学 习 目 标 1. 掌 握 地 球 的 大 气 组 成, 了 解 地 球 大 气 起 源 变 化 过 程 及 与 生 命 的 关 系 2. 了 解 地 球 最 近 的 两 个 邻 居 水 星 和 火 星 与 地 球 完 全 不 同 的 大 气 组 成 3. 掌 握 大 气 层 的 结 构 及 每

学 习 目 标 1. 掌 握 地 球 的 大 气 组 成, 了 解 地 球 大 气 起 源 变 化 过 程 及 与 生 命 的 关 系 2. 了 解 地 球 最 近 的 两 个 邻 居 水 星 和 火 星 与 地 球 完 全 不 同 的 大 气 组 成 3. 掌 握 大 气 层 的 结 构 及 每 层 的 特 点 4. 理 解 金 凤 花 原 理, 及 地 球 的 适 宜 温 度 主 要 源 于 它 独 特 的 大 气 条 件 5. 了 解 大 气 的 热 运 动 方 式 内 容 简 介 概 括 来 说, 本 次 课 的 知 识 讲 述 部 分 主 要 阐 述 以 下 内 容 : 1. 地 球 大 气 的 组 成 成 分, 大 气 层 的 结 构, 大 气 的 起 源 ; 2. 通 过 与 邻 近 两 个 行 星 水 星 和 火 星 比 较, 引 入 金 凤 花 原 理, 说 明 地 球 适 合 生 命 生 存 ; 3. 从 大 气 的 热 运 动 方 面 为 后 续 章 节 介 绍 气 候 的 成 因 奠 定 基 础 教 学 建 议 本 课 是 该 专 题 的 第 一 堂 课, 以 带 领 学 生 一 起 到 空 气 王 国 进 行 旅 行 为 开 场 引 入 与 空 气 有 关 的 科 学 知 识, 使 学 生 对 气 候 变 化 的 有 关 基 础 知 识 有 所 了 解, 以 便 更 好 地 学 习 下 面 的 内 容 提 到 气 候 变 化, 不 得 不 介 绍 什 么 是 气 候, 气 候 产 生 和 气 候 变 化 的 物 质 条 件 大 气 因 此, 我 们 选 择 大 气 王 国 旅 行 家 作 为 题 目 是 与 本 专 题 的 后 续 章 节 相 呼 应 的 大 气 的 组 成 金 凤 花 原 理 大 气 的 对 流 都 与 后 面 的 动 手 实 践 有 关, 通 过 背 景 知 识 的 介 绍 有 利 于 后 面 动 手 实 践 的 开 展 ; 反 过 来, 动 手 实 践 也 加 深 了 学 生 对 这 部 分 内 容 的 理 解 而 大 气 层 的 结 构 和 大 气 的 起 源, 采 用 播 放 视 频, 快 速 问 答 的 方 式, 增 强 这 部 分 的 趣 味 性 和 互 动 性 1

相 关 资 料 空 气 的 组 成 空 气 是 由 很 多 气 体 组 成 的 ; 主 要 成 分 是 氮 气 (78%) 和 氧 气 (21%) 氮 气 N2, Nitrogen-78% 大 气 中 含 量 最 多 的 气 体 ; 氮 气 是 一 种 无 色 无 味 的 气 体 氧 气 O2, Oxygen-21% 氧 气 是 所 有 动 物 包 括 人 类 生 存 所 必 需 的! 大 部 分 以 2 个 氧 原 子 的 形 式 存 在 (O2); 含 有 三 个 氧 原 子 的 被 叫 做 臭 氧 (Ozone, O3); 臭 氧 有 利 于 降 低 从 太 阳 到 达 地 球 表 面 的 紫 外 线 辐 射, 从 而 保 护 人 类 ; 二 氧 化 碳 CO2, Carbon Dioxide-0.036% 二 氧 化 碳 由 1 个 碳 原 子 和 2 个 氧 原 子 组 成 ; CO2 捕 捉 大 气 层 中 来 自 太 阳 的 热 量 ( 温 室 效 应 ); 动 植 物 呼 吸 排 出 CO2, 植 物 合 成 糖 类 需 要 CO2; 燃 烧 化 石 燃 料 也 产 生 CO2 水 蒸 气 H2O, Water Vapor- 0%-4% 水 蒸 气 是 水 的 气 体 形 式 ; 怎 样 才 会 下 雨 呢? 水 蒸 气 必 须 凝 聚 在 尘 土 颗 粒 上 才 行 呢! 2

