大气是地球上一切生物的“屏障”。它阻挡了对生物有害的紫外线、X射线和各种宇宙射线，过滤了大量来自星际空间的流星对地面的袭击。

姜廷午编著的这本《地球也需要呼吸》介绍了大气层的来历、构造以及对人类的作用，内容丰富，文字简洁明了，通俗易懂，使小读者不仅可以学到更多的知识，而且可以使他们更加热爱科学，从而激励他们在科学的道路上不断前进，图文并茂，具有趣味性，是一本极具可读性的青少年科普读物。

大气层又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。姜廷午编著的这本《地球也需要呼吸》介绍了大气层的来历、构造以及对人类的作用，内容丰富，文字简洁明了，通俗易懂，融科学性、知识性和趣味性于一体，使读者不仅可以学到更多的知识，而且可以使他们更加热爱科学，从而激励他们在科学的道路上不断前讲。

大气的起源、演化和分层

 地球大气是如何形成的

 行星、大气和生命

 垂直分层

 电离分层

 大气最外面的磁层

 不容忽略的忽略层

大气层是如何保护地球生命的

 水汽是水循环的重要环节

 凝雪化雨的云世界

 平衡热量的风世界

 气温自行调节的秘密

 不容忽视的气压

 大气环流能够实现能量转换

 旋转运动的大气

大气层中的奇观异象

 海市蜃楼

 多彩的雨雪世界

 绿色闪电

 神秘的太阳

 七色之光

 奇彩怪形的光晕

 奇异的极光

 恐惧无比的球状闪电

大气层的破坏和修复揭秘

 大气污染的因素有哪些

 城市大气污染

 可怕的温室效应

 地球的保护伞存在破洞

 酸雨是“空中死神”

 大气污染对人体有哪些危害

 大气污染对植物存在的影响

 洁净煤技术的大力发展

 节能减排是防治大气污染的关键所在

 要控制机动车污染

 开发清洁能源是预防大气污染的重要出路

如果按大气的电学性质分层，可将大气分为电离层和非电离层。由地面至60千米高度范围内，大气中的各成分基本上处于中性状态，这一范围叫做非电离层。60～2000千米的高层大气，因受太阳紫外辐射和X射线辐射的影响而发生电离，产生大量的离子和自由电子，从而变成了带电粒子与未电离的中性粒子的混合气体。其中，大量的自由电子足以对无线电波的传播产生显著影响，所以这一范围叫做电离层。

1.电离层的反射功能

电离层好比一面高悬空中的巨大镜子，它把地面投射来的高频无线电波反射到地球曲面以下的其他一些地方，并经过多次反射而完成远距离的通讯。所以我们坐在家里，能从收音机里听到来自五大洲的声音，真是“秀才不出门，能知天F事”了。

但是，电离层对无线电波的反射，要受到通讯频率的限制，亦即只对短波有效。如果频率太高，例如甚高频和超高频，则将穿透电离层，而起不到反射的作用。因此，地面与人造卫星或宇宙火箭的通讯联系要选用微波波段，才能畅通无阻地穿过电离层。

大量的探测资料表明，在电离层的各个高度上，大气电离程度是不同的。高层大气物理学家，常用电子浓度或电子密度，来表示大气的电离程度。根据电子浓度随高度分布及其变化的特性，电离层大致可以分成D、E、F三个层次，但在夏季白天，F层常分裂成为F2和F2两层。

D层这是电离层的最低层，又叫D区，其高度范围为60～90千米。这一区域的大气成分与地面大气差不多。这些成分在太阳莱曼-α辐射的作用下发生电离，产生氧离子、一氧化氮离子和自由电子。由于这一区域的大气比较稠密，电子与离子的碰撞频率较高，碰撞后复合成中性粒子，所以白天的电子密度每立方厘米约为100～10000个。电子密度随着高度增加和不同的地方时间而不同，而且夏季大于冬季，太阳活动高年大于太阳活动低年。

正因为这里的大气较稠密，电子与中性粒子、离子的碰撞频次很高，所以高频无线电波在该层的衰减是相当严重的。但是，在夜间，由于没有太阳莱曼一a辐射，电子浓度变小，甚至可以忽略不计，这时对短波通信的干扰也就大大减少了。

也许你会问，在夜间没有太阳真空紫外辐射，电子与离子碰撞后又复合成中性粒子，那么D层应该消失才是，为什么夜间反而有利于短波通讯呢？这是因为，这里还有一些电子没有机会与离子碰撞，从而保持了该层的一定的电离程度；另一方面，能量为1兆～100兆电子伏(即100万～1亿电子伏)的宇宙线质子，进入地球磁场控制区域后沉降下来的，能量大于1万电子伏的电子，以及来自银河系的宇宙辐射，也可以使该层的气体粒子电离。例如，在中纬度地区的D层最下部分，主要就是由于银河宇宙辐射而引起电离的。

