磁層·大氣圈·水圈（認識我們的家園地球三）
我們?nèi)祟惿畹牡厍颍翘栂抵械陌舜笮行侵?，是一顆普通天體。但受“造物”眷顧，“得天獨厚”，擁有孕育和撫養(yǎng)各類生物的資格和條件。當今宇宙中，還沒有發(fā)現(xiàn)其他天體存在生命的跡象。
地球具有極為復雜的圈層結構。從地心內(nèi)部到表層，以至外部空間，由不同物質組成了一圈又一圈形態(tài)各異的圈層狀的大結構。每一圈層中又有復雜的內(nèi)部結構和運動方式，發(fā)揮著不同的作用。地球因此成為一個儀態(tài)萬方而內(nèi)部變化多端的天體。
磁層的概念是20世紀30年代由英國學者S·查普曼首先提出來的。50—60年代，人造地球衛(wèi)星對地球高空帶電粒子區(qū)域的探測，證實了地球磁層的存在。磁層的形成和結構形態(tài)，主要取決于地球磁場的強度、分布及其太陽風的相互作用。
地球是一個磁性球體，地核就是一塊具有磁性的大鐵球，因此地球和近地空間就存在磁場。在太陽風影響下，地磁場的磁力線發(fā)生彎曲，在向陽方向約6萬—7萬千米處形成磁層頂，在兩極方向擴展約8萬—9萬千米，在背陽方向延伸到600萬—700萬千米的遠空間。這個被太陽風包圍的、受地磁場控制的等離子區(qū)域，叫做地球磁場。
地球磁場的磁極與地球自轉軸的南極、北極并非一回事。大致沿緯線方向平穩(wěn)地向西移動，漂移速率每年0.18°，大約1800年繞一圈。如今北磁極在加拿大巴瑟斯特島北面水域；南磁極已離開南極大陸，位于威爾克斯地法國迪蒙·迪維爾考察站北面的南印度洋上。
地球磁場俘獲的帶電粒子帶，稱地球輻射帶。其中距地面300—5萬千米處，有兩個磁力線和磁力效應最強的區(qū)域，它們像對稱的輪胎狀圓弧，套在地球的前后兩側，叫做范·艾倫輻射帶。影響范圍甚至可到達6.5萬千米以上。地球磁層和輻射帶可抗拒太陽風和宇宙射線，使地球上的生物免遭其襲擊，是地球生命的第一道保護圈。
大氣圈
古往今來，人們對頭頂?shù)乃{天有過無限遐想：天有多高？天有幾重？天上有瓊樓玉宇、巍峨天宮嗎？科學家告訴我們，天就是包圍地球的大氣圈。仰望天空，是一片美麗的蔚藍色，這是因為在大氣層散射的藍光造成的。宇航員從天外鳥瞰大地時，看到地球被一層淡藍色薄幕緊緊包裹，所以地球被稱為“藍色星球”。
大氣圈又稱為大氣層，是調(diào)節(jié)地球“體溫”的外衣，使地球從太陽得到的熱量不易散失，而適宜的溫度是生命存在的重要因素之一。
大氣圈又象一把保護傘，能吸收并減緩太陽紫外輻射和高能宇宙線，保護人類和一切生物免受傷害。
大氣圈還像一副盔甲，能減輕地外小天體襲擊的威脅，不致于經(jīng)常發(fā)生恐龍絕滅或彗星撞擊木星那樣的“天地大沖撞”的悲劇。
大氣圈還以其巨大容量稀釋各種廢氣和有害氣體，并通過降水過程而凈化自身。
大氣的主要成分是氮和氧，分別占總容積的78.1%和21.0%，還有二氧化碳、氬、氖、氦、氙、氫、甲烷、一氧化二氮、臭氧等，以及水和懸浮的氣溶膠粒子。后者包括水滴、冰晶、灰塵微粒、煙粒、微生物、孢子花粉及各種凝結核和帶電離子等。它們是地球上一切生命賴以生存的重要環(huán)境條件，是生命活動的基礎。
從地面向上依次為對流層、平流層、中層（中間層）、熱層和散逸層。散逸層的上界為2000—3000千米，再向上就是行星際空間。大氣在垂直方向上的分布是不均勻的，10千米以下集中了大氣的90%，5千米以下集中了大氣的一半。
此外還有兩個特殊的層，即臭氧層和電離層。臭氧層距地面20至30千米，實際介于對流層和平流層之間。電離層較厚，距地球表面80千米以上。
水圈
水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)3種形式存在于大氣、地表和地下，是人類和一切生物賴以生存與發(fā)展的基本條件之一。有了水，才有生命。有了水，才有人。迄今為止，尚未在太空中發(fā)現(xiàn)有如此之多水源的天體。實際上，地球是名副其實的“水的行星”。
水圈是地球表層水體的總稱，水體存在方式不同，其作用方式也有比較大的差別。包括地面上的海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川和積雪，以及地下水、大氣水。海洋是水圈中最大的連續(xù)水體，占地球表面積的70.8%和總量的96%以上；冰川和永久積雪是水圈中最大的淡水水體，占總量的2%。淡水占總水量的2.7%，其中冰川 、永久積雪和地下水占淡水總量的99.45%。
水圈是地球外圈中作用最為活躍的一個圈層。它與大氣圈、生物圈和地球內(nèi)圈的相互作用，直接關系到影響人類活動的表層系統(tǒng)的演化。水圈也是外動力地質作用的主要介質，是塑造地球表面最重要的角色。
在太陽輻射作用下，地表水受熱蒸發(fā)轉化為氣體，進入大氣對流層。在一定條件下凝結成液態(tài)或固態(tài)，以降水形式回到地面，匯集到江河湖海。周而復始，形成水循環(huán)過程。地下水也可通過各種途徑參與水循環(huán)。大氣降水的一部分補給地下水，地下水可涌出地面成為河流、湖泊的補給水，再經(jīng)蒸發(fā)進入大氣。通過水分循環(huán)，各種水體得以溝通、轉化，水也得以更新，從而使地球上的水處于動態(tài)平衡之中。水分循環(huán)也是能量轉化的重要方式之一。
人類的生活、生產(chǎn)發(fā)展和經(jīng)濟繁榮離不開水。隨著人口的迅速增長，人類活動的擴展，水，特別是淡水已成為寶貴的資源。
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