大 气 层 的 结 构 大 气 层 的 厚 度 大 约 是 600km 这 看 起 来 很 多, 但 跟 地 球 的 体 积 相 比, 大 气 层 就 是 一 个 相 当 薄 的 气 体 层 啦 ( 图 片 展 示 了 比 较 之 下 大 气 层 的 厚 度 来 源 : 美 国 国 家 航 空 航 天 局 NASA) 基 于 温 度 因 素, 大 气 层 被 分 为 5 层 最 靠 近 地 球 表 面 的 是 对 流 层 对 流 层 在 热 带 地 区 最 厚 ( 约 16 km), 在 两 极 最 薄 ( 约 8km) 所 有 的 天 气 现 象 都 发 生 在 对 流 层 对 流 层 是 大 气 层 中 结 构 最 密 集 的, 它 含 有 大 气 层 80% 的 质 量 和 几 乎 所 有 的 水 蒸 气 ( 水 ) 对 流 层 的 温 度 在 底 部 ( 地 面 ) 最 高, 到 最 上 部 就 下 降 到 -52 了 对 流 层 的 最 上 部 称 为 对 流 层 顶 它 非 常 稳 定, 将 对 流 层 和 平 流 层 隔 开 你 看 到 过 积 雨 云 的 平 顶 吗? 有 时 这 个 平 顶 是 由 风 引 起 的, 但 有 时 是 因 为 云 顶 部 到 达 对 流 层 顶 而 不 能 再 上 升 造 成 的 总 的 来 说, 对 流 层 和 对 流 层 顶 被 称 为 低 层 大 气, 就 是 在 低 层 大 气 中 聚 集 了 大 量 的 热 捕 获 气 体 ( 有 人 称 为 温 室 气 体 ) 对 流 层 顶 之 上 是 平 流 层 和 中 间 层 它 们 被 称 为 中 层 大 气 中 层 大 气 中 的 化 学 物 质 吸 收 和 散 射 来 自 太 阳 的 紫 外 线 中 层 大 气 之 上 是 热 电 离 层 ( 增 温 层 ) 和 外 逸 层, 被 称 为 高 空 大 气 ( 上 层 大 气 ) 在 上 层 大 气, 海 拔 越 高, 温 度 也 越 高, 因 为 能 量 直 接 来 自 太 阳 温 度 能 达 到 1700 ( 左 图 为 大 气 层 结 构, 红 线 表 示 平 均 温 度 来 源 :www.globalwarming 101.com ) 大 气 层 面 对 太 阳 的 一 面 隔 热, 而 背 对 太 阳 的 一 面 吸 热 月 球 没 有 大 气 层, 面 对 太 阳 的 半 球 和 背 对 太 阳 的 半 球 温 度 差 异 很 大 事 实 上, 月 球 面 对 太 阳 的 半 球, 温 度 能 达 到 212, 而 背 对 太 阳 的 半 球, 温 度 则 低 至 -138 地 球 上 白 天 和 夜 晚 会 有 温 差 ( 被 称 为 昼 夜 变 化 ), 但 没 有 哪 个 地 方 温 度 差 异 能 同 月 球 的 明 亮 面 和 黑 暗 面 相 比 这 多 亏 了 我 们 的 大 气 层 和 温 室 气 体 3

大 气 层 和 温 室 效 应 使 地 球 上 存 在 生 命 成 为 可 能 如 果 我 们 的 大 气 中 没 有 温 室 气 体, 地 球 上 的 温 度 会 在 -18 左 右, 地 球 表 面 将 会 结 冰 如 果 没 有 大 气, 地 球 上 的 温 度 将 和 月 球 上 差 不 多 如 果 一 个 行 星 有 更 多 的 温 室 气 体, 温 度 就 会 高 的 多 比 如, 金 星 有 更 高 浓 度 的 温 室 气 体, 它 表 面 温 度 可 达 177 大 气 热 现 象 热 传 递 事 实 上, 所 有 到 达 地 球 的 能 量 都 来 自 太 阳 这 些 能 量 起 初 被 大 气 层 拦 截, 小 部 分 直 接 被 一 些 特 定 气 体 例 如 臭 氧 和 水 蒸 气 吸 收 了 还 有 些 能 量 被 云 层 反 射 回 太 空, 尽 管 如 此, 大 部 分 辐 射 能 还 是 被 地 面 吸 收 得 的 能 量 重 新 分 配 的 过 程 能 量 在 地 表 和 大 气 间 以 多 种 方 式 转 移, 包 括 辐 射 传 导 和 对 流 左 图 以 一 个 野 营 炉 为 例 介 绍 了 热 传 递 的 方 式 如 果 你 正 站 在 野 营 炉 旁 边, 你 将 感 受 到 火 焰 发 出 的 热 辐 射 火 焰 产 生 的 一 部 分 辐 射 能 被 锅 或 壶 吸 收 了 通 过 热 传 导, 能 量 经 过 锅 或 壶 被 转 移 如 果 你 触 碰 到 没 有 装 防 烫 套 垫 的 金 属 锅 把, 你 的 手 指 就 会 被 烫 伤! 