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第四章 “空氣”的化學

22 空氣是由什麽組成的

我們的周圍充斥著空氣,離開了空氣我們連幾分鍾都存活不了。如此重要的空氣究竟是由什麽組成的呢?

◎空氣的成分

空氣並不是由單一物質組成的,而是由多種成分組成的混合物。空氣的主要組成成分是氮氣分子(N2)和氧氣分子(O2)。組成比例按體積計算的話,氮氣占78.08%,氧氣占20.95%,包含氬氣在內的稀有氣體占0.94%,二氧化碳占0.03%。

空氣中也含有很多水蒸氣,水蒸氣的比例隨時間和地點不同會有很大的不同,高的情況占比4%,低的時候不足1%。因此一般用不含水蒸氣的“幹潔空氣”的組成成分來表示地球大氣的組成。

圖4-1 “幹潔空氣”的主要成分

◎大氣成分的垂直分層

雖然都叫空氣,但空氣的成分隨距離地表高度的不同而不同。這是受到構成空氣的氣體成分的重量(密度、分子質量)、大氣的流動(氣流)等的影響。

下麵我們來看看距離地表高度不同的各層不同的特點:

a. 對流層(0至9~17千米)

氣溫隨高度的升高而降低,受地表溫度的影響,天氣現象複雜多變。按重量計算,大氣成分的約80%都位於對流層。對流層的厚度在赤道附近最厚,約為17千米,在兩極地區最薄,約為9千米。

b. 平流層(9~17千米至50千米)

與對流層不同,平流層的溫度隨高度的升高而升高。從平流層這個名字,我們可以感受出平流層不像對流層那樣有亂流,層體結構非常平穩。平流層不像對流層那樣天氣現象複雜多變,但也並非整體一層的結構。平流層中有臭氧分子聚集的臭氧層,因為臭氧空洞的原因,相信大家都對臭氧有所耳聞。

c. 中間層(50千米至80千米)

中間層溫度隨高度的上升而降低。因為平流層和中間層的氣體被同一個大氣環流混合在了一起,有時也會把這兩層合在一起叫中層大氣。