的层温度较低。
• 温度随高度升高，这是由于臭氧吸收了太阳的紫外线辐射所致。

中间层- 20-50 英里

这是从地面向上数的第三层。它包含在它的外边缘，即中间层顶，地球大气层中最冷的部分。这一层的温度可以达到 -101 摄氏度左右，具体取决于一年中的时间。

航天飞机 奋进号 在这张照片中似乎横跨平流层和中间层。包含云的对流层在这张照片中呈现橙色。

• 高于所有飞机和大多数气球的最大高度。
• 强烈的东-西风（大气潮汐）。
• 上层拥有地球上最冷的温度：-226 华氏度；-143 摄氏度
• 大约 30 英里高。

电离层- 50-500 英里

从中间层的一部分以及热层和外层空间延伸的离子层和电子层

• 上层大气层，原子被太阳辐射电离（添加或去除电子，形成带电粒子）。极光
• 短波无线电波从电离层反射，从而实现长距离通信。
• 大约 50-600 英里，然后就是外太空！

外层空间- 500-太空

大气层变薄并与太空融合的地方

在北半球，风被地球自转运动偏转（转向）到它们的右侧。在南半球，风被偏转到它们的左侧。这是由于科里奥利效应。

• 一些分子仍然受到地球的重力束缚，但它们的数量如此之少，以至于它们很少相互碰撞。
• 外层空间和外层空间之间没有明显的界限。

对流层

是大气层中最低的部分，包含我们的大部分天气云、雨和雪。在这部分大气层中，温度随着距离地球的距离增加而降低，大约每公里下降 6.5°C。对流层包含大气层中大约 75% 的所有空气，以及几乎所有形成云和雨的水蒸气。

平流层

它从对流层向上延伸到大约 50 公里。它包含大气中大部分的臭氧，并且温度随着高度的增加而升高，这是因为臭氧吸收了来自太阳的紫外线辐射。

空气污染

当包括颗粒物和生物分子在内的有害物质被排放到地球大气中时就会发生空气污染。它可能导致人类患病、过敏或死亡；它也可能对动物和粮食作物等其他生物造成伤害，并可能破坏自然环境或建造环境。烟雾、酸雨、一氧化碳、化石燃料排放和对流层臭氧有什么共同点？它们都是空气污染的例子。空气污染并非新鲜事。早在 13 世纪，人们就开始抱怨英国伦敦上空的煤尘和烟灰。自 18 世纪后期工业革命开始以来，我们一直在改变地球的大气及其化学成分。随着工业在全球范围内的扩展，空气污染也随之蔓延。空气污染有许多影响。除了难看，它还会导致疾病甚至死亡。它会损坏建筑物、农作物和野生动物。最严重的空气污染发生在伦敦，当时浓密的烟雾（烟雾和雾气的混合物）在 1952 年 12 月形成，并持续到 1953 年 3 月。在一周内，有 4,000 人死亡。在六个月内，又有 8,000 人死亡。

空气污染是由固体颗粒物和化学物质组成的。影响大气的自然过程包括火山爆发、生物腐烂和沙尘暴。植物、树木和草释放挥发性有机化合物 (VOC)，例如甲烷，进入空气中。我们更关注人为污染，因为我们有能力控制它。污染物包括一氧化碳、二氧化硫、VOC 和氮氧化物。人为污染的最大来源是我们在家里、工厂和汽车中燃烧化石燃料（包括煤炭、石油和天然气）。

空气污染要么是主要污染，要么是次要污染。主要污染物直接排放到空气中，例如烟雾和汽车尾气。当化学反应改变主要污染物时，就会形成次要污染。对流层臭氧的形成是次要空气污染的一个例子。

大气是一个复杂、动态且脆弱的系统。人们越来越关注空气污染的全球影响，特别是气候变化。长期以来，由于空气污染导致的平流层臭氧层耗竭一直被认为是对人类健康的威胁。