当 壶 底 水 温 升 高 时, 这 部 分 水 将 上 升, 而 冷 水 则 会 下 降 因 此, 对 流 就 是 在 壶 内 将 新 获 正 如 这 个 野 营 炉 的 简 单 例 子 一 样, 地 球 大 气 的 热 量 也 包 括 辐 射, 传 导 和 对 流 3 种 形 式, 并 且 它 们 是 同 时 发 生 的 气 象 学 的 一 个 基 本 原 则 就 是 太 阳 加 热 了 地 面, 而 地 面 加 热 了 空 气 来 自 太 阳 的 能 量 是 地 球 上 天 气 和 气 候, 以 及 最 终 生 命 的 驱 动 力 4

辐 射 树 雪 车 马 岩 石 蜈 蚣 海 洋, 大 气 还 有 你, 有 什 么 共 性 呢? 其 实 以 上 事 物 在 一 定 程 度 上 都 是 一 种 辐 射 源 这 种 辐 射 大 部 分 对 人 类 来 说 都 是 可 见 的, 但 这 并 没 有 让 它 变 得 更 加 真 实 具 体 辐 射 是 热 能 通 过 电 磁 波 波 动 的 形 式 进 行 的 传 递, 来 自 太 阳 的 能 量 穿 越 太 空 的 传 递 主 要 就 是 通 过 辐 射 的 方 式 实 现 的 辐 射 不 需 要 物 质 充 当 介 质 就 可 以 发 生, 太 阳 会 发 出 多 种 形 式 不 同 数 量 的 电 磁 辐 射 太 阳 发 出 的 总 辐 射 能 约 43% 属 于 光 谱 的 可 见 范 围 其 余 的 大 部 分 位 于 近 红 外 光 (49%) 和 紫 外 线 部 分 (7%) 不 到 1% 的 太 阳 辐 射 以 X 射 线 伽 马 射 线 和 无 线 电 波 的 形 式 发 出 一 个 完 美 的 辐 射 体 以 所 有 可 能 的 波 长 发 出 能 量, 但 不 是 所 有 波 长 的 波 发 出 的 能 量 都 相 等 一 段 光 谱 将 显 示 某 一 特 定 波 长 的 能 量 大 小, 这 个 波 长 取 决 于 辐 射 体 的 温 度 温 度 升 高 时, 最 大 辐 射 能 出 现 在 较 短 的 波 长 上, 即 辐 射 体 越 热, 最 大 辐 射 能 的 波 长 越 短 例 如, 一 个 非 常 热 的 金 属 棒 将 发 出 可 见 光 辐 射, 显 示 为 白 光 稍 冷 些 时, 它 会 以 更 长 的 波 长 发 出 更 多 能 量, 表 现 成 微 红 的 颜 色 最 终 当 你 的 手 靠 近 它 时, 会 感 觉 到 热, 但 已 经 看 不 见 光 了, 这 其 实 是 它 发 出 的 波 长 更 长 的 不 可 见 的 红 外 线 辐 射 被 一 个 物 体 吸 收 的 能 量 多 少 取 决 于 : 1) 物 体 的 吸 收 率, 它 在 可 见 光 谱 区 是 关 于 它 的 颜 色 的 一 个 函 数 2) 在 该 物 体 上 的 辐 射 强 度 暗 色 物 体 吸 收 更 多 的 可 见 光 辐 射, 而 浅 色 物 体 则 反 射 更 多 的 可 见 光 辐 射 这 就 是 为 什 么 炎 热 天 气 时 选 择 浅 色 衣 服 比 较 凉 快 的 原 因 地 球 表 面 的 物 体 吸 收 和 反 射 能 量 的 程 度 不 同, 取 决 于 它 的 颜 色 和 结 构 传 导 传 导 是 地 球 大 气 层 向 天 空 传 递 热 量 的 方 式 之 一 传 导 即 热 量 通 过 相 邻 分 子 间 相 互 碰 撞 传 递 能 量 想 象 一 个 平 底 锅 放 在 一 个 燃 着 的 野 营 炉 上, 火 的 热 量 导 致 平 底 锅 的 分 子 振 动 加 快, 使 平 底 锅 变 热 这 些 振 动 的 分 子 碰 撞 邻 近 的 分 子, 使 邻 近 分 子 振 动 加 速 这 个 过 程 一 直 持 续 5

