原始大氣圈

據科學家估算，大氣已經有46多億年的歷史，經過了原始大氣、次生大氣和現代大氣三個階段。 在地球沒有形成之前，宇宙處於混沌狀態，遍佈着由固體塵埃與氣體組成的星雲。地球形成過程中，較重的物質通過碰撞合併為原始地球的核心，少量氣態物質如氫和氦等環繞着地球，這就是最原始的大氣。

45億～20億年期間，地球逐漸冷卻後形成了薄薄的固體外殼，地球內部的大量氣體隨着火山噴發和地殼運動逸出地表，圍繞在地球周圍，形成了以水蒸汽、二氧化碳、氮和硫化氫等為主要成分的新一代大氣層，叫做次生大氣。

次生大氣中沒有氧氣，地球上當時還沒有生命存在。但是，來自太陽強烈紫外線的照射，為地球上生命的出現提供了能量，大氣中的甲烷、氫、氨等物質獲得能量後，逐步合成了早期生命所需的有機物。

大約距今20億年前後，海洋中的藍藻類植物，在陽光的照射下，與大氣中的二氧化碳發生光合作用，生成碳水化合物，並吐出氧氣。隨着光合作用的不斷進行，大氣中氧氣含量逐步增多，二氧化碳含量則逐步減少。多餘的氧氣積聚起來，形成了臭氧層，為生物的出現和繁衍奠定了基礎。後來，地殼的升降和環境的變化，植物從海洋遷徙到陸地，大量繁殖，並通過光合作用，排出大量的氧氣。這樣綠地不斷擴大，植物盡情生長，二氧化碳越來越少，氧氣含量越來越多。同時，動物的呼吸消耗掉大量的氧氣，使空氣中的氧氣和二氧化碳比例保持平衡。日積月累，時光飛逝，終於演變成適於人類和各種生物生長的現代大氣層。

最早形成的大氣圈。氣體有三種可能的來源：地球凝結時遺留下來的殘留物；地外來源；地球排氣。其中,只有排氣作用能適應地球化學和同位素制約的多變性。地球排氣可直接來自火山作用,或間接來自地表風化。支持大氣圈排氣起源説的一部分證據是：大氣圈中有大量的40Ar(0.93%,其中40Ar佔99.6%),而太陽或者碳質球粒隕石中40Ar＜0 1%。40Ar是由固體地球的40K放射性衰變產生的,並主要經火山作用釋放到大氣圈。這種同位素在地球大氣圈中較大量的存在,表明地球經歷了廣泛的氬的排氣過程。同樣,其他氣體也以類似的行徑進入大氣圈。關於原始大氣圈的成分,有兩種見解：原始大氣圈是還原的,主要由CH4組成,並含少量HNO3、H2、He和H2O2；原始大氣圈是由CO2、CO、H2O和N2組成的。原始大氣圈基本沒有自由氧，而實驗研究表明,兩種情況均可以出現第一個有機體的反應。由於CH4和NH3會直接或間接地為光解作用所破壞。NH3可在1～10年內為紫外線輻射所破壞,而又極易溶於水,會很快被降水和其他溶液帶入海洋。雖然CH4對光解作用是較穩定的，而OH作為甲烷氧化鏈的中間產物,在地表50年內即為光解作用所破壞。H2會很快從大氣圈的頂部散失,

大氣圈（Atmosphere）是包圍着地球的空氣層，也叫大氣或大氣層。是構成廣義地球四大圈（土石圈、水圈、生物圈、大氣圈）的最外圈層，是地球上一切生命賴以生存的氣體空間環境。據宇航員介紹，從太空船上遙望地球時，大氣圈宛若是蒙在地球表面上的一層淺藍色面紗。

大氣圈的範圍十分廣闊，水平方向上籠罩着整個地球，垂直方向上的厚度超過了地球上最高山峯喜馬拉雅山珠穆朗瑪峯的高度和海洋中最深點馬里亞那海溝的深度。大氣圈的底界為地球表面，上界到底在哪，還難以下結論，過去曾把向太陽一側的磁層頂高度（距地面約576千米）作為大氣圈的上界。據科學家的最新研究成果表明，大氣圈的上界已與行星星際氣體逐漸融合在一起，因此，上界的界限比較模糊。人類活動的範圍還僅僅侷限於大氣圈的底層，風、雲、雨、雪等各種天氣現象一般發生在20千米以下的大氣圈中。

