大气演化

关于地球早期大气层的起源和组成，存在着相当大的不确定性。许多模型假设，地球早期的大气主要是甲烷和氨，而不是现在的氮和二氧化碳。形成早期大气层的气体可能来自火山喷发的气体，也可能来自外星(主要是彗星的撞击)，或者很可能是两者兼而有之。或者，彗星可能把有机分子带到地球。一个非常大的后期撞击被认为融化了外部地球的部分地区形成了月球，吹走了最早的大气层。因此，现在的大气一定代表着以后的，二次空气形成的在后期撞击之后形成的

地球上最早的大气层和海洋可能是由地球历史上最初5000万年的火山活动导致的内部气体脱气形成的。我们现在的大气层很可能是次要的，因为第一个或主要的大气层可能已经在形成月球的后期大碰撞中蒸发了，如果它在太阳处于T-Tauri进化阶段时被强烈的太阳风吹走的话。原始大气由吸积留下的气体组成，主要包括氢、氦、甲烷和氨，以及氮、氩和氖。然而，由于大气中这些元素的含量比预期的要少得多，而且相对于太阳，这些挥发性元素已经消耗殆尽，人们认为原始大气已经流失到太空中去了。

目前，气体在火山爆发时从地球逸出，也在地表岩石风化时释放出来。次生大气很可能是由火山爆发导致地幔脱气产生的，也可能是彗星撞击造成的。气体释放出来火山喷发产生的物质包括N、S、co2和H20，与目前大气和海洋中所含的挥发物非常相似。但是在早期的大气中几乎没有游离氧，因为氧气直到后来才通过光合作用生命产生。

早期大气稠密，含有H2o, C02, S, N, HCl。早期大气中气体的混合会形成类似于目前金星上存在的温室条件。但是，自从太阳初升期间地狱的时代当时的温室比现在的亮度低了大约25%，使温度保持在现在的范围内，在这个范围内，水是稳定的

热大气层中间层平流层对流层

低迷

赤道低点

马纬度

极锋极高压

热层中间层平流层对流层

低迷

赤道低点

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极地电池”-

平流层

极锋射流

亚热带喷射

极锋射流

亚热带喷射

平流层

极性细胞

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哈得来环流圈

“伊尔套圈细胞

哈得来环流圈

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极

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赤道

地球上的主要大气环流模式，地图视图(上)和横截面图(下)

生命可以形成并存在。随着地球冷却，水蒸气凝结成雨，形成化学风化的火成岩外壳，形成沉积物。溶解在雨中的气体产生酸，包括碳酸(H2Co3)、硝酸(HNo3)、硫酸(H2so4)和盐酸(ho)。这些酸被形成沉积物的矿物质(碱)中和了，化学循环开始了。这些水加上溶解的成分形成了早期的水圈，化学反应逐渐开始改变大气的成分，接近生命的起源。

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在太古宙早期，太阳的亮度只有现在的70%，所以地球一定经历了温室效应，使温度保持在水的冰点以上，但低于沸点。早期大气中二氧化碳和氨含量的增加可能起到了温室气体的作用，导致全球温度显著维持在液态水的稳定范围内，从而使生命得以发展。早期大气中的大部分二氧化碳现在被锁定在沉积岩的沉积物中，以及地球的生物量中。二氧化碳保护了早期的地球，并将温度保持在适合生命进化的范围内，现在形成了那些生命形式的身体和遗骸。

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(超过100万公里/小时)的等离子体被称为太阳风。当这些带电粒子靠近地球时，它们与磁场相互作用，在这个过程中改变了地球的形状。地球磁场的自然不受干扰的状态大致类似于条形磁铁，磁通量线(磁场强度和方向相等)从南极地区出来，然后回到北磁极。太阳风将这种理想状态变形或扭曲成一种细长的泪滴状结构，即磁层。磁层有一个圆形的压缩面面向太阳，另一侧的长尾(磁尾)延伸过月球的轨道。磁层使许多带电粒子绕着磁层边缘偏转，从而保护地球不受来自太阳的带电粒子的侵害，使它们无害地流入太阳系外。

进一步的阅读

艾伦斯，c·唐纳德。《今日气象学》，第7版，太平洋格罗夫，加利福尼亚:布鲁克斯/科尔，2002。

阿什沃斯，威廉和查尔斯·e·利特尔。环境研究百科全书，新版本。纽约:档案中的事实，2001。

Bekker, Andrey, H. Dick Holland, P. L. Wang, D. Rumble III, H. J. Stein, J. L. Hannah, L. L. Coetzee和Nick Beukes，“大气氧气上升的年代测定”。自然427(2004):117-120。

詹姆斯?“地球的早期大气层。”科学259(1993):920-925。

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