大氣層
壓力
氣壓是單位面積上受到周?chē)鷼怏w垂直加諸于其上的力量,他取決于行星的重力和在地區(qū)上組合的空氣柱的總質(zhì)量。根據(jù)國(guó)際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)大氣(atm)氣壓?jiǎn)挝欢x是101,325 帕(或是每平方公分1,013,250達(dá)因)。
大氣壓力因?yàn)樵谝粋€(gè)地點(diǎn)之上的氣體質(zhì)量會(huì)隨著高度減少而降低,氣壓隨高度下降的系數(shù)為數(shù)學(xué)上的 e (無(wú)理數(shù),其近似值為2.71828),稱(chēng)為高度標(biāo)度,并以 H 來(lái)表示。對(duì)一個(gè)溫度均勻一致的大氣層,高度標(biāo)度與溫度成正比,并且與行星的重力加速度乘上干燥空氣的分子質(zhì)量成反比。像這種模式的大氣層,隨著高度的增加,壓力成指數(shù)的下降。但是,大氣層的溫度是不均勻的,所以要精確的測(cè)量某一特定高度的壓力是很復(fù)雜的
逃逸
表面重力,維系大氣層的力量,在行星中是極不相同的。例如,巨大的行星木星有著非常大的重力,能夠保留住在較低的重力下會(huì)逃逸的氫和氦這種輕的氣體。其次,與太陽(yáng)的距離確定可以用來(lái)加熱大氣的能量,能否加熱氣體使分子的熱運(yùn)動(dòng)超出行星的逃逸速度—?dú)怏w分子克服行星重力掌握所需的速度。因此,遙遠(yuǎn)和寒冷的泰坦和冥王星盡管重力相對(duì)較低,但仍能保有它們的大氣層。理論上,星際行星也許也能保有厚實(shí)的大氣層。
因?yàn)闅怏w在任何的特定溫度下都有大范圍的分子移動(dòng)速度,所以總是會(huì)有一些氣體緩慢的滲漏至太空中。具有相同動(dòng)能的氣體,輕的氣體運(yùn)動(dòng)的速度比重的氣體快,因此分子量較低的氣體流失的比那些分子量較重的氣體更快。這被認(rèn)為是金星和火星會(huì)失去它們的水的原因,因?yàn)楫?dāng)它們的水受到來(lái)自太陽(yáng)的紫外線光解成為氫和氧之后,氫會(huì)逃逸而去。地球的磁場(chǎng)協(xié)助阻擋了會(huì)使氫加速逃逸的太陽(yáng)風(fēng),然而,在過(guò)去的30億年,地球也許經(jīng)由在極區(qū)的極光活動(dòng),損失了包括氧氣在內(nèi)的2%大氣層 。
其他也會(huì)造成大氣損耗的機(jī)制是太陽(yáng)風(fēng),包括飛濺、撞擊侵蝕、天氣、和隱藏—"有時(shí)是指結(jié)冰"—進(jìn)入風(fēng)化層和極冠。
成分
大氣中的氣體散射藍(lán)光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)勝于其他波長(zhǎng),因此從太空中看見(jiàn)的地球會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色的光暈。
最初的大氣結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為與在行星形成所在地點(diǎn)的太陽(yáng)星云有著一樣的化學(xué)成分和溫度,而內(nèi)部的氣體隨后逃逸。這些原始的大氣層隨著時(shí)間的過(guò)去而逐漸的演變,因行星各自不同的特性造成非常不同的結(jié)果。
金星和火星的行星大氣主要的組成是二氧化碳,還有少量的氮、氬、氧和可追蹤的其他氣體。
地球的大氣層主要由生活在其中生物產(chǎn)生的副產(chǎn)品來(lái)改造。地球大氣層包含大約(以摩爾容量/體積計(jì)算)78.08%的氮和20.95%的氧,數(shù)量易變(平均為0.247%,全球大氣研究中心)的水蒸氣、0.93%的氬、0.038%的二氧化碳,和微蹤的氫、氦以及其他的"惰性氣體"(揮發(fā)氣體的污染)。
低溫和重力較強(qiáng)大的氣體巨星—木星、土星、天王星、和海王星—能夠輕易的保留住低分子量的氣體。這些行星有以氫-氦和微蹤的更復(fù)雜化合物構(gòu)成的大氣層。
