第二章 大气
连续包围地球的气态物质称为大气。大气的存在与人类、生命有机体息息相关，例如，大气中的氧为人类、生物呼吸所不可缺少；二氧化碳是植物生长所必需的化合物；大气中的某些成分能吸收和放射长波辐射，使大气温度适宜于人类与生物生存。大气又可阻挡太阳紫外线大量进入地表，对地球上的生命起着保护作用。大气是自然环境的重要组成部分和最活跃的因素。例如大气中氧的化学性质非常活跃，在生命有机过程与无机过程中起着重要的作用；大气在地表物质交换与能量转化中是一个十分重要的环节。大气与水及生物彼此相互联系、相互制约、相互渗透，共同对地表发生作用，影响着一系列自然地理过程，例如风化、侵蚀、物质转化与交换、迁移，等等。
大气运动在全球水、热平衡中起着独特的作用，其水热状况对比与分布，对地表自然景观的形成和地域分异有着深刻的影响。
第一节 大气的组成与垂直分层
一、大气的组成
大气是由多种气体组成的混合物，其中还含有一些固体杂质和液体。
（一）干洁空气
大气中除固体杂质和水汽之外的全部混合气体，称为干洁空气。由表3-1可知，氮和氧容积占99.04％，加上氩，三者合占99.97％，其他气体仅占0.03%。干洁空气中大多数气体的临界温度低于自然情况下大气中可能出现的最低温度，CO2的临界温度虽然较高，但它所对应的压力却大大超过其实际分压力。因此，干洁空气中的所有成分都呈气体状态。
干洁空气中的CO2和O3含量极少，变化较大，但它们对地表自然界和大气温度却有重要的影响。
1.二氧化碳 离地表20km以下，CO2平均含量约为0.03％，向高空显著减少。CO2主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及有机物的燃烧、腐败等。在人口稠密的工业区，其含量明显增高，可占空气体积的0.05—0.07％；在海洋上和人口稀少地区，含量大为减少。CO2能强烈吸收和放射长波辐射，对大气和地表温度有明显的影响，起着“温室”作用。
2.臭氧 低层大气中的O3主要来源于闪电。闪电不经常发生，所以低层O3含量极少，而且不稳定。高空的O3是由太阳紫外线作用形成的，所以含量比低层大气多，并在20—25km的高空达到极大值。O3能强烈地吸收太阳紫外线，对大气有增温作用，并在高空形成一个暖区。大量紫外线在高空被吸收，使地面上的生物免受危害。穿透大气层到达地表的少量紫外线，对人类和大部分生物则是有益的。
（二）水汽
水汽主要来源于海洋、江河湖沼和土壤，以及潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。大气中的水汽含量极不固定，随时间、地
点、条件而不同。其所占容积变化范围为0—4％。观测结果表明，在1.5—2km高度，水汽含量只及地面的1/2；在5km高度，只相当于地面的1/10，再往上更少。水汽含量虽然不多，但它在大气温度变化范围内可以发生汽态、液态和固态三相转化，人们常见的云、雾、雨、雪等天气现象，都是水汽相变的表现。此外，水汽还善于吸收和放射长波辐射，显著影响大气和地表的温度。
（三）固体杂质
悬浮在大气中的固体杂质主要有烟粒、尘埃、盐粒等，它们的半径一般为10-2—10-8cm，多集中于低层大气中。烟粒主要来源于生产、生活方面的燃烧；尘埃主要来自经风的吹扬进入大气的地表松散微粒，以及火山爆发后产生的火山灰、流星燃烧的灰烬；盐粒则主要是由海洋波浪飞溅进入大气的水滴被蒸发后形成的，固体杂质的含量陆地上空多于海洋上空，城市多于乡村，冬季多于夏季，白天多于夜晚，愈近地面愈多。固体杂质是大气中水汽凝结的必要条件；能吸收部分太阳辐射，又可阻挡地面长波辐射，对大气和地表温度有一定影响；其含量多少，还直接影响到大气能见度的好坏。
（四）大气污染
由于自然或人为的原因，导致空气中有害物质的浓度超过一定限度，维持一定的时间，直接或间接地对人类正常生活、动植物正常生长，以及对气候和各类物品、材料造成危害的现象，称为大气污染。除火山爆发、森林火灾、海水蒸发、植物花粉传播等自然原因外，人类活动如工业生产、生活燃烧、各种交通工具排放的烟、粉尘、废气等，还有现代化战争。