正文 第十九章 行星的大氣及其演化(1 / 3)

地球和太陽係裏其他行星的表麵,都有一層大氣,它們像麵紗似地籠罩在行星的周圍。要了解行星,首先必須揭開這麵紗。研究行星大氣的結構、起源和演化,將對我們地球上的氣象預報、大氣汙染、生物結構和生態的變更,對於太陽係甚而宇宙的演化和生命的起源等,都有巨大的行星大氣的成分

大氣,是多種氣體的混合物,其中還含有一些懸浮狀的固體和液體微粒等雜質。太陽係各個行星的大氣,按照它們的不同成分,可以分成3種類型。

第一種,是以氮和氧為主的大氣。地球的大氣就屬於這種類型。地球大氣中氮的含量占78%,氧占21%。剩下的氣體中,對地球大氣影響比較大的,是水汽、臭氧和二氧化碳。

地球大氣中,水汽的含量多的地方可以達到4%,少的地方幾乎為0。這些水汽,大多是從海洋、江河、湖沼、潮濕物體的蒸發和植物的蒸騰得來的。有人進行過計算。地球大氣中,水汽的總量大約有13000立方千米,主要分布在離地表很近的地方。有了這些水汽,地球上才有霧雲雨雪等各種天氣現象。

第二種,是以二氧化碳和氮為主的大氣。金星和火星的大氣,屬於這種類型。金星大氣中的成分,絕大部分是二氧化碳,占97%,氮隻占2穿。氧不到1%,水汽隻占0.19%。接近金星表西的大氣裏麵,還有濃度比較髙的遊離

狀態的硫和硫的化合物,像二氧化硫和硫化氫。火星大氣中的主要成分也是二氧化碳,大約占95%,氮大占31氬占19~20%。火星大氣中的水汽隻占0.019%。家第三種,是以氫、氦,氨和甲烷為主的大氣。木星大族氣層大約有1000千米厚,主要成分是氫,大約占8270,氦大約占17%,剩下的是氨、甲烷和水。另外,在木星的雲層裏,除了水汽以外,還有由磷化氫、鍺烷、氰化氫和一氧化碳等組成的混合體。木星的大氣如果是在一般情況下,大氣中的各種碳化物,就要還原成甲烷,氮就要形成氨。這樣,木星大氣的主要成分應該是甲烷和氨。實際情況則不然,太陽光裏的紫外線,能夠破壞甲烷之類的物質,釋放出一些性質活潑的自由基。它們跟甲烷反應以後,能生成乙燒和乙炔,釋放出氫,形成了木星現在這樣的以氫為主的大氣。

土星大氣的主要成分是氫和,氦;天王星、海王星和冥王星的大氣成分是氫和甲烷等。

過去,人們發現“土衛6”的表麵有甲烷。1980年發現“土衛6”大氣層完全呈霧狀,其中氮占98%,甲烷隻占1%。在高緯度地區的大氣中還有碳氫化合物和有機分子。有些科學家認為,在“土衛6”的大氣裏,有可能找到地球上有機分子形成的線索。這一點已經引起了許多科學工作者的興趣。

人們還發現,在“土衛5”和“土衛6”之間,還有一大片由氫氣組成的雲。這片氫雲發出藍色的光芒。有的科學家推測,這片氫雲,可能是由於太陽光照射到“土衛6”的雲層頂部,使得“土衛6”雲層頂部的成分複雜的氣體,分解以後產生的。

1983年,通過探測有人認為,海衛1上也有大氣,主要成分為甲烷和氮。

行星大氣的溫度

大氣接受太陽光熱後,既可以向上輻射又可以向下輻射。向下麵的輻射又叫大氣的逆輻射。地球表麵向上輻射總量的75%~95%,都會被大氣吸收或者被大氣的逆輻射“擋回來”。要使地球接受到的太陽輻射,和地球向太空散發的輻射之間達到平衡,地球表麵的溫度就必需達到一定的數值。科學家們把這種現象,叫做“溫室效應”。地球上產生這種溫室效應的物質,主要是占大氣百分之零點幾的水汽和二氧化碳。

據衛星測量知道,地球上的極冠、岩石、沙、水和雲層,可以35%的太陽輻射反射回太空,剩下的則被地麵吸收。吸收的熱量隻能使地球表麵的溫度達到一18℃。隻是由於地球大氣裏麵的水汽和二氧化碳,吸收了太陽光的紅外輻射,才使地球表麵的年平均溫度升到了目前的141。

金星與太陽的平均距離要比地球近4000萬千米,但是,由於金星周圍有一層濃密的大氣,能把大約987。的太陽輻射反射到太空。所以,金星大氣吸收的太陽能量,要比地球少得多。這樣看來,金星上的溫度似乎要比地球低得多。實際上,金星表麵的溫度大約為480℃,竟比地球上的溫度高幾十倍。這是什麼原因呢?