的大气
大气是最重要的均匀因此是最容易研究的地质圈。它的质量很容易由平均高度的乘积来确定汞气压计单位为厘米密度汞(13.6克每立方厘米),和面积地球(5.1 × 1018平方厘米)。最近的计算结果是51.17 × 1020.克是它的总质量。
作文
的作文也是相对简单的,尽管相当数量的气体可能以少量的形式存在(表)。几乎99%由氧气而且氮,氩占了剩下的大部分。二氧化碳是植物生命所必需的,其含量极低。有些气体没有列在表可能是地方性甚至区域性污染物——城市居民越来越意识到氧化物的存在硫作为大气污染物,对雾霾的科学研究主要涉及碳氢化合物、氮氧化物、氧和氧之间发生的反应臭氧.
大气的平均成分 | |||
---|---|---|---|
*ppm =百万分之数。 **变量,随高度增加。 |
|||
气体 | 作文 按体积 (ppm) * |
作文 按重量 (ppm) * |
总质量 (1020.g) |
氮 | 780900年 | 755100年 | 38.648 |
氧气 | 209500年 | 231500年 | 11.841 |
氩 | 9300年 | 12800年 | 0.655 |
二氧化碳 | 386 | 591 | 0.0299 |
霓虹灯 | 18 | 12.5 | 0.000636 |
氦 | 5.2 | 0.72 | 0.000037 |
甲烷 | 1.5 | 0.94 | 0.000043 |
氪 | 1.0 | 2.9 | 0.000146 |
一氧化二氮 | 0.5 | 0.8 | 0.000040 |
氢 | 0.5 | 0.035 | 0.000002 |
臭氧* * | 0.4 | 0.7 | 0.000035 |
氙 | 0.08 | 0.36 | 0.000018 |
大气层逐渐变薄,进入外层空间的真空,它的上限可以方便地设定为大约600公里。平流层中一个重要的区域被称为臭氧层扩散层的特征是臭氧浓度增加,O3..这一区域对地球上的生命非常重要,因为它吸收了地球上大部分的空气紫外线辐射来自太阳;如果渗透到地球表面,它就会成为一种强有力的消毒剂,对大多数生命形式来说都是致命的。它还有助于保持更均匀的表面温度通过减少损失热通过辐射去太空——所谓的温室效应.
地球化学的历史
大气的地球化学历史是一个复杂的历史。科学家们一致认为,现在的大气层与原来的大不相同。它当然与其他行星大不相同。我们有理由得出这样的结论:这至少在一定程度上反映了地球是地球的中心住的生活。地球的大气不同于太阳系中它的邻居的大气,这在很大程度上可能是光合作用的作用,这是一个复杂的生物过程,在此之前可能有一段漫长的有机生长时期进化.
地球原始大气层的性质仍然是一些猜测的主题。一些科学家,推理类比与木星等较大的行星相比,都认为原始大气主要由甲烷和甲烷组成氨.另一些人认为,现在的火山气体可能表明原始大气的性质,在这种情况下,它包含二氧化碳,可能一氧化碳,氮,和水蒸汽。在这两种情况下,都没有游离氧。如果大气的演化可以通过地质记录追溯到时间上,那么广泛的陆地光合作用是由大约4亿年前泥盆纪时期丰富的陆地植物所表明的。然而,海洋生物的光合作用要早得多,因为几乎所有主要的海洋生物类群都是在大约5.4亿年前寒武纪初期形成的。如前所述,广泛的前寒武纪铁岩层说明当时的大气是无氧的终止大约20亿年前。这一证据已被转化为对大气中氧含量的估计,约为20亿年前目前水平的1%,约为本世纪初目前水平的10%寒武纪,基本上是泥盆纪的现在的内容。
虽然还不可能知道原始大气的定量组成,但在地质时期改变其组成的地球化学过程是可以评价的。这些过程可以概括为一系列的得失。大气中的添加物包括:(1)火成岩活动释放的气体;(2)氧气和氢水蒸气的光化学分解产生的;(3)光合作用产生的氧气;(4)氦由放射性分解而产生的铀和钍;和(5)氩产生的放射性击穿钾.大气损失包括:(1)由亚铁氧化为铁铁、硫的氧去除化合物生成硫酸盐,氢生成水,以及类似的反应;(2)由二氧化碳除去形成煤炭石油,以及生物的死亡和埋葬;(3)由二氧化碳除去形成钙而且镁碳酸盐;(4)脱氮后形成氮的氧化物空气并通过…的行动硝化细菌土壤中;(5)氢和氦从地球引力逃逸场.
