此外，大气中还有许多完全人为产生的温室气体，除co2、n2o和ch4外，还包括六氟化硫（sf6）、氢氟碳化物（hfc）、全氟化碳（pfc）、部分卤烃和其他含氯、含溴的物质。

43大气环流理论

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大气环流，是地球大气层内的气流，沿着稳定的路径进行不同规模运动的总称。它包含平均纬向环流、平均水平环流和平均经圈环流3部分。大气环流既促进了地球上的热量平衡和水分循环，也同时为天气气候的形成提供了重要基础。而大气环流理论，就是揭示地球上空大气运动规律的理论。它对我们研究全球气候有着重要的意义。

⊙奇迹探秘：

1大气是我们生活中必不可少的东西，那么什么是大气呢？它又会对我们的生活造成怎样的影响呢？

在地球的周围包围着一圈空气，这些包围地球的空气就被称为大气。地球上的大气由氮、氧等各种气体和浮尘、水滴等微粒组成。按照大气温度随高度变化的特征，大气可以分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。

大气层均匀地包裹住地球，就好像一条厚毛毯，使地球处于一个温室之中，它可以通过控制长、短波辐射的通过，来调节地球表面的温度。

大气的状态和变化，与我们人类及其他生物的生活都息息相关。但是随着人口不断增多和人类活动的加剧，人类向大气中排放的温室气体也随之增多，导致气候被破坏，造成大气环境的污染。而这种污染对我们人类和地球上的其他生物又是有害无益的，因此我们应该保护大气环境。

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在古时候，人们就在长期的生产实践中，观察和总结出了不少的气象经验。比如“朝霞不出门，晚霞行千里”，还比如“久晴大雾必阴，久雨大雾必晴”。但这些都只是人们根据实践得来的经验之谈，并不能成为人们研究大气的理论。

17世纪，世界航海开始进入以风为动力的帆船时代。而随着航海事业的不断发展，以及大量气象观测仪器的发明与应用，人们开始对信风和全球大气环流进行研究。

在1686年，英国天文学家埃德蒙·哈雷（16561742）首次提出了信风理论。随着研究的不断深入，在1735年，另一位英国天文学家乔治·哈得来（16851744）在研究大气环流时候，第一次将地球自转因素考虑进去，修正了哈雷的理论。并且，哈得来还首次创立了经圈环流的理论。尽管这个理论比较粗略，但却成为今后人们研究大气环流的基础之一。至今人们还把地球上赤道附近的经圈环流称为哈得来环流。

而到了1835年，法国物理学家科里奥利（17921843）提出了地转偏向力，又被称为科里奥利力。1856年，美国科学家费雷尔（18171891）首次将科里奥利力引入了大气运动的研究中，提出中纬度的逆环流，从而推进了经圈环流理论的发展。

到了19世纪末，挪威气象学家皮耶克尼斯（18621951）将流体力学和热力学应用于大尺度大气和海洋运动的研究，提出了著名的环流理论。同时，他还根据理论和观测事实，在1921年提出了著名的大气环流图案，使得人们了解了大气的运动规律。

此后，科学家们继续深入研究，使得大气环流理论也随着科学技术的进步而不断发展。

1928年，瑞典气象学家伯杰龙（18911977）经过深入的研究和探索，最先提出了三圈环流理论。后来，瑞典裔美国气象学家卡尔古斯塔夫·阿尔维德·罗斯贝（18981957）对这一理论作出了进一步的拓展，并最终用它代替了哈得来环流模式。

后来，罗斯贝又提出了大气长波理论，这是一种波长为500千米到600千米的大气长波，它可以控制天气和大气环流的变化，又被称为罗斯贝波。这一理论在大气环流的研究中，被称为“最有奠基意义的理论”。

大气环流复杂而多变，还需要我们继续不断地去研究与探索。对大气环流理论的研究不仅对于人类认识自然十分重要，而且它还将帮助人类改进和提高天气预报的准确率，方便我们进一步研究气候形成的理论，对于探索全球气候变化以及更有效地利用气候资源，也同样具有重要的意义。

⊙奇迹探秘：

2能够发现大气环流理论，可以说是为人类气候的研究做出了卓越的贡献。那么这个理论的发现者皮耶克尼斯又是怎样的一个人呢？

皮耶克尼斯（18621951），挪威气象学家、近代天气学和大气动力学主要创始人之一，他在1897年提出的著名的环流理论将物理学引入了地球物理学，这个理论同时也成为后者研究大气运动的开端。1904年，他又用力学和物理学的观点，制定了研究天气预报问题的计划，并在1910年在天气图上绘制流线，分析辐合、辐散区，进而进一步研究天气预报。1913年1917年，他发现了大气的不连续面，并将其概括为冷锋、暖锋和锢囚锋等不同类型，从而提出气旋的极锋学说，创立了气旋的现代模式。1917年，他建立了卑尔根地球研究所，扩建气象观测网，并成立天气分析预报中心。1921年，他根据理论和观测事实，提出了著名的大气环流图案。从1926年起，他开始担任奥斯陆大学教授，并于1932年获得英国皇家气象学会西蒙斯纪念金质奖章。