到 整 个 平 底 锅 都 热 起 来 如 果 你 曾 触 摸 过 没 有 防 烫 套 垫 的 金 属 锅 把 手, 那 么 你 就 会 有 热 传 导 的 直 接 体 验 一 些 固 体, 例 如 金 属, 是 热 的 良 导 体, 而 其 他 的, 例 如 木 头, 是 不 良 导 体 空 气 和 水 是 相 对 的 不 良 导 体, 因 此 被 称 为 绝 缘 体 为 了 防 治 烫 伤, 很 多 壶 和 锅 都 有 隔 热 把 手 传 导 和 大 气 层 有 什 么 关 系 呢? 空 气 是 热 的 不 良 导 体 但 却 是 一 个 好 的 绝 缘 体 想 象 你 是 一 个 登 山 运 动 员, 正 在 攀 登 珠 峰 快 登 顶 时, 你 很 可 能 穿 着 厚 厚 的 羽 绒 上 衣 和 裤 子 来 抵 御 外 界 的 寒 冷 其 实 并 不 是 羽 绒 自 身 为 你 保 暖, 而 是 因 为 绒 毛 间 形 成 了 大 量 微 小 的 气 隙 从 而 阻 止 了 你 身 体 和 严 寒 环 境 间 的 热 传 导 如 果 空 气 不 是 那 么 优 良 的 绝 缘 体, 光 靠 羽 绒 的 数 量 是 很 难 在 那 样 的 条 件 下 生 存 的 正 因 为 空 气 是 这 样 一 种 不 良 热 导 体, 在 近 地 面 会 出 现 大 的 垂 直 温 度 梯 度, 尤 其 是 晴 朗 无 风 的 天 气, 这 种 天 气 下, 直 接 的 太 阳 辐 射 被 吸 收 并 转 换 为 红 外 线 辐 射 ( 热 辐 射 ), 地 表 就 可 能 会 经 历 高 温 也 正 是 由 于 空 气 的 导 热 性 不 好, 安 装 在 距 地 面 不 同 高 度 的 温 度 计 才 会 显 示 随 着 高 度 增 加 气 温 会 迅 速 下 降 一 个 有 趣 的 现 象 : 一 种 生 活 在 热 带 沙 漠 的 蚂 蚁 在 炎 热 的 天 气 下 觅 食, 按 照 以 上 理 论 只 要 在 地 面 上 暴 露 很 短 时 间, 他 们 就 会 被 炙 热 的 地 面 烫 死 但 他 们 依 然 活 着, 是 因 为 时 不 时 地 爬 上 几 厘 米 高 的 木 棍 或 者 零 星 的 植 被 上 休 息 片 刻, 相 比 而 言, 上 面 的 空 气 凉 快 多 了 对 流 热 量 在 流 体 中 移 动 有 几 种 方 式, 对 流 是 其 中 的 一 种 对 流 是 通 过 热 物 质 的 真 实 移 动 实 现 热 量 传 递 任 何 流 动 的 物 质 都 被 认 为 是 流 体 流 体 包 括 水 洗 发 露 防 晒 霜, 甚 至 蜂 蜜 这 样 的 物 质 至 于 气 体 例 如 空 气, 尽 管 不 太 明 显, 但 也 被 归 为 流 体 以 野 营 炉 烧 水 为 例, 壶 底 的 水 首 先 受 热, 热 水 密 度 小 一 些, 它 开 始 上 升 到 密 度 较 大 的 冷 水 上 面 到 达 壶 顶 部, 水 变 凉 了, 密 度 增 加, 导 致 它 下 沉 回 到 壶 底 这 样 上 上 下 下 的 运 动 最 终 将 全 部 水 加 热 这 种 持 续 的 流 体 的 循 环 运 动 称 为 对 流 对 流 被 发 现 存 在 于 不 同 地 方 和 不 同 范 围, 从 大 气 海 洋 甚 至 地 球 内 部 的 6