在大部分地质时期,光合作用无疑是控制大气成分的最重要过程。通过这个过程,二氧化碳和水被转化为碳水化合物,同时释放出氧气。大部分碳水化合物被动物消耗,并通过呼吸作用重新转化为二氧化碳和水,氧化衰变也会导致同样的结果。然而,一些被纳入沉积物;一部分可能会形成可开采的煤和石油矿床,但大部分仍然是传播碳质材料;平均碳沉积岩含量约为0.4%。
在数量上,更大量的二氧化碳以石灰石和白云石的形式从大气中被清除。这种去除大部分是由海洋生物,特别是藻类和珊瑚影响的,但直接的无机降水也可能发生,特别是在温暖的热带水域。从整个沉积记录中大量的石灰石和白云石沉积物来看,这一过程在整个地质时期都具有显著的一致性。广泛的石灰岩的形成可能在古老的前寒武纪岩石中不太常见,这表明碳酸盐岩沉淀的开始较慢。真的很了不起,这么多碳酸盐岩都是在地质时期沉积下来的,碳酸盐最终来自于当时的大气,当时的大气中二氧化碳的浓度可能永远不会比现在高得多。指出了硅酸钙-卡西欧的分解反应3.+有限公司2= CaCO3.+ SiO2,其中卡西欧3.是硅酸钙,CO2是二氧化碳,CaCO3.是碳酸钙,而SiO2是二氧化硅在常温下,大气中的二氧化碳浓度会向右移动,这将起到缓冲机制的作用,使大气中的二氧化碳浓度持续保持在较低水平。
如果二氧化碳浓度基本保持不变,而这复合已经被不断提取以形成碳酸盐和有机化合物,那么显然需要一个平衡的“新”二氧化碳的来源。这显然是由火山活动和其他火成岩活动提供的。地球正在稳定地脱气,也就是说,包含在地幔中的气体化合物正在逃逸到地表。地幔中二氧化碳的存在已经通过微观包裹体的存在得到了证明液体在一些火山喷发中,橄榄岩捕虏体(包含在其他岩石中的岩石)的矿物中含有二氧化碳。除了二氧化碳,还有大量的水和少量的其他物质挥发物从地幔中不断添加。归根结底,水圈和大气一样,都是地球内部脱气的产物。
在剩余的大气气体中,氩呈现出一些有趣的特征。到目前为止,氩是地球上最丰富的惰性气体,而在大气中宇宙作为一个整体,它比氦或霓虹灯.此外,它的同位素组成非常独特,几乎完全由氩-40组成,而在宇宙氩-36是最丰富的同位素.原因是异常大气中的氩几乎完全是放射性的,是钾的钾-40同位素衰变的产物。
同样,大气中的氦可能完全是太阳的产物放射性衰变铀和钍.实际上,在地质时期,大气中只含有这些来源产生的氦总量的10%左右。这些氦中有一部分留在了形成它的岩石中,还有一部分从上层大气中逃逸了出来。氦(和氢),由光原子可以逃离地球的重力场,而较重的气体则不能。在整个地质时期,大气中氧气的一个次要来源可能是上层大气中水蒸气的光化学分解后续氢流失到外太空。
一些氧通过氧化反应从大气中除去,其中最重要的是将亚铁转化为铁基铁。在火成岩中,平均含铁到含铁比(FeO说/铁2O3.)大于一,而在沉积岩中则相反,含铁铁比亚铁占优势。其他的氧化反应是将含锰化合物转化为锰二氧化物和硫化氢来释放硫硫酸.在地球化学上,氮几乎是惰性的,但有一点被闪电固定为氮的氧化物,更多的是被土壤中硝化细菌的作用所固定。大部分的氮最终会被返回到大气中衰变生物体的。大气中形成的氮氧化物在雨水中以亚硝酸盐和硝酸盐的形式被去除。然而,氮不会在土壤中积累,除非是在极端干旱的条件下,比如智利北部的沙漠,那里有独特的硝酸盐沉积物。