大氣，包圍地球的空氣稱為大氣，我們?nèi)祟惿钤诘厍虼髿獾牡撞?，并且一刻也離不開大氣，大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境，它的狀態(tài)和變化，時(shí)時(shí)處處影響到人類的活動(dòng)與生存，大氣科學(xué)是研究大氣圈層的一門科學(xué)，它研究大氣的具體情況，包括組成大氣的成分、這些成分的分布和變化、大氣的結(jié)構(gòu)、大氣的基本性質(zhì)和主導(dǎo)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

地球大氣是伴隨著地球的形成過程，經(jīng)過了億萬年的不斷“吐故納新”，才演變成今天的這個(gè)樣子。一般認(rèn)為，地球大氣的演變過程可以分為三個(gè)階。

原始大氣階段

大約在50億年前，大氣伴隨著地球的誕生就神秘地“出世”了。也就是拉普拉斯所說的星云開始凝聚時(shí)，地球周圍就已經(jīng)包圍了大量的氣體了。原始大氣的主要成分是氫和氦。當(dāng)?shù)厍蛐纬梢院?，由于地球?nèi)部放射性物質(zhì)的衰變，進(jìn)而引起能量的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換對(duì)于地球大氣的維持和消亡都是有作用的，再加上太陽(yáng)風(fēng)的強(qiáng)烈作用和地球剛形成時(shí)的引力較小，使得原始大氣很快就消失掉了。

次生大氣階段

地球生成以后，由于溫度的下降，地球表面發(fā)生冷凝現(xiàn)象，而地球內(nèi)部的高溫又促使火山頻繁活動(dòng)，火山爆發(fā)時(shí)所形成的揮發(fā)氣體，就逐漸代替了原始大氣，而成為次生大氣。次生大氣的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等一些分子量比較重的氣體。這些氣體和地球的固體物質(zhì)之間，互相吸引，互相依存。氣體沒有被地球偌大的離心力所拋棄，而成為大氣的第二次生命棗次生大氣。

今日大氣階段

隨著太陽(yáng)輻射向地球表面的縱深發(fā)展，光波比較短的紫外線強(qiáng)烈的光合作用，使地球上的次生大氣中生成了氧，而且氧的數(shù)量不斷地增加。有了氧，就為地球上生命的出現(xiàn)提供了極為有利的“溫床”。經(jīng)過幾十億萬年的分解、同化和演變，生命終于在地球這個(gè)襁褓中誕生了。今天的大氣雖然是由多種氣體組成的混合物，但主要成分是氮，其次是氧，另外還有一些其它的氣體，但數(shù)量則極其微小的。

干潔大氣成份

干潔空氣是指大氣中除去水汽、液體和固體微粒以外的整個(gè)混合氣體，簡(jiǎn)稱干空氣。它的主要成分是氮、氧、氬、二氧化碳等，其容積含量占全部干潔空氣的99.99％以上。其余還有少量的氫、氖、氪、氙、臭氧等。

成份表

水汽

水汽在大氣中含量很少，但變化很大，其變化范圍在0-4％之間，水汽絕大部分集中在低層，有一半的水汽集中在2公里以下，四分之三的水汽集中在4公里以下，10-12公里高度以下的水汽約占全部水汽總量的99％。大氣中的水汽來源于下墊面，包括水面、潮濕物體表面、植物葉面的蒸 發(fā)。由于大氣溫度遠(yuǎn)低于水面的沸點(diǎn)，因而水在大氣中有相變效應(yīng)。水汽含量在大氣中 變化很大，是天氣變化的主要角色，云、霧、雨、雪、霜、露等都是水汽的各種形態(tài)。 水汽能強(qiáng)烈地吸收地表發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，也能放出長(zhǎng)波輻射，水汽的蒸發(fā)和凝結(jié)又能吸收和放出潛熱，這都直接影響到地面和空氣的溫度，影響到大氣的運(yùn)動(dòng)和變化。

雜質(zhì)微粒

大氣中除了氣體成分以外，還有很多的液體和固體雜質(zhì)、微粒。雜質(zhì)是指來源于火山爆發(fā)、塵沙飛揚(yáng)、物質(zhì)燃燒的顆粒、流星燃燒所產(chǎn)生的細(xì)小微粒和海水飛濺揚(yáng)入大氣后而被蒸發(fā)的鹽粒，還有細(xì)菌、微生物、植物的孢子花粉等。它們多集中于大氣的底層。

