第20章 大氣水(1 / 2)

地球上的水,除了主要集中在海洋和陸地外,大氣中也有水。

我們知道,在地殼表麵外包圍著一層厚厚的大氣——稱為大氣圈,它是地球的外部圈層。大氣層好像地球的“外衣”,保護著地球的“體溫”,使其變化不至於過於劇烈;同時它為地球上重要的水循環起到關鍵的運載作用,並保護地球上的水不至於跑到宇宙空間而導致地球變成一個無水的“幹球”。

大氣水主要來自地麵及地表水體——江河、湖泊、海洋等的蒸發、植物的蒸騰以及冰川雪蓋的冰雪升華而進入大氣之中。空氣流動,大氣水也隨之飄移,同時,流動的空氣也會將與之接觸的水體表麵的水分帶到大氣之中。

自地球表麵向上,大氣層可以延伸到數千裏的高空。根據大氣的溫度和密度等物理性質在垂直方向上的差異,可將大氣自下而上分為5層:對流層、平流層、中間層、暖層(電離層)和散逸層。大氣水(汽)幾乎都集中在緊貼地麵的厚度不過十幾千米的對流層中,在對流層最下麵接近地球表麵的5千米高度(或說厚度)內就集中了90%的大氣水(汽)。到平流層,大氣水(汽)含量就極少,再向上的中間層、暖層(電離層)和散逸層大氣水就基本不存在了。

大氣水在水平方向上的分布差異也很大。海洋上空及沿海陸地上空總是聚集了較多的大氣水;而幹旱的陸地,特別是廣袤的沙漠上空,一般總是豔陽高照,大氣水含量甚微,因此,這些地區的大氣也就十分幹燥。

大氣水不僅在空間上分布不均,就是在同一個地區的不同時期,其差異也是很大的,在多雨的季節,大氣中的水(汽)就比久旱無雨時期多得多。

大氣中的水量(大氣水)與其他水體相比,不算多,並且在時空上的分布差異很大,但就整個地球大氣而言,其含量還是比較穩定的。經測算,整個地球大氣水約占地球大氣層總質量的0.2%,約為1.29萬立方千米,僅占地球總儲水量的1/10萬。但是大氣水卻比地球上所有的江河、湖泊和沼澤水都多,是地球上生物水的10倍。

大氣水是各種水體中最活躍的水體之一,它的更換周期隻有8天,一年可更新44次,這樣一年累計在大氣中的水量就有5.707萬立方千米,也就是全球年降水總量。

大氣水對於地球上的有機體,特別是陸地上生命的生存是至關重要的。

前文我們已經說過,海洋和陸地上的水受熱蒸發,進入大氣,大氣中的水(汽)遇冷凝結,以雨雪等形式降落下來,形成降水,從而實現了海洋與陸地之間的水文大循環和海洋與海洋上空、陸地與陸地上空之間的水文小循環。在這循環過程中,大氣水是以氣態或以塵埃為核凝結成小水珠,隨大氣垂直和水平運動,形成降水6可見大氣水是地球上水循環(無論是大循環還是小循環)得以實現的重要環節。

大氣水幕僅是地球上大小水文循環得以實現的重要環節,同時由於水的比熱容很大,使大氣水具有很大的熱容,再加上水又有更大的熔解熱和汽化熱,這就使水在同樣條件下,其溫度的變化遠不像其他物質那樣顯著,所以大氣水在保護地球“體溫”,使其溫度變化不至於過分劇烈當中起著重要作用,扮演著重要角色。

我們都知道,水是無色透明的,所以地麵上的水蒸發一般是看不見的,不過在遼闊的原野,當驕陽似火時,對著強光的一麵,仔細觀察,可以看到蒸騰的水蒸氣青雲直上,這是因為水蒸氣是由許多水分子碰撞組合而成的極微小水珠。水與空氣相比是光密物質,陽光穿過這些小水珠和空氣時,由於速度不同就產生折射的緣故。

我們通常用潮濕和幹燥來擒述大氣中含水(汽)的多少,這是憑借人們感關判斷的。在物理上,是用“濕度”來表示大氣中的幹濕程度。表示空氣濕度有多種表示方式,用空氣裏所含水蒸氣的密度可以表示相對濕度和絕對濕度。

直接測定空氣中水蒸氣的密度是比較困難的,但是,由於水蒸氣的密度越大,它的壓強也越大,因此,就可以用空氣裏水蒸氣的壓強來表示空氣的幹濕程度。空氣裏所含水蒸氣的壓強稱作空氣的絕對濕度。