巨 大 对 流, 到 一 个 咖 啡 杯 或 鱼 缸 中 的 小 对 流 气 象 学 家 通 常 用 对 流 表 示 空 气 的 垂 直 运 动 大 气 底 层 通 过 辐 射 或 传 导 获 得 的 热 能 经 常 通 过 对 流 来 传 递 大 气 层 中 的 对 流 运 动 导 致 了 从 温 暖 的 赤 道 向 高 纬 度 和 从 地 表 向 上 层 大 气 的 热 量 的 重 新 分 配 关 于 臭 氧 简 介 臭 氧 空 洞 光 化 学 烟 雾 皮 肤 癌, 这 些 关 于 臭 氧 的 话 题 经 常 成 为 头 条, 为 何 这 样 一 个 分 子 值 得 媒 体 如 此 关 注 呢? 臭 氧 在 我 们 的 大 气 中 到 底 有 多 么 重 要, 为 什 么 科 学 家 对 于 它 在 近 地 表 增 加 和 在 高 空 大 气 消 失 会 如 此 忧 虑 呢? 先 说 重 要 的 什 么 是 臭 氧? 臭 氧 是 由 3 个 氧 原 子 组 成 的 (O3) 我 们 在 大 气 中 发 现 的 氧 气 则 是 由 2 个 氧 原 子 组 成 的 (O2) 由 于 它 的 化 学 结 构, 一 个 单 独 的 氧 原 子 (O) 是 不 稳 定 的, 也 就 是 说, 它 想 与 其 他 物 质 结 合 这 也 是 为 什 么 氧 原 子 多 数 以 成 对 形 式 存 在 的 原 因, 如 O2( 双 原 子 ) 的 形 式 O3 不 如 O2 稳 定, 是 因 为 它 总 想 放 弃 一 个 氧 原 子 回 到 双 原 子 的 状 态 当 有 足 够 多 的 臭 氧 分 子 时, 就 形 成 了 一 种 淡 蓝 色 气 体 它 不 稳 定, 很 容 易 和 其 他 原 子 结 合 不 论 对 流 层 还 是 平 流 层 中 的 臭 氧, 都 有 相 同 的 化 学 结 构, 但 我 们 在 大 气 层 中 发 现 的 臭 氧 因 位 置 不 同 决 定 了 它 是 化 身 博 士 中 的 善 良 伟 大 科 学 家 杰 克 ( 平 流 层 臭 氧 ) 还 是 邪 恶 的 海 德 ( 对 流 层 臭 氧 ) 阳 紫 外 线 照 射 的 伤 害 在 对 流 层, 臭 氧 是 一 种 空 气 污 染 物, 它 危 害 人 类 健 康, 破 坏 植 被, 腐 蚀 很 多 材 料 它 是 城 市 光 化 学 烟 雾 的 一 个 关 键 组 分 而 在 平 流 层, 臭 氧 却 能 保 护 地 球 上 的 生 命 免 受 太 电 磁 波 谱 为 了 理 解 臭 氧 是 如 何 形 成 的 以 及 它 在 地 球 大 气 层 中 的 作 用, 先 来 了 解 电 磁 波 谱 电 磁 能 有 时 被 描 述 成 以 波 的 形 式 传 播, 有 时 又 被 描 述 成 以 光 量 子 能 量 包 的 形 式 传 播 7

从 短 波 到 长 波, 科 学 家 已 确 认 了 伽 马 射 线 X 射 线 紫 外 线 可 见 光 ( 波 长 400-700nm) 红 外 线 ( 热 ) 微 波 和 无 线 电 波 等 形 式 短 波 的 每 个 光 子 比 长 波 的 有 更 多 能 量 在 地 球 的 大 气 层 中, 紫 外 线 照 射 下 氧 气 分 子 会 不 断 地 形 成 臭 氧 紫 外 线 使 原 子 间 的 化 学 键 断 裂, 分 子 分 裂 成 原 子, 一 个 具 有 高 活 性 的 游 离 氧 原 子 与 另 一 个 氧 气 分 子 碰 撞 就 形 成 了 一 个 臭 氧 分 子 由 于 臭 氧 不 稳 定, 紫 外 线 很 快 会 将 它 分 裂, 这 个 过 程 循 环 往 复 平 流 层 中 的 臭 氧 在 平 流 层, 臭 氧 和 氧 气 分 子 形 成 一 个 防 护 罩, 吸 收 来 自 太 阳 的 紫 外 线, 阻 止 这 种 辐 射 到 达 地 球 表 面 氧 气 和 臭 氧 总 共 吸 收 了 95%-99.9% 的 太 阳 紫 外 线 辐 射, 而 其 中 臭 氧 有 效 地 吸 收 了 最 厉 害 的 紫 外 线, 这 种 辐 射 被 称 为 UV-C 和 UV-B, 它 们 会 造 成 生 物 损 伤 大 气 上 空 的 臭 氧 层 的 保 护 作 用 非 常 关 键, 科 学 家 相 信, 如 果 没 有 它, 陆 地 上 的 生 命 将 无 法 进 化 也 不 