液體微粒，是指懸浮于大氣中的水滴、過冷水滴和冰晶等水汽凝結(jié)物。

大氣中雜質(zhì)、微粒，聚集在一起，直接影響大氣的能見度。但它能充當(dāng)水汽凝結(jié)的核心，加速大氣中成云致雨的過程；它能吸收部分太陽(yáng)輻射，又能削弱太陽(yáng)直接輻射和阻擋地面長(zhǎng)波輻射，對(duì)地面和大氣的溫度變化產(chǎn)生了一定的影響。

大氣污染物

隨著人類社會(huì)生產(chǎn)力的高度發(fā)展，各種污染物大量地進(jìn)入地球大氣中，這就是人們所說的“大氣污染”。大氣中污染物已經(jīng)產(chǎn)生危害，受到人們注意的污染物大致有一百種左右，主要污染物如表所示。

按物理性質(zhì)

1、對(duì)流層是緊貼地面的一層，它受地面的影響最大。因?yàn)榈孛娓浇目諝馐軣嵘仙?，而位于上面的冷空氣下沉，這樣就發(fā)生了對(duì)流運(yùn)動(dòng)，所以把這層叫做對(duì)流層。它的下界是地面，上界因緯度和季節(jié)而不同。

2、在對(duì)流層的頂部，直到高于海平面50-55公里的這一層，氣流運(yùn)動(dòng)相當(dāng)平衡，而且主要以水平運(yùn)動(dòng)為主，故稱為平流層。

3、平流層之上，到高于海平面85公里高空的一層為中間層。這一層大氣中，幾乎沒有臭氮，這就使來自太陽(yáng)輻射的大量紫外線白白地穿過了這一層大氣而未被吸收，所以，在這層大氣里，氣溫隨高度的增加而下降的很快，到頂部氣溫已下降到-83℃以下.由于下層氣溫比上層高，有利于空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，故又稱之為高空對(duì)流層或上對(duì)流層。

4、從中間層頂部到高出海面800公里的高空，稱為暖(熱)層，又叫電離層。這一層空氣密度很小，在700公里厚的氣層中，只含有大氣總重量的0.5％。暖層里的氣溫很高，據(jù)人造衛(wèi)星觀測(cè)，在300公里高度上，氣溫高達(dá)1000℃以上。所以這一層叫做暖層或者熱層。

5、暖層頂以上的大氣統(tǒng)稱為散逸層，又叫外層。它是大氣的最高層，高度最高可達(dá)到3000公里。這一層大氣的溫度也很高，空氣十分稀薄，受地球引力場(chǎng)的約束很弱，一些高速運(yùn)動(dòng)著的空氣分子可以掙脫地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空間中去。

6、地球大氣圈之外還有一層極其稀薄的電離氣體，其高度可伸延到22000公里的高空，稱之為地冕。地冕也就是地球大氣向宇宙空間的過渡區(qū)域。

按特征分

1、按著大氣的化學(xué)成分來劃分。這種劃分是以距海平面90公里的高度為界限的。在90公里高度以下，大氣是均勻地混合的，組成大氣的各種成分相對(duì)比例不隨高度而變化，這一層叫做均質(zhì)層。在90公里高度以上，組成大氣的各種成分的相對(duì)比例，是隨高度的升高而發(fā)生變化的，比較輕的氣體如氧原子、氦原子、氫原子等越來越多，大氣就不再是均勻的混合了，因此，把這一層叫做非均質(zhì)層。

2、是按著大氣被電離的狀態(tài)來劃分，可分為非電離層和電離層。在海平面以上60公里以內(nèi)的大氣，基本上沒有被電離處于中性狀態(tài)，所以這一層叫非電離層。在60公里以上至1000公里的高度，這一層大氣在太陽(yáng)紫外線的作用下，大氣成分開始電離，形成大量的正、負(fù)離子和自由電子，所以這一層叫做電離層，這一層對(duì)于無線電波的傳播有著重要的作用。

全球的地面平均溫度約為15℃?？墒牵绻麤]有大氣，根據(jù)地球獲得的太陽(yáng)熱量和地球向宇宙空間放出的熱量相等，可以計(jì)算出地球的地面平均溫度應(yīng)為-18℃。因此，這33℃大體就是因?yàn)榈厍蛴写髿?，大氣像被子一樣造成溫室效?yīng)之故。

