地球大气的形成与演变 地球大气的形成原因

导语：地球大气的形成与演变是什么？随着时间的推移，地球大气经历了数百万年的演变，地球大气中富含二氧化碳，氧气含量较低，气候炎热潮湿。然而，随着生物的进化，特别是植物的出现，它们通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，大气中的氧气含量逐渐增加，气候也发生了巨大的变化，下面就去了解一下地球大气的形成原因吧！

地球大气的形成与演变

我们呼吸的大气是一个稳定的混合气体，包括78%的氮、21%的氧、约1%的氩和少量的其他气体如二氧化碳和水汽等。然而，在46亿年前我们的行星形成时的原始大气则与现在有着天壤之别。

地球的原始大气

在地球形成初期，其大气层的气体组成与早期的太阳系是一样的，包括氢、氦、甲烷、氨、二氧化碳和水汽，因为地球的引力太小，这些气体中最轻的氢和氦逃逸到宇宙空间。大多数留下的气体由于来自新生活跃太阳的强大太阳风(巨大的粒子流)而被散布到空间(所有恒星，包括太阳，在其进化早期都经历过剧烈的活跃阶段，这时的太阳风非常强大)。

地球首次稳定气层的形成是由于排气过程，通过这一过程地球内部的气体被排放出去。全球范围内，来自大量活火山爆发的排气过程在行星形成中具有重要作用。然而，在地球早期，当在地球内部发生大量的加热和流体运动时，气体的产生量一定是巨大的。根据我们对现代火山爆发的了解，地球的初始大气可能由大量的水汽、二氧化碳和二氧化硫组成，并有少量的其他气体和少量的氮，但最重要的是，没有自由氧存在。

大气中的氧

随着地球变冷，水汽凝结形成了云，而且倾盆大雨开始填满低洼的地区而变成了海洋。大约35亿年之前，这些海洋中在光合作用下的细菌开始向水中释放氧气。在光合作用过程中，微生物利用太阳能量从二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)产生有机物质(含有碳水化合物的糖的含能量分子)。最初的细菌可能是利用硫化氢(H₂S)而不是水来获得氢。最早，作为光合作用的副产品的细菌之一蓝藻细菌(也曾称为蓝绿藻)开始产生氧气。

开始，刚释放出来的氧气就在与海洋中的其他原子和分子(特别是铁)的化学反应中被消耗掉了。一旦已有的离子需要的氧已足够，并且随着大量产氧微生物的增加，氧气就开始进入大气。岩石的化学分析揭示，大约在22亿年前大气中就有大量的氧并逐渐稳步增加直到约15亿年前达到稳定的浓度。显然，自由氧的存在对于生命的发展具有重要影响，反之亦然。地球大气与它的生命形态一起经历了从无氧环境向富氧环境的共同进化。

“氧爆炸”的另一好处是氧分子(O₂)可以吸收紫外线而重新形成臭氧(O₃)。今天，臭氧集中在地面以上的平流层中，在这里臭氧可以吸收到达上层大气的大量的紫外线辐射。这使地球表面第一次免受这类辐射的影响，因为紫外线对DNA特别有害。海洋生物始终受到海洋的保护而不会遭到紫外线辐射，但是大气的臭氧保护层也使陆地更加安全。

二氧化碳

虽然二氧化碳在大气中只有很小的量(0.0391%或391ppm, 百万分之391的体积),但从气象上讲却是重要的大气成分。气象学家特别关注二氧化碳，因为它可以有效吸收地球放出的辐射能 量而影响大气的加热。虽然二氧化碳在大气中的比例相对而言是不变的，但是其百分比在一个多世纪以来已经在稳步地上升。这一上升大多数归因于不断增加的化石燃料的使用，如煤炭和石油。这些增加的二氧化碳有些被海洋 中的海水或是被植物吸收，但仍有超过40%的留在了大气中。预测估计，到21世纪后半段大气中的二氧化碳含量将达到工业化之前水平的两倍。

大多数大气科学家同意这样的观点，即在过去的几十年中增加的大气二氧化碳浓度对地球大气的增暖有贡献，并在未来的几十年将继续下去。但这种温度变化的大小是不确定的，在一定程度上决定于未来人类活动产生的CO₂ 量的多少。在第2章和第14章将更详细地考察大气中二氧化碳的作用及其对气候的可能影响。

地球大气的形成原因

地球的形成和演化。地球大约在46亿年前形成，当时太阳系的其他行星和卫星也随之形成，地球的大气层最初形成于这个时期，主要是由于地球早期的火山活动所产生的气体逸出，这些气体包括水蒸气、二氧化碳、氮气和一些轻元素。

内部地质活动。地球内部的活动，如地震和火山喷发，释放出大量的气体和颗粒物质，影响着大气层的成分和结构。火山喷发释放的气体包括二氧化碳、氮气、水蒸气等，这些气体会在大气层中形成云层和雾霾，影响着大气层的透明度和质量。

太阳辐射。太阳不断向地球发射电磁辐射，包括可见光、紫外线和X射线等。这些辐射对地球大气层的温度、成分和结构产生影响，紫外线辐射可以通过与大气中的氧分子相互作用，形成臭氧层，保护地球上的生物。

生物活动。生物体代谢过程中产生的二氧化碳、氧气和甲烷等气体，会影响大气层的气体成分。例如，植物通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气，从而影响大气层的氧气含量。