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【大气环流是如何形成的】

大气环流的形成主要有以下几个因素：

太阳辐射作用，大气运动需要太阳辐射转化而来的能量，而太阳辐射对大气系统的加热不均匀是大气产生大规模运动的根本原因。大气在高低纬度间对热量的收支不平衡，是产生和维持大气环流的直接原动力。

地球自转作用，地球的自转会产生偏转力，偏转力又会使得大气产生气压带。气压带的生成是经圈环流形成的必需条件。因此，地球自转是全球大气环流形成和维持的重要因子。

地表性质作用，地表性质复杂，海陆和地形的性质不同，使得低层大气环流变得复杂，而且大气还会在特殊地势下出现特殊的环流变化。

地面摩擦作用，大气是在自转的地球上运动的，会与地球表面产生相对运动。相对运动又产生摩擦作用，而摩擦作用和山脉作用使得空气与转动的地球之间产生了转动力矩，即角动量。角动量对风带的影响，会对大气环流的形成和维持有重要的作用。

另外，大气环流的形成还与大气本身的特殊性质有紧密联系。

知识百科

【三圈环流】

地理学中假设大气均匀地在地表运动，从而将大气运动分为三圈环流（指一个半球）低纬、中纬、高纬环流。

低纬环流是由于赤道地区气温高，气流膨胀上升，高空气压较高，在水平气压梯度力的影响下，气流向极地方向流动。又由于受到地转偏向力的影响，气流运动到南北纬30度的时候便堆积下沉，从而使位于副热带的该地区地表气压较高，形成副热带高压。赤道地区地表气压较低，形成赤道低气压带。在地表，气流从高压流向低压，形成低纬环流。

中纬环流和高纬环流则是在地表，副热带高压地区的气压较高，因此气流向极地方向流动。在极地地区，由于气温低，气流收缩下沉，气压高，气流向赤道方向流动。来自极地的气流和来自副热带的气流在南北纬60度附近相遇，形成极锋。此地区气流被迫抬升，因此形成副极地低气压带。气流抬升后，在高空分流，向副热带及极地流动，形成中纬环流和高纬环流。

44大陆漂移与板块学说

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大陆漂移指的是大陆相对于大洋盆地之间以及大陆彼此之间的大规模水平运动，它是一种用以解释地壳运动、海陆的分布与演变的学说，是一种能够解答包括古气候、古生物、地质构造、地形等多个领域里的众多疑问的理论。大陆漂移学说的提出，是对传统的固定论的挑战。它为科学家进一步研究地球活动创造了契机，对促进地质科学的发展有着积极的意义。而板块学说揭示了板块水平运动的现象，也是大陆漂移学说的重要理论支柱。

⊙奇迹探秘：

1大陆漂移学说是由谁提出的？是在哪一年提出来的？

1910年，德国地球物理学家、气象学家阿尔弗莱德·魏格纳（18801930）提出了这样的疑问：位于大西洋两岸的非洲大陆和南美大陆的海岸线，为什么会如此相似呢？也正是这样的疑问成为了他后来提出“大陆漂移说”的契机。1915年，魏格纳提出“大陆漂移说”，后来被人们引申并发展成为“板块构造学说”，成为20世纪地球科学的主流。

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很多人看过世界地图，上面分布着各大洲和海洋，可是德国的地球物理学、气象学家魏格纳在地图上发现了一个不引人注意的秘密非洲大陆和南美大陆的海岸线比较相似。

这难道仅仅是一种巧合吗？对此，魏格纳查阅了各种数据，并从地质学、气象学等多个方面进行了科学地推敲。1915年，在他的著作《大陆和海洋的起源》中，魏格纳正式提出了大陆漂移说。

大陆漂移说认为，在中生代（距今约25亿年6500万年）以前，地球上所有大陆曾经是统一的巨大陆块，并称之为联合古陆或泛大陆，泛大陆经过长期的分裂与漂移，才逐渐形成了现在的海陆位置。

魏格纳发现，现代由海洋分隔的各大陆的动植物群有着显著的相似性。如非洲和南美洲都能见到类似于蝾螈骨骼构造的淡水爬行动物中龙，而它却不可能游过大西洋；大西洋两岸古生代（距今约57亿年23亿年）海相无脊椎动物化石的组合很相似；南极洲发现的三叠系陆生爬行动物的化石在其他大陆上也存在……他还发现，某一地质时期形成的岩石，却会出现在现代条件下不该出现的地区，如在赤道附近发现了古代的冰层，而在极地区却有热带植物的化石和古珊瑚礁，南极洲发现了温暖条件下才能形成的煤层，而澳大利亚、非洲和南极洲却有着相同的冰碛物，而大陆漂移说可以成功地解释这许多的地理现象。种种的古生物学及古气象学证据，曾引起了人们对大陆漂移说纷纭的争议，然而这一学说却没有轻易地被人们接受，因为这一学说有个致命的弱点动力，他没有发现能让大陆水平移动几千千米的原动力。1930年，魏格纳在一次探险中逝世，“大陆漂移说”也渐渐很少有人提起。

