你知道嗎--現代科學中的100個問題

第8部分 (第2/4頁)

在於固體微粒之間，或者與固體形成鬆散的化學結合。這些氣體中有氮、氖、氬的原子——它們不與其他元素化合。此外還有氫原子。氫或自己成對地結合成氫分子（Ｈ２），或與其他原子化合。它能與氧化合生成水（Ｈ２Ｏ），與氮化合生成氨（ＮＨ３），或與碳化合生成甲烷（ＣＨ４）。

隨著構成地球的物質的不斷堆積，壓力就會越來越大，火山噴發也會越來越猛烈，這些氣體就會被擠壓出來。氫、氦和氖的分子由於太輕，地球留不住，就迅速地逃逸掉了。剩下來的就組成了大氣。它們是水蒸汽、氨、甲烷，再加上一點兒氖。水蒸汽的大部分（不是全部）冷凝下來，就形成了海洋。

木星和土星等行星所具有的也是這種大氣，不過，由於它們的質量相當大，能夠把氫、氦和氖保留下來。

但是，內行星的大氣層已開始進入化學進化階段了。來自離得很近的太陽的紫外線，把水蒸汽的分子破壞成氫和氧的分子。氫逃逸掉了，而氧卻留了下來。它們越聚越多，並且與氨和甲烷發生化合。氧與氨化合時，生成氮和水；氧與甲烷化合時，生成二氧化碳和水。漸漸地，內行星大氣層的成分就從氨加甲烷變成了氮加二氧化碳。今天，火星和金星仍然具有這種氮加二氧化碳的大氣層、地球在幾十億年前開始出現生命的時候，一定也是有這種大氣層的。

而且，這種大氣是穩定的。它一旦形成，總有一部分當紫外線分解水蒸汽時生成的自由氧（其分子式為Ｏ２，由兩個氧原子組成）積聚起來。紫外線還會進一步把這種氧變為臭氧（其分子式為Ｏ３，由三個氧原子組成）。臭氧會吸收紫外線，並把它截住，使它幾乎不能穿過臭氧層進入上層大氣層去分解下層的水分子，因此，大氣層的化學進化即告終止——直到後來又出現了新情況時為止。

在地球上，這種新情況已經出現過了。在偶然的情況下，有一些生命萌發了，它們能利用可見光來分解水分子。臭氧層並不阻擋可見光的透過，因此，上述過程（即光合作用）會無限地進行下去。在光合作用下，二氧化碳被吸收，而氧氣則被釋放出來。這大概是五億年前開始的。從那時候起，大氣層就被轉變為今天這種氮氣加氧氣的結構。

第35節

當提到某種物體是“透明的”時，我們是說透過它能看到東西，而並不一定是說所有的光都能穿過這個物體。比如說，我們可以透過紅玻璃看東西，因此它是透明的，但是，藍光並不能穿過它，一般的玻璃對各種顏色的光都是透明的，但是，它對紫外線和紅外線就很不透明。

設想在陽光下有一幢玻璃房子。太陽光中的可見光部分都透過了玻璃，並被這幢房屋裡的東西所吸收掉。房間裡的物體因此而變暖，正象它們在戶外受到陽光的直接照射下會變暖一樣。

因陽光而變暖的物體又會以輻射的形式把這些熱量送出去。不過，這些物體的溫度並沒有太陽那樣高。所以，它們並不發出能量很高的可見光，而是發出能量弱得多的紅外線。經過一段時間後，它們以紅外線形式輻射出去的能量，就會等於它們以可見光形式吸收進來的能量。這時，溫度就不再變化（當然，這些物體這時要比太陽不照射它們時熱一些）。

處於露天環境中的物體在給出自己的紅外輻射時不會有什麼困難。但是，在玻璃屋子裡受陽光照射的物體的處境大不相同。在它們所釋放的紅外輻射中，只有很少一部分會透過玻璃散發出去，大部分則被反射回來。結果，能量便在裡面積聚起來。這樣，室內物體的溫度就會比室外物體的溫度高出不少來。室內溫度要高到能有足夠多的紅外輻射經過玻璃透射出去，以達到平衡狀態為止。

正因為如此，植物能在戶外溫度足以把它們凍死的季節中在玻璃房屋裡生長。這種效應使玻璃房屋得名為“溫室”。這種由於玻璃對可見光十分透明、而對紅外線很不透明的事實而得到多餘熱量的效應，則稱為“溫室效應”。

我們的大氣層幾乎完全是由氧氣、氮氣和氖氣組成的。這些氣體對於可見光和地球表面變暖時所釋放出的紅外輻射都是十分透明的。但是，大氣裡還含有０．０３％的二氧化碳，它對可見光是透明的，但是對於紅外線卻不怎麼透明。大氣中二氧化碳的作用正象溫室的玻璃一樣。

由於二氧化碳在大氣層中的含量很少，相對地說，溫室效應是次要的。不過，這已經使得地球比根本沒有二氧化碳時要熱了一點了。而且，如果大氣層中的二氧化碳含量翻上一番，溫室效應就會增強，地球會再暖上幾度。這就足以使兩極的冰冠逐漸融化。