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读懂古老而神秘的地球（4）
5.多彩的大气圈
我们所说的大气通常是指地球大气，指包围地球的一层气体，它由氮、氧、氩、二氧化碳、氧化氮、水汽、一氧化碳、二氧化硫和臭氧等组成。大气自下而上分为对流层、平流层、中间层、热层和外逸层，热层稍低处以下是均匀层，以上是非均匀层，中间层稍低处以下是中性层，以上是电离层；电离层外面还有磁层，臭氧层就处在平流层的中下部。
对流层是上演着我们所熟悉的风雨云雪等天气现象的大舞台，对流层中的温度约以每千米6.5℃的速度递减；平流层的温度由下而上先经过一个较为稳定的区段然后递增，这主要是由于臭氧吸收紫外线引起的增温。在80千米以下的均匀层中，大气自身的湍流扩散作用调整着大气的成分，使大气混合。磁层是最外层，它在向日面可延伸至十多个地球半径之远，背日面可延伸至数百个地球半径之远。
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大气中存在着诸如层流、湍流、电流等运动形式。层流平滑而稳定，湍流复杂、疾速而多变。湍流是大气运动的一种主要形式，它由大气动力状态和热力状态的不均匀作用而引起。湍流一方面是许多天气现象的来源，另一方面起着把空气中集中存在的气体和微粒群扩散和混合的作用。这对人类来说都是至关重要的。人类预报天气主要的途径之一是对大气湍流的研究，人类已经知道了许多湍流特有的规律。然而，湍流从整体而言还是人类科学目前面对着的重大难题之一，所以天气预报中存在许多未知的因素也就可以理解了。而对大气成分的扩散和混合作用也是尤为重要，比方说污染物的排放和稀释、核爆炸烟云的稀释和消解……
电流和电波也是大气中特有的运动形式。以地表为一极以电离层为另一极的空间内存在着晴天地空电流、闪电放电电流、降雨电流、地表尖端放电电流等多种电流。无线电波在大气中的传播更是现代人类所熟悉的现象，正是这种传播使人类的许多现代生活得以实现。
大气又是多姿多彩的生命生存和繁衍的场所，大气和水体、阳光一样是生命必需的物质条件，庞大的地球生物圈交叠在水圈和大气圈之上。
6.我们能否准确地预报天气
世界第一张天气图是1820年由德国布兰德斯绘制的1783年3月6日的天气状况。两个多世纪以来，人类在天气预报和气候研究上取得了许多进展。然而，预测气候、预报天气到现在为止，基本还只是人类努力而为之的一个方向。
气候变迁的原动力是太阳辐射，但是除此而外地球上还有许多因素影响气候的变迁。如自然因素、人为因素，可测因素、不可测因素，可控因素、不可控因素，正反馈因素、负反馈因素……
气候及其动因的特点可以用两个词来概括：复杂和不确定。其中最重要的两条是最简捷易于理解的：按地球冰期、间冰期的自然周期，我们现在处于温暖的间冰期；间冰期在周期中是走向冰期的，而由于人类对地球亿万年存储能量的释放各种温室气体的作用，近十几年内地球平均气温的升高是明显的。所以，未来地球是会变暖还是会变冷?这还是个未解之谜。
与大尺度的气候变迁的复杂性相仿，小尺度的气象预报的情况也是极为复杂。众多的复杂因素决定了我们只能按百分率给出天气状况的预报。人类最终是否可能百分之百地预报天气也是个未解之谜。 |
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