1950年，英国的基斯·兰卡恩和帕特里克·布兰科特等，通过对北美洲大陆和欧洲大陆各地质时期岩石中残存磁场的测定，得到了“极移动曲线”。但是，兰卡恩等人得出的两条“极移动曲线”却沿经线偏离，而若能把大西洋两边的欧洲大陆和北美大陆合在一起，“极移动曲线”却恰好吻合，这个事实再次说明了大陆漂移的可能性。“大陆漂移说”因古地磁学的发现而再次引起了人们的注意。

20世纪60年代，随着海底地球物理和海洋地质研究的进展，出现了海底扩张的概念，英国科学家麦肯齐、法国科学家勒皮雄和美国科学家摩根共同提出了板块构造学说，并在1968年由勒皮雄将全球地壳划分为六大板块。

根据板块结构学说，我们居住的地球表面覆盖着一层坚固且不变形的板块（地壳），并且这些板块以每年1厘米到10厘米的速度在移动。由于地球的表面积是有限的，地球板块分为三种状态：一种是相互接近的汇聚型板块边界；一种是相互远离的分离型板块边界；一种是互相交错的转换型板块边界。地球表面的活动都在这三种状态下发生，而板块本身是不变形的。板块学说的发展使大陆漂移说几乎成为不争的事实，“大陆漂移说”的原动力问题也迎刃而解，地球板块运动被人们认为是生命进化的必要条件之一。

板块本身是不会变形的，地球表面活动便都在这三种状态下集中发生。比如海沟就是海洋板块和大陆板块相互作用的结果，而海岭就是海底分裂产生新地壳的地带，是板块生长扩张的边界，喜马拉雅山脉和青藏高原就是由于印度次大陆与欧亚大陆间的碰撞形成的，在大陆板块碰撞的汇聚型板块边界下，就是大陆与大陆间的冲突带，形成了大褶皱山脉。

然而板块构造学说的进展，并没有解决所有关于地球活动的所有问题，只是证实了历经46亿年的地球历史中近2亿年的事实，在此之前的地球活动至今仍然作为研究课题，而导致板块运动的地幔更深处的活动，仍然需要更进一步的研究和探索。

⊙奇迹探秘：

2根据板块学说，人们对地球板块做了如何的划分呢？

1968年，法国科学家勒皮雄将全球地壳划分为太平洋板块、非洲板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极板块六大板块。其中太平洋板块几乎全为海洋，而其余五个板块既包括海洋又包括大陆。除此之外，在板块中还可以分出次一级的小板块，如美洲板块还可以分为南美洲和北美洲两个板块。板块之间以大洋中脊、深海沟、海岭、地缝合线和转换断层为边界。在板块内部，地壳相对稳定，而板块与板块的交界处，则是地壳较活动的地带，这里地震、火山以及断裂、岩浆上升、地壳俯冲等地质活动频繁发生。

3什么叫做三叠系？它距今已经有多久了呢？

三叠系是是爬行动物和裸子植物的崛起时期，它位于二叠系和侏罗系之间，是中生代的第一个系。它始于距今已达25亿年至203亿年，延续了大概有5000万年之久。在三叠系的初期气候干旱，到了中期和晚期之后，气候开始向湿热过度，并且出现了红色岩层含煤沉积、旱生性植物逐渐向湿热型植物发展的现象。植物的地理区开始发生了分异。

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【地核】

地核是地球的核心部分，在地球的最内部，分为内地核和外地核两部分，内地核被科学家认为是固态结构，而外地核的物质为液态。其半径约有3470千米，主要由镍、铁元素组成，其密度为平均每立方厘米12克，温度达40006000c。

知识百科

【中龙】

中龙是晚石炭纪（古生代第5个纪）至早二叠纪（古生代第6个纪）的一种水生爬行动物。它主要生活在水潭和溪流等淡水中，它的嘴里长满了锋利的牙齿，而且上下颌特别长，以捕捉水里的鱼为食。它脚掌有蹼，长尾巴上有鳍状物，身体为流线型，它的后腿较长，被推断为是用来在水中推动身体前进的。它容易弯曲的身体使它可以侧向滑行，但它的肋骨粗厚，所以它们不能转弯。它的化石在非洲和南美洲被发现，而科学家认为这种小型淡水爬行动物是不可能游过广阔的海洋在南美洲和非洲之间散布或者迁徙的，说明在石炭纪这两个洲曾连在一起，因此认定中龙是大陆漂移的有力证据。

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