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地球大气是怎么来的?

科普小知识2022-05-09 12:38:34
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原始大气相

大约50亿年前,随着地球的诞生,大气神秘地“诞生”。当拉普拉斯说星云开始凝聚时,地球已经被大量气体包围了。原始大气的主要成分是氢和氦。当地球形成时,地球中放射性物质的衰变将引起能量转换。这种转变对地球大气层的维持和灭绝有影响。此外,太阳风的强烈作用和地球最初形成时的小重力使原始大气迅速消失。

次级大气相

地球形成后,由于温度下降,地球表面出现了凝结。地球内部的高温也导致了频繁的火山活动。火山爆发时形成的挥发性气体逐渐取代了原始大气,成为次生大气。二次大气的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮气、硫化氢、氨气和其他分子量相对较大的气体。这些气体和地球的固体物质相互吸引,相互依赖。气体并没有被地球巨大的离心力抛弃,而是成为了大气的第二生命,第二大气。

今天的大气阶段

随着太阳辐射向地球表面的深入发展,紫外线与相对较短光波的强烈光合作用导致在地球的次级大气中产生氧气,并且氧气的量继续增加。有了氧气,它为地球上生命的出现提供了非常有利的“温床”。经过数十亿年的分解、同化和进化,生命终于在这个地球婴儿身上诞生了。原始单细胞生物在大气编织的“摇篮”中不断进化,最终发展成为主宰当今世界文明的高级人类。今天的气氛也在这个过程中获得了这样一个“幸福家庭”。

今天的大气是许多气体的混合物,但主要成分是氮气,其次是氧气,还有其他气体,但数量非常少。今天的大气层是地球长期演变的结果。

为什么今天的大气成分是这样的?它们是如何在很长一段时间内进化的,目前主要有两种观点。一种观点认为,今天的大气是从地球的原始大气演变而来的。另一种观点认为,原始大气已经不存在了,现在的大气是由地球内部火山活动释放出的物质演化而来的。为了分析和解释这个问题,我们可以把它和我们的邻居(金星和火星)进行比较。根据探测数据,金星的大气成分主要是碳酸气体,其下部主要是二氧化碳,此外还有少量的氧、氮、碳、氖、氦和水蒸气,上部是原子态的氧。火星的大气成分主要是二氧化碳,此外还有一些氨(NH)、氢、氧、水蒸气和其他物质。那么以前的气氛是一样的吗?事实上,这是可以考虑的。

如果地球的原始大气也是由碳酸气体控制的,那么为什么它不同于今天由氮气和氧气控制的组成呢?如果地球的大气主要是由火山喷发而成,根据目前火山喷发的数据,火山喷发的物质主要是水蒸气,占81%,二氧化碳,10%,氮,硫等。,但没有游离氧。因此,可以看出这些成分在原始大气和火山喷发气体中都很少。此外,只有当大气中有游离氧时,臭氧才能形成。有了氧气,原始大气中的一氧化碳被氧化成二氧化碳,甲烷被氧化成水蒸气和二氧化碳,氨被氧化成水蒸气和氮气,因此二氧化碳占主导地位。

二氧化碳在最初的大气中占很大比例,但由于光合作用的发展,大量的碳被用来形成生物,另一部分碳溶解在海洋中,成为海洋生物发展的物质。当大气中有更多的二氧化碳时,溶解在海水中的二氧化碳量相对增加。现在有一种观点认为,由于燃烧化石燃料,二氧化碳的浓度正在增加。然而,随着二氧化碳浓度的增加,自然界生态平衡的结果不会使二氧化碳浓度过度增加,其中一些必须溶解到水体中。

另一种成分是氮。现在大气中的主要成分是氮,但从原始大气或火山喷发气体来看,氮的成分很少,只有百分之几。然而,氮增加有两个主要原因。首先,氮的化学性质不是很活跃,不容易与其他物质结合。大多数氮以*状态存在。另一方面,氮在水中的溶解度很低。氮的溶解度只有二氧化碳的七分之一,所以它主要以*状态存在于大气中。由于二氧化碳的减少,大部分最初的水蒸气变成了液态水,今天变成了水圈。相对来说,氮和氧的比例增加了。因此,今天有如此多的氮,这与氮本身的特性有关。当然,氮气也会循环。一些根瘤菌可以吸收氮,允许一些氮参与生物循环。分解后,这些物质释放出游离氮。一小部分氮也会进入地壳中的硝酸盐。尽管氮参与了循环,但大部分氮以*状态存在。相对来说,它的数量正在增加,使它成为大气的主要成分。由此我们可以得出两个结论:第一,目前的大气组成是地球长期演变的结果,是水圈、生物圈和岩石圈充分物质循环的结果。可以说,这些圆圈是一个相互联系、相互渗透的整体。第二,目前大气成分仍处于持续循环过程中,这一过程基本平衡稳定,短期内不会有明显变化。