原理

世界上，宇宙中任何物體都輻射電磁波。物體溫度越高，輻射的波長(zhǎng)越短。太陽(yáng)表面溫度約6000K，它發(fā)射的電磁波長(zhǎng)很短，稱為太陽(yáng)短波輻射（其中包括從紫到紅的可見光）。地面在接受太陽(yáng)短波輻射而增溫的同時(shí)，也時(shí)時(shí)刻刻向外輻射電磁波而冷卻。地球發(fā)射的電磁波長(zhǎng)因?yàn)闇囟容^低而較長(zhǎng)，稱為地面長(zhǎng)波輻射。短波輻射和長(zhǎng)波輻射在經(jīng)過地球大氣時(shí)的遭遇是不同的：大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射幾乎是透明的，卻強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射。大氣在吸收地面長(zhǎng)波輻射的同時(shí)，它自己也向外輻射波長(zhǎng)更長(zhǎng)的長(zhǎng)波輻射（因?yàn)榇髿獾臏囟缺鹊孛娓停?。其中向下到達(dá)地面的部分稱為逆輻射。地面接受逆輻射后就會(huì)升溫，或者說大氣對(duì)地面起到了保溫作用。這就是大氣溫室效應(yīng)的原理。

作用氣體

大氣中每種氣體并不是都能強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射。地球大氣中起溫室作用的氣體稱為溫室氣體，主要有二氧化碳（CO2）、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它們幾乎吸收地面發(fā)出的所有的長(zhǎng)波輻射，其中只有一個(gè)很窄的區(qū)段吸收很少，因此稱為“窗區(qū)”。地球主要正是通過這個(gè)窗區(qū)把從太陽(yáng)獲得的熱量中的70％又以長(zhǎng)波輻射形式返還宇宙空間，從而維持地面溫度不變，溫室效應(yīng)主要是因?yàn)槿祟惢顒?dòng)增加了溫室氣體的數(shù)量和品種，使這個(gè)70％的數(shù)值下降，留下的余熱使地球變暖的。

目前大氣中CO2的含量是355ppm，即百萬分之355，把它換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，將是2.8米厚。在8000米厚的大氣中就占這2.8米厚這一點(diǎn)點(diǎn)。甲烷含量是1.7ppm，相應(yīng)是1.4厘米厚。臭氧濃度是400ppb（ppb為ppm的千分之一），換算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310ppb，2.5毫米厚。氟里昂有許多種，但大氣中含量最多的氟里昂12也只有400ppt（ppt又為ppb的千分之一），換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)只有3微米。由此可見大氣中溫室氣體之少。也正因?yàn)槿绱耍匀藶獒尫湃绮患酉拗?，便很容易引起全球迅速變暖?

中國(guó)大氣環(huán)境形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻，城市大氣環(huán)境質(zhì)量仍不盡如人意，以臭氧、灰霾污染為特征的復(fù)合型污染日益顯現(xiàn)。應(yīng)加強(qiáng)污染減排及污染防治工作，要積極實(shí)施工程減排、結(jié)構(gòu)減排、管理減排三大措施，2010年SO2排放總量比2005年下降了14.29％，污染減排工作取得了積極進(jìn)展，圓滿實(shí)現(xiàn)了減排目標(biāo)。

尤其在長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域，大氣污染物排放高度集中、城市間大氣污染物相互影響、區(qū)域污染特征呈現(xiàn)高度的趨同性和一致性，大氣污染防治工作還將面臨前所未有的壓力。“十二五”期間要繼續(xù)加強(qiáng)污染減排及污染防治工作，將區(qū)域污染聯(lián)防聯(lián)控戰(zhàn)略作為推進(jìn)中國(guó)大氣污染防治工作的重要手段和主攻方向，把深化區(qū)域污染聯(lián)防機(jī)制作為改善環(huán)境空氣質(zhì)量的有效途徑，切實(shí)提升人民群眾的生活環(huán)境質(zhì)量。

大氣污染對(duì)大氣物理狀態(tài)的影響，主要是引起氣候的異常變化。這種變化有時(shí)是很明顯的，有時(shí)則以漸漸變化的形式發(fā)生，為一般人所難以覺察，但任其發(fā)展，后果有可能非常嚴(yán)重。大氣是在不斷變化著的，其自然的變化進(jìn)程相當(dāng)緩慢，而人類活動(dòng)造成的變化禍在燃眉，已引起世界范圍的殷切關(guān)注，世界各地都已動(dòng)員了大量人力、物力，進(jìn)行研究、防范、治理?？刂拼髿馕廴?，保護(hù)環(huán)境，已成為當(dāng)代人類一項(xiàng)重要事業(yè)。