Question

地球的外部圈层构造

Answer 1

地球的外部圈层有大气圈、水圈和生物圈。

1.大气圈

(1)大气圈

大气圈是地球最外面的一个圈层，它位于星际空间和地面之间，由包围在固体地球外面的各种气体构成。据调查，在地面以下的土壤和一定深度(一般不超过3km)的岩石中也含有少量空气。

大气的主要成分有氮、氧、氩、二氧化碳及水蒸气，这几种气体占空气体积的99%以上，其他气体的含量极少。此外，大气中还含有少量尘埃微粒等。

大气的总质量为5.6×10²¹g，它主要集中在100km高度以下的范围内，其中的一半以上又集中在10km以下的空间。因受地球引力的影响，大气的密度和压力是随高度增高而趋于稀薄和降低的。

大气的温度和密度随高度不同而变化，因而具有沿垂直地面方向的分层现象。按国际气象组织的规定，自下而上可分为对流层、平流层、中层(中间层)、电离层(暖层)和扩散层(逸散层)(图1-16)，其中以对流层和平流层对地面影响较大。

图1-16 地球大气层结构示意图

对流层 对流层是大气圈的底层，受地面影响最大，具有显著的对流现象。大气的流动称为风，是一种重要的地质营力。大气厚度、气温、气压和密度在不同高度、不同纬度具有一定差异，因而形成空气的对流，这是引起风、雨、雪、云等各种气象过程的重要原因。

平流层 是自对流层顶至35～55km高空的大气层。平流层的厚度在赤道小于在两极的厚度。气流运动以水平方向运动为主。气温已不受地面热辐射的影响，且在30～55km高空范围内有一含臭氧(O₃)较多的层带，臭氧具有吸收紫外线的能力，是地球生物免遭太阳辐射伤害的重要保护层。平流层的气候现象较少。

(2)气候带

气候因素与全球气压带的分布密切相关，具相似气候因素的气候带有随纬度分布的明显特点。由于采用的气候因素指标不同，而有不同的气候带的划分方案。地质研究中惯用降水量、气温和湿度等要素进行划分，按这些要素可把全球气候分为潮湿气候带、干旱气候及半干旱气候带和寒冷(冰冻)气候带。现将各气候带的分布及其特点列表说明于表1-3。

表1-3 气候带的分布及其主要特点

①潮湿气候带的降雨量充沛，地面流水发育，湖泊众多，地下水源充足，植被及各种生物繁茂，我国东南各省属此类地区。②干旱气候带蒸发量常超过降雨量，雨量少，多为雨季时形成的暂时性流水，湖泊则因蒸发量高而形成含盐量高的咸水湖。③干旱气候带的风力强，植被稀少，常形成干旱的沙漠，我国西北地区就属干旱气候带。④寒冷(冰冻)气候带气温低，降水以雪为主，常为冰川盘踞。主要分布于两极地区，但在某些高山地区也有分布，如我国青藏高原的冰川。

由于构造运动引起的大陆移动、海陆变化以及极点的位移等原因，同一地区在不同的地质历史时期可以出现不同的气候，今日炎热的热带气候区，在地质历史上也可能是冰天雪地的寒冷地区，这一点可以从地壳上的沉积岩和生物化石等特征中得到证明。据魏格纳(A.L.Wegener)、柯本(W.Koppen)的研究结果，280Ma前的极地，在夏威夷岛附近。当时西欧和北美位于多雨和有茂密森林的赤道带，至230Ma前，西欧和北美已位于干旱气候带。相反，今日白雪皑皑的南极大陆，在280 Ma前却是处于赤道地带的一个大陆。

2.水圈及水的循环

水圈是由地球表层连续的水体组成。组成水圈的水体包括海洋、河流、湖泊、沼泽和地下水等。水圈的存在是地球与太阳系其他行星的主要区别之一。据估计，水圈的质量为1.5×10¹⁸t，仅占地球质量的0.024%，但其体积较大，可达1.4×10⁹km³。近97%的水集中在海洋里，其次为极地的冰盖和高山上的冰川，约占总水量的1.9%，其余为地下水和分布在陆地上的河流、湖泊、沼泽等各种水体(表1-4)。

表1-4 地球上各类型水量估计

地球上的水在太阳辐射和重力的作用下时刻都在运动着。大气圈中的水蒸气在一定高度会冷凝成云，有些云被风吹向陆地聚集起来，并以雨、雪、雹等形式降落至大陆上，其中约60%～80%的水以蒸发和叶面蒸腾等形式重返大气圈，余下的水则渗入地下(地下水)或形成各种地面水体(河流、冰川等)，其中绝大部分又流回海洋。海水受太阳热辐射作用会部分蒸发，形成水蒸气又进入大气圈，从而构成了规模巨大的水圈循环(图1-17)。

图1-17 水圈的循环

水圈在不断循环的过程中，净化了环境、调节了气候、孕育了生命，促进了地表物质的迁移和地球各圈层的能量转换。不论过去或现在都具有极其重要的意义。

3.生物圈

生物圈是由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。由于地球存在大气圈、水圈及地表的风化层，在地球上合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。地球是迄今为止宇宙中唯一发现的适宜生物生存的地方，生物主要生活和分布在陆地的表面和水体层。但是，在地表以下的土壤、岩石裂缝内(一般深度＜100m)，某些深海底(通常海深＜4000m)以及大气圈中(7～8km高度以内)都发现有生物存在的迹象。

据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有5亿～10亿种之多。然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分已经灭绝。现有生存的动物约有110多万种，植物约有40多万种，微生物至少有10多万种。生物圈中的生物和有机体总量约11.4×10¹²t，为地壳总质量的l/10⁵。生物数量虽少，但在促成地壳演变的地质作用中却起着重要的作用。如生物的新陈代谢，可促使某些分散的元素或成分富集，并可在适当条件下沉积下来形成各种有用矿产，如铁、磷、煤、石油等。生物还可对岩石进行风化和破坏，是改造地表面貌的重要动力之一。

Answer 2

自然地理-地球的圈层结构