能 生 存 防 护 罩 被 用 来 描 述 平 流 层 的 臭 氧 层, 但 它 造 成 了 一 点 误 解, 臭 氧 分 子 并 没 有 形 成 环 绕 地 球 的 一 个 不 透 性 的 球 面 臭 氧 不 断 地 分 裂 为 氧 原 子, 又 不 断 地 重 新 形 成, 因 此 每 个 臭 氧 分 子 都 不 会 存 在 太 长 时 间 防 护 罩 在 不 断 地 改 变, 大 气 化 学 过 程 保 持 着 动 态 平 衡, 所 以 臭 氧 总 数 量 也 保 持 稳 定, 但 前 提 是 人 类 活 动 没 有 对 这 一 化 学 过 程 造 成 影 响 大 气 层 中 大 约 90% 的 臭 氧 位 于 距 地 球 表 面 16-48km 的 平 流 层 中 在 那 里, 臭 氧 高 度 集 中 构 成 了 一 个 层, 但 即 使 这 样 臭 氧 也 是 相 对 稀 少 的 在 臭 氧 层, 每 100 万 体 积 空 气 中, 臭 氧 也 只 达 到 1-10 体 积, 而 相 比 之 下 氧 气 为 21 万 体 积 对 流 层 中 的 臭 氧 大 气 层 中 其 余 10% 的 臭 氧 在 对 流 层, 它 们 是 不 受 人 们 欢 迎 的 这 里 的 臭 氧 更 稀 少, 每 100 万 体 积 空 气 中 只 有 0.02-0.3 体 积 但 即 便 如 此, 它 仍 会 造 成 很 大 危 害 更 让 人 迷 惑 的 是, 对 流 层 中 的 臭 氧 是 一 种 温 室 气 体 自 然 存 在 的 温 室 气 体 ( 包 括 臭 氧 ) 使 地 球 变 得 适 宜 生 物 生 存, 但 让 科 学 家 担 忧 的 是 人 类 活 动 导 致 的 温 室 气 体 增 加 产 生 加 剧 的 温 室 效 应 所 以, 在 对 流 层, 臭 氧 的 增 多 会 导 致 双 重 灾 难 作 为 光 化 学 烟 雾 的 关 键 组 分 和 一 种 重 要 的 温 室 气 体 8

大 气 起 源 40 亿 年 前, 由 于 水 蒸 气 的 不 断 凝 结, 形 成 了 包 裹 地 球 的 水 圈 水 圈 的 形 成 导 致 了 海 洋 的 出 现, 而 在 海 洋 中 沉 淀 开 始 慢 慢 形 成 古 代 生 态 环 境 最 主 要 特 征 就 是 没 有 游 离 的 氧 原 子, 而 这 种 无 氧 还 原 性 大 气 的 证 据 就 隐 藏 在 了 早 期 的 岩 层 中 现 在 的 岩 层 中 含 有 很 多 如 铁 铀 等 这 一 类 处 于 还 原 态 的 元 素 ; 而 在 30 亿 以 前 的 前 寒 武 纪 中 期 以 及 之 前 的 岩 石 中, 却 没 有 发 现 处 于 还 原 态 的 元 素 十 亿 年 前, 蓝 绿 藻 (blue-green algae) 这 种 早 期 的 厌 氧 水 生 生 物 开 始 利 用 太 阳 能 来 分 解 水 分 子 和 二 氧 化 碳 分 子, 然 后 再 将 他 们 重 新 聚 合 成 有 机 物 以 及 氧 气, 这 个 过 程 就 是 大 家 所 熟 知 的 光 合 作 用 这 些 由 光 合 作 用 产 生 的 氧 气 有 一 部 分 与 碳 元 素 结 合 后 重 新 生 成 了 二 氧 化 碳 分 子, 而 余 下 的 氧 气 则 在 大 气 中 不 断 积 累 大 气 中 的 氧 气 不 断 增 多, 二 氧 化 碳 不 断 减 少, 引 发 了 早 期 厌 氧 生 物 的 一 次 大 灾 难 在 大 气 层 的 顶 部, 一 些 氧 分 子 吸 收 来 自 太 阳 辐 射 的 紫 外 线 的 能 量 分 裂 成 单 个 的 氧 原 子, 这 些 氧 原 子 与 没 有 分 解 的 氧 分 子 结 合 形 成 了 能 够 高 效 吸 收 紫 外 线 的 臭 氧 分 子, 于 是 臭 氧 层 形 成 了 围 绕 地 球 的 这 层 薄 薄 的 臭 氧 层 就 像 一 面 盾, 能 够 保 护 地 球 免 受 对 它 有 致 命 