大氣無形無色，用肉眼無法覺察，但是它確實存在，科學家發現整個大氣層內的大氣質量約為5.14 千克，約佔地球總質量的百萬分之一，足有5個喜馬拉雅山的質量之和。大氣分佈很不均勻，一般越往上空氣越稀薄，據推算，在360千米高空的大氣層中，空氣密度僅有海平面附近的萬億分之一。因此，大氣層的質量主要集中在48千米以下的區域，而在48千米以上的浩瀚太空，所含大氣質量還不到總質量的0.1%。

大氣圈對人類和各種動、植物的生存和成長具有極其重要的作用。第一，大氣是維持人體生命活動的第一需要，人可以幾日不食不眠，但不可以幾分鐘不呼吸，停止了呼吸就意味着生命體的死亡。同樣，各種生物體也需要呼吸。植物的光合作用也離不開大氣的介入。第二，大氣的存在為人類和各種生物體提供了適宜的生存條件，地球如果沒有大氣圈這個忠誠的衞士，那麼，白天太陽可將地球附近的地面蒸烤到80°C以上，晚上又會降到-100°C。一天之內近200°C的温差，什麼生物和植物能夠殘存呢？第三，大氣層遮擋了一些對人體有害的射線，如紫外線、X射線及其它宇宙射線，這些射線是誘發皮膚癌、白血病等一些疑難雜症的兇手。第四，消除、減輕了來自星際間的流星對地球的襲擊，起到了保護傘的作用。宇宙中有大量的冰球，穿越大氣層後，小的就溶化掉了，大的也磨損了許多，只有少量的隕冰碎塊能落到地球表面。另外，其他星球相撞後產生的碎片有時也會飛向地球，但經過大氣層的消磨後，到達地球的隕石數量已微乎其微。

隨着人們發明的升空工具的不斷先進，如從風箏、氣球到飛機、火箭、宇宙飛船和人造地球衞星，升空高度越來越高，“不知天高地厚”的時代已經成為過去，人們對大氣層的認識逐步科學化。 由於空氣具有可壓縮性，受地心引力的作用，空氣在垂直方向上的分佈很不均勻，絕大部分都分佈在大氣底層，離開地面越高則越稀薄。世界氣象組織將大氣圈自下而上在垂直方向上分成5層，以便更好地研究大氣。

（1）對流層，從地面向上約10千米左右的範圍，為大氣的最底層。最上層的頂叫對流層頂。對流層的厚度隨着季節和緯度而不同，夏季比冬天厚，低緯度地區比高緯度地區厚。在該層中，大氣温度隨高度增加而下降，到上面温度約-50~-70°C左右。在這層中，集中了大氣質量的80%和幾乎全部的水汽，空氣上竄下跳，活動激烈，形成了多種多樣的複雜天氣，風、雲、雨、雪、露、雹和雷等多發生在這一層，故有人也稱之為氣象層，對人類生活和軍事活動影響最大。

（2）平流層 ，從對流層頂向上約50～55千米範圍。該層中温度不再下降，底部幾乎無大變化，然後隨高度增加而升温，到平流層頂部温度可達0°C以上。平流層中臭氧較多，在25千米處分佈着臭氧層，強烈吸收着紫外線，保護着地球上的各種生物免遭傷害。這一層中空氣成分穩定，水汽和塵埃含量很少，所以這裏經常晴空萬里，能見度好，適合飛機尤其是軍用偵察機和殲擊機飛行。

（3）中層，從平流層頂向上約80～85千米的範圍。該層中，温度隨高度上升而迅速降低，到頂部可降至-83°C以下。垂直對流現象強烈，黃昏時分偶爾出現銀白色光亮的“夜光雲”。

（4）熱層，從中層頂向上約250～500千米的範圍。因直接太陽輻射而獲得熱量，因此，温度隨高度增加而升高，熱層頂部白天温度可達1000～2000°C，夜間最低也在200°C。熱層空氣非常稀薄，而且處於高度電離狀態，能反射電磁波，故對遠距離無線電通信具有重要作用。

（5）外逸層，大氣圈的最外層，一般距地面500千米以上，也叫散逸層、逃逸層或外層。這層遠離地球，受到的地球引力很小，加上空氣特別稀薄，温度高達幾千度，氣體分子之間相互碰撞的機會很小，氣體分子可謂“天馬行空”、“獨來獨往”，有些向上運動的分子，經常擺脱地球的束縛，逃逸到其它星際空間中去。