有兩顆外層行星的衛(wèi)星有著不能忽視的大氣層:土星的衛(wèi)星泰坦和海王星的衛(wèi)星崔頓,主要成分為氮。冥王星,在軌道的近日點(diǎn)附近,有著與崔頓相似,由氮和甲烷組成的大氣層,但在遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)氣體的大氣層會(huì)凍結(jié)。
太陽(yáng)系內(nèi)還有其他的天體有極端稀薄但不穩(wěn)定的大氣層,這些包括月球(鈉氣)、水星(納氣)、歐羅巴(氧氣)、艾歐(硫)和恩塞拉都斯(水蒸氣)。
行星HD 209458b是第一顆被哈伯太空望遠(yuǎn)鏡測(cè)量出大氣層結(jié)構(gòu)的系外行星。HD 209458是位于飛馬座的一顆恒星,HD 209458b是軌道靠近母恒星的氣體巨星,因此大氣層被加熱至超過(guò)1,000 K,并且穩(wěn)定的逃逸入太空。氫、氧、碳和硫都在行星膨漲的大氣中被偵測(cè)出來(lái) 。
構(gòu)造
地球
地球大氣層包括,從地面往上,對(duì)流層(包括行星的邊界層或最底層的大氣)、平流層、中氣層(散逸層)、熱成層(增溫層,包含電離層和外逸層),還有磁層。每一層有不同的氣溫,定義出溫度隨著高度的變化率。
3/4的大氣層在對(duì)流層內(nèi),并且這一層的厚度有很大的變化,在赤道的厚度達(dá)到17公里,在極區(qū)的厚度僅有7公里。臭氧層,吸收來(lái)自太陽(yáng)紫外線的能量,主要位于同溫層,高度在15至35公里??ㄩT(mén)線的位置在熱成層內(nèi),高度100公里處,通常被作為地球大氣層和太空的分界線。但是外逸層的高度可以從距離地表500公里延伸至1,000公里,并在該處與行星的磁層互動(dòng)。
其他
其他已知有大氣層的天體列于下表。
太陽(yáng)系內(nèi)
金星
月球
火星
木星
木衛(wèi)一
歐羅巴
木衛(wèi)三
土星
泰坦
土衛(wèi)二
天王星
海王星
崔頓
冥王星
地球
太陽(yáng)系外
HD 209458 b
循環(huán)
當(dāng)對(duì)流成為比熱輻射更有效率的運(yùn)輸者時(shí),由于溫度的差異造成了大氣的循環(huán)。在行星的主要熱源是來(lái)自太陽(yáng)的輻射,在熱帶多余的熱會(huì)輸送到更高的緯度。當(dāng)行星的內(nèi)部能產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)目的熱量時(shí),例如木星的狀況,對(duì)流能經(jīng)由大氣層將能量由內(nèi)部區(qū)域的高溫傳送至表面。
重要性
經(jīng)由地質(zhì)學(xué)家對(duì)行星的透視,大氣層是對(duì)行星演化形態(tài)學(xué)的行為實(shí)質(zhì)上的代理者。風(fēng)運(yùn)輸塵土、侵蝕地表和帶離淤積和其他的微粒(風(fēng)成程序)。霜和降雨,取決于它們的成分,也影響到地表。氣候變化可能影響到行星的地質(zhì)歷史,反過(guò)來(lái),研究地球表面也可以對(duì)行星的大氣和氣候的現(xiàn)狀和過(guò)去有所了解。
對(duì)氣象學(xué)家,測(cè)量大氣的構(gòu)成可以確定氣候和它的變異。
對(duì)生物學(xué)家,構(gòu)造是和生命的出現(xiàn)與演變密不可分的。
相關(guān)條目
巖石圈、水圈、生物圈
蒸發(fā)計(jì)(汽化計(jì))
太空邊緣
電離層
恒星大氣層
全球性氣候系統(tǒng)元件表
免責(zé)聲明:以上內(nèi)容版權(quán)歸原作者所有,如有侵犯您的原創(chuàng)版權(quán)請(qǐng)告知,我們將盡快刪除相關(guān)內(nèi)容。感謝每一位辛勤著寫(xiě)的作者,感謝每一位的分享。
相關(guān)資料
- 有價(jià)值
- 一般般
- 沒(méi)價(jià)值
{{item.userName}} 舉報(bào)
{{item.time}} {{item.replyListShow ? '收起' : '展開(kāi)'}}評(píng)論 {{curReplyId == item.id ? '取消回復(fù)' : '回復(fù)'}}
{{_reply.userName}} 舉報(bào)
{{_reply.time}}