危 害 的 紫 外 线 的 辐 射, 也 就 是 说, 吸 收 波 长 在 200-300nm 的 紫 外 线 的 臭 氧 层 早 在 6 亿 年 前 就 已 经 形 成 了, 而 那 时, 氧 气 的 浓 度 还 仅 仅 只 有 它 现 在 浓 度 的 约 10% 在 这 个 时 期 之 前, 生 命 体 只 能 生 活 在 海 洋 中, 臭 氧 层 的 存 在 使 得 生 物 能 够 在 陆 地 上 生 存 和 发 展 臭 氧 在 地 球 生 物 的 进 化 过 程 中 扮 演 了 一 个 非 常 重 要 的 角 色, 它 使 得 生 物 以 我 们 现 在 的 状 态 存 在 成 为 可 能 地 球 的 邻 居 火 星 和 金 星 火 星 火 星, 地 球 外 层 的 邻 居, 是 太 阳 系 的 第 4 颗 行 星 火 星 明 亮 的 外 形 和 微 红 的 颜 色 在 夜 空 中 十 分 鲜 明 火 星 上 巨 大 的 火 山 和 山 谷 经 常 被 沙 尘 暴 遮 蔽 火 星 的 大 气 层 比 地 球 薄 得 多, 表 面 压 力 只 有 地 球 表 面 的 1/100 表 面 温 度 在 冬 季 最 低 达 到 -113, 到 夏 季 白 天 达 到 最 高, 为 0 9

火 星 一 昼 夜 是 24 小 时 37 分 钟, 自 转 轴 倾 斜 25, 这 与 地 球 相 似 (24 小 时 和 23.5 ), 绕 太 阳 运 动 的 轨 道 决 定 季 节 的 长 短 火 星 大 气 主 要 由 二 氧 化 碳 (95.3%) 氮 气 (2.7%) 和 氩 气 (1.6%) 组 成, 还 包 括 少 量 的 其 他 气 体 氧 气, 对 于 在 地 球 上 的 我 们 来 说 非 常 重 要, 但 在 火 星 大 气 中 只 占 0.13%, 仅 和 地 球 上 大 气 中 水 蒸 气 的 4 倍 差 不 多 虽 然 火 星 很 小, 但 水 却 可 以 在 火 星 表 面 结 冰 因 为 水 很 少, 火 星 的 天 空 几 乎 没 有 云 但 我 们 仍 不 知 道 为 什 么 干 涸 河 床 上 曾 经 出 现 过 的 液 态 水? 尤 其 是 鉴 于 目 前 火 星 表 面 并 不 存 在 大 量 的 固 体 冰 金 星 美 丽 但 却 荒 凉 的 金 星, 地 球 的 姊 妹 星, 实 际 上 与 我 们 的 家 园 非 常 不 同 金 星 并 没 有 卫 星 或 者 环 带 围 绕 金 星 的 大 气 层 非 常 热 而 且 很 厚 如 果 你 要 去 金 星 看 看, 那 是 活 不 下 去 的 你 将 不 能 呼 吸 空 气, 你 将 被 巨 大 的 大 气 压 力 压 碎, 你 将 被 表 面 的 高 温 烧 成 灰 金 星 大 气 主 要 由 二 氧 化 碳 组 成, 厚 厚 的 硫 酸 云 将 金 星 完 全 覆 盖 大 气 获 取 少 量 来 自 太 阳 的 能 量, 温 室 效 应 则 使 金 星 表 面 和 低 层 大 气 成 为 太 阳 系 中 最 热 的 地 方 之 一! 如 果 你 在 金 星 地 表, 你 上 方 的 空 气 的 质 量 将 是 地 球 空 气 的 90 倍 这 相 当 于 距 地 球 表 面 914m 的 海 底 的 压 力 金 星 大 气 主 要 包 括 96% 的 二 氧 化 碳 3.5% 的 氮 气, 其 余 不 到 1% 的 气 体 为 一 氧 化 碳 氩 二 氧 化 硫 和 水 蒸 气 用 探 针 测 量 金 星 大 气 的 温 度 发 现, 在 漫 长 的 黑 夜, 大 气 温 度 几 乎 保 持 恒 定, 没 有 季 节 上 的 变 化, 白 天 温 度 也 不 会 改 变 金 凤 花 原 理 和 三 个 行 星 金 凤 花 原 理 来 自 儿 童 故 事 金 凤 花 和 三 只 熊, 故 事 里 一 个 小 女 孩 在 森 林 里 发 现 了 三 只 熊 的 房 子 每 个 熊 都 拥 有 自 己 的 食 物, 椅 子 和 床 在 试 