在地壳外面的广阔空间,是地球的＂大气圈＂．人们常称它是地球的外衣．谁都知道,作为地球环境要素之一的大气,是各种生命不可须臾缺少的东西．但你可曾知道,如今的大气,早已不是原来的大气了,而是至少经过两次＂更新＂之后的第三代大气。

现在笼罩着地球的大气,其厚度在3000 公里左右,通常称之为大气层或大气圈．它的总质量并不大,仅相当于地壳总质量的0.05％．大气圈在结构上,自下而上依次可分为对流层、平流层、中间层、热层和外层。

对流层 从海平面到18 公里高空,占大气总量的80％．对流层里气象万千,冷热空气上下对流,兴云造雨,下雪降霜,电闪雷鸣都在这里发生。

平流层 从对流层顶到50～55 公里的高空．此处空气稀薄,水汽和尘埃含量极少,很少有天气现象,气流平稳,是高速喷气机最理想的飞行区域,平流层中含有大量臭氧,因此又得名＂臭氧层＂．它能吸收太阳辐射中90％的紫外线,像地球的贴身＂防弹衣＂一样,使地面生命免遭紫外线伤害。

中间层 从平流层顶到80～85 公里的高空．它负责吸收太阳的远紫外线和X 射线,使大气中的氧和氮分子离解成原子和离子．该层的温度随高度增加而降低。

热层 从中间层顶到500 公里处的高空．这一层的温度很高,气温昼夜变化很大。

外层 500 公里以外高空,是地球大气层向星际空间过渡的区域,它有两条辐射带和一个磁层．磁层在5～7 万公里的高处,它是地球大气的最外层,它像一道挡风的钢铁长城,保护地球生物,免受太阳风的致命打击。

在50～1000 公里处有一个电离层,分为D、E、F1、F2 四层,里边的气体基本都是电离的．地球上的短波无线通讯都靠电离层的反射．80～500 公里区域,电离密度较小,美丽的北极光就出现在这层。

从成分上说,大气是一种混合物,其组成相当简单．它由不同成分的、具有不同的性质和功能的物质以适当比例相配备,为有机世界的生存和发展,提供了有利的条件．现代靠近海平面的干洁空气的组成是:

可是,地球的早期大气却完全不是这样的。

地球脱胎于星云,而星云的主要成分是氢和氦．可想而知,地球的第一代大气是以氢和氦为主的．不过,地球在形成之初,由于其体积还很小,没有足够的重力把这些气体挽留在自己周围．因此,最初的地球无法拥有大量的气体．有如现在的月球或小行星那样．后来,随着地球不断吸引和兼并它周围的固体颗粒,体积和质量不断增大,地球的引力也不断增大,并可以把原始的气体吸引在自己周围,便形成了以氢、氦为主的第一代大气．由于这些大气分子很轻,在阳光照射下异常活跃,很容易逃逸出地球。

随着地球的进一步增长,以及地球内部温度的升高,在地球内部圈层分化的同时,从地球的内部不断有气体产生出来,这就是地球的第二代大气。

其主要成份可能是水(H2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和氨(HN3),此时还没有动植物呼吸所必需的游离氧．第二代大气产生于火山喷发或从地球物质中渗出,人们根据当今火山喷发产生的气体和某些陨石上所发现的气体成分证实了这一点。

至于第二代大气是怎样演化成现代大气的,这个过程比较复杂,但在演化过程中起关键作用的是緑色植物．因为緑色植物通过光合作用能够吸收二氧化碳,释放出游离氧,从而把还原大气变成氧化大气,使第二代大气的成分发生重要变化。

在距今30 亿年以前,地球上出现了原始的低等植物－－蓝緑藻．这是地球大气由还原大气变成氧化大气的关键性的事件．在距今6 亿年以前,緑色植物在海洋中得到大量繁殖与发展,并占据优势．在距今4 亿年以前,緑色植物开始在陆地上出现．这样,使得在大气中的游离氧不断增多．同时,还原大气的氧化过程被加速．在氧化过程中,一氧化碳逐渐转变成二氧化碳; 甲烷逐渐成为二氧化碳和水; 氨逐渐转变成水汽和氮．很明显,这时的大气还不是氧化大气,而是以二氧化碳逐渐占据优势的大气．只是由于緑色植物光合作用的持续作用,大气中的二氧化碳才得以日益减少,而游离氧日益增多．有人估计,当大气中游离氧达到现代大气氧的1％的时候,就可能出现有效的臭氧层．它对太阳紫外线起屏障作用,可保护地球上生命免遭紫外线伤害．游离氧是生物发展的产物,反过来它又促进生物界的发展。

大气中氮气的增多,除了与游离氧有关外,还取决于生物的发展．生物在其生存期间,需吸收环境中含氮化合物,在体内合成蛋白质等复杂的有机物．当动物及其排泄物腐烂时,蛋白质一部分转变为氨和铵盐,另一部分直接转变为氮; 氨在游离氧的作用下又释放出氮．由于氮的化学性质不活泼,在常温下不与其它元素结合,所以它在大气中会越积越多,终于成为大气的主要成分。

总之,在緑色植物的光合作用下,由于二氧化碳不断减少和氧、氮不断积累,终于使得地球的第二代大气演化成了现代的第三代大气。