E层全称叫肯内利一赫维赛层，又叫E区。这是一个高度为90～140千米的区域。形成E层的主要电离辐射是波长为8～104埃的太阳软X射线、1000～1500埃的太阳极紫外辐射。由于那儿的大气成分主要是氧和一氧化氮，所以，在电离辐射作用下，产生氧分子离子，一氧化氮离子和大量的自由电子。这一层，白天最大的电子密度约为每立方厘米10万个，并随太阳天顶角(例如，地方时间为中午时电子密度达最大)和太阳活动而变化。到了夜间，电子密度下降，约降至每立方厘米200～10000个。这一层，白天和夜间始终是存在的。

在100千米高度附近，E层的电子浓度有较大的扰动。这一扰动层只有几千米厚，叫做偶现E层。它的电子浓度可达上下邻层的两倍之多。偶现E层，通常出现在高纬地区夜间和赤道附近的白天，在中纬度地区夏季较冬季多见。这一层电子深度的增高，与进入地球磁场控制区域后沉降下来的太阳风带电粒子所携载的电急流有关。

F层这是电离层中持久存在的、电子浓度最高的一层，也叫F区。这一层的高度范围在140—2000千米之间。电子密度最大值约在300千米高度。夏季白天，F层电子密度有两个峰值，常被看作两层，较小的那个峰值所在的区域叫做F1层或F1区，较大的那个峰值所在区域叫做F2层或F2区。夜间，只有一个峰值，这两层则变为一层。P16-18

地球，太阳系中一颗蔚蓝色的星球，有着适合于生命生存繁衍的基本条件：和煦的阳光，充裕的水分，清新的大气，等等。地球上的一切生物包括我们人类就生活在大气圈里，空气是维持生命的第一需要，人可以数日不吃饭，几天不喝水，但只要窒息几分钟就有丧失生命之忧。地球若失去了大气层这位保护神的庇护，将成为荒凉死寂的世界。

从宇宙诞生以来，地球大气的形成，经历了一个十分漫长的演化过程，大气在地球引力的作用下，形成一个气圈随地球一起运转。干净的大气是无色、无臭、无味的混合气体。它看不见，摸不着，却有惊人的重量。据计算，地球大气的总质量超过5×10 15 吨，约为地球总质量的12×10 -3(一百二十万分之一)。

大气是地球热量的“调节器”。它好像一床无形的毯子，覆盖在地球的表面，对太阳辐射有缓冲作用，为人类的生存提供了适宜的温度条件。

大气是地球上一切生物的“屏障”。它阻挡了对生物有害的紫外线、X射线和各种宇宙射线，过滤了大量来自星际空间的流星对地面的袭击。

大气还是一条无形的“运输管道”。它通过与海洋界面的物质交换，并借助其本身的运动，把热量、动量和水汽带到高纬与内陆地区，从而完成生态平衡所必须的循环过程。

大气蕴藏着人类取之不竭、用之不尽的自然资源。仅仅风力发电一项，据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦。我们现在对风能的利用还很不充分，就已经为我们节约了数以亿万吨的化石燃料！

然而，自工业革命，特别是近100多年来，煤、石油和天然气等化石能源在生产和生活中的广泛利用，向大气中排放了大量的二氧化碳、二氧化硫、氧化亚氮、氯氟烃等气体，严重影响了地球生态系统的循环机制，超过了自然界自我更新的容量。导致气候变化无常，酸雨时降，厄尔尼诺和拉尼娜现象相继出现，世界各地水灾旱灾频出；导致温室效应出现，地球变暖，海平面上升，一些大城市面临被淹没的危机；导致人类的保护伞臭氧层有了破洞，人类面临着紫外线和各种宇宙射线的直接危胁；人类每时每刻都在呼吸着空气，大气污染更是严重的危害了人类的健康，产生许多怪病，夺去了无数人的生命。

大气污染，犹如人类用自己的手，扼住了自己生命的咽喉，拯救只能靠人类自己。

防治大气污染，主要包括3个方面：一是组织管理，诸如合理的工业布局、清洁的燃烧方法、集中的供热措施、及时的扩散稀释、合理的交通流量以及丰富的绿化造林等；二是治理技术，包括洁净煤技术、硫酸烟雾的防治以及氟化氢、硫化氢、氰化物的处理等；三是太阳能、风能、生物能、氢能和海洋能等清洁能源的利用与开发，这是防治大气污染的根本出路。

有识之士已经指出：空气污染所造成的损害大大超过治理污染所需的全部费用。治理大气污染，防止大气进一步污染，关系到人类的生存与发展。庆幸的是各国政府已经意识到这一点，正在进行着种种努力；作为我们每一个人，我们在日常的生活中能尽量做到节能减排、低碳生活就是对地球妈妈最大的“爱护”与“孝敬”了。