过 每 样 东 西 后, 金 凤 花 发 现 只 有 一 个 人 的 东 西 适 合 自 己, 比 如 说 : 熊 妈 妈 的 椅 子 太 软, 熊 爸 爸 的 椅 子 太 硬, 只 有 熊 宝 宝 的 椅 子 正 好, 其 他 东 西 也 是 如 此 就 像 金 凤 花 的 故 事, 地 球 对 于 生 命 来 说 是 最 适 宜 生 存 的 金 星 距 离 太 阳 太 近, 高 温 使 地 表 的 液 态 水 无 法 存 在 事 实 上, 就 像 蒸 桑 拿, 所 有 的 水 都 蒸 发 到 大 气 中, 所 以 金 星 有 一 层 又 厚 又 重 的 大 气 10

火 星 距 太 阳 太 远, 低 温 也 使 地 表 不 存 在 液 态 水 火 星 因 为 体 积 小 引 力 弱 使 得 大 气 都 逃 逸 到 太 空 中 去 了 这 样, 火 星 的 大 气 层 变 得 比 较 稀 薄, 地 面 所 有 的 水 都 冻 结 成 冰 了 地 球 距 离 太 阳 的 完 美 距 离 使 得 它 拥 有 大 量 的 水 资 源, 而 地 球 的 温 度 正 好 适 宜 表 面 的 水 流 动 随 着 大 陆 漂 移, 大 气 中 的 微 粒 落 到 地 面, 又 通 过 火 山 喷 发 返 回 大 气 中 这 就 使 大 气 不 断 更 新 三 个 行 星 中, 地 球 大 气 层 既 不 太 厚 也 不 太 薄, 使 得 温 度 适 宜, 地 表 流 动 水 大 量 保 存, 这 些 条 件 使 地 球 成 为 生 命 的 家 园 附 录 金 凤 花 和 三 只 熊 的 故 事 熊 爸 爸, 熊 妈 妈 和 熊 宝 宝 居 住 在 森 林 里 面 铃, 电 话 来 了 来 我 家 吃 午 餐 吧? 熊 姑 姑 说 好 的, 我 们 一 会 到, 熊 妈 妈 说 她 把 装 有 炖 菜 的 碗 摆 在 桌 上 作 为 晚 饭 然 后, 熊 宝 宝 一 家 就 去 熊 姑 姑 家 吃 饭 了 一 个 叫 金 凤 花 的 小 女 孩 在 森 林 里 发 现 了 熊 宝 宝 的 家 她 没 有 敲 门 就 走 了 进 去 她 坐 在 一 张 椅 子 上 这 张 椅 子 太 硬 了! 她 抱 怨 旁 边 的 椅 子 小 些, 但 是 太 软 了 第 三 张 椅 子 正 合 适 她 坐 下 时 发 出 啪 的 一 声 响, 椅 子 腿 断 了 金 凤 花 看 到 了 三 碗 炖 菜 大 碗 太 烫 了! 大 概 这 碗 会 更 凉, 她 说 金 凤 花 猜 对 了, 但 是 太 凉 了 她 抓 着 第 三 个 碗, 狼 吞 虎 咽 的 吃 了 下 去 正 合 适 然 后 打 了 个 哈 欠, 来 到 楼 上 的 卧 室 金 凤 花 试 了 第 一 张 床, 太 硬 了 下 一 张 太 软 金 凤 花 叹 了 口 气, 躺 下 睡 着 了, 这 时 候 她 躺 在 第 三 张 床 上 熊 宝 宝 一 家 回 来 了, 有 人 坐 过 我 的 椅 子! 熊 爸 爸 叫 喊 道 11

有 人 坐 过 我 的 椅 子! 熊 妈 妈 喊 道 有 人 坐 过 我 的 椅 子, 现 在 它 坏 了! 熊 宝 宝 哭 道 在 厨 房 里, 熊 爸 爸 看 了 看 他 的 碗 他 说, 有 人 吃 过 我 的 炖 菜! 熊 妈 妈 喊 道, 有 人 也 动 过 我 的 炖 菜! 熊 宝 宝 哭 道, 有 人 把 我 的 炖 菜 吃 完 了! 当 他 们 爬 上 楼 梯 走 进 卧 室, 这 三 只 熊 咆 哮 了 熊 爸 爸 咆 哮 道, 有 人 睡 过 我 的 床! 熊 妈 妈 咆 哮 道, 有 人 睡 过 我 的 床! 熊 宝 宝 哭 喊 道, 有 人 睡 过 我 的 床, 她 就 在 这 里! 金 凤 花 醒 了, 想 要 逃 跑, 但 是 她 动 不 了 了, 被 冻 在 了 熊 宝 宝 的 床 上 请 原 谅 我! 金 凤 花 哭 着 说 熊 宝 宝 一 家 原 谅 了 她 金 凤 花 再 也 不 会 偷 偷 溜 进 别 人 家 了 12