深呼吸，你刚刚吸入了空气，这是氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳和其他气体分子的独特混合物，它们构成了地球的大气层，也就是环绕地球的气体保护层。令人惊讶的是，刚刚进入你肺部的一些氮是由Madame Curie，George Washington，Julius Caesar，孔子和Cleopatra呼出的。
一些水分子曾经顺着刚果河流淌，由卡特里娜飓风降雨，浇灌了凡尔赛宫的花园；一些氧分子来自窗台上的植物，海洋里的藻类，雨林里的树木，草原上的草。这是因为大气在局部到全球范围内不断流动和搅动，并与地球系统的许多其他组成部分相互作用。
没有大气层，地球将像月球一样贫瘠。大气为植物提供了用于光合作用的二氧化碳，为动物提供了用于新陈代谢的氧气，保护地球表面不受太阳辐射中危险的紫外线的伤害，并将水分从蒸发的地方带到降水(雨、雪和冰雹)的地方。
大气是鸟类、昆虫和飞机飞行的媒介，也是我们的声音传播的媒介。在人类文化中，大气的视觉绚丽(极光、彩虹、日落和云层)激发了艺术家的灵感，也点燃了浪漫的火花。强烈的大气还会引发猛烈的风暴、局部强烈的强风和降水。
大气现象既美丽又危险：美国中西部的一场暴雨，从漩涡云的底部倾泻而出
太阳升起时，由于阳光与空气中的冰晶相互作用而形成的弧形和晕
加州旧金山湾入口处的大雾遮住了横跨金门大桥的高速公路
虽然我们仅仅是这片空气海洋的底层居民，但我们已经成为了它的守护者，因为我们的活动已经改变，而且将继续改变大气的组成。
此外，随着城市和农场扩散到易受洪水和干旱影响的土地上，我们更容易受到风暴和其他大气事件的影响。为了防止大气现象造成的灾难，并确保大气层能够继续承载我们星球丰富的生物圈直至未来，我们必须努力理解大气的特性和行为，并学习如何预测其近期和长期的未来。
2.大气的组成2.1空气的配方空气是由什么构成的？干燥空气的平均样本，主要由两种气体组成：78%(按体积计算)的氮气分子(N2)和21%的氧气分子(O2)。剩下的1%包括氩气(Ar)和许多其他气体，如二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)和二氧化硫(SO2)。
尽管其它气体的含量非常低(微量气体)，但正如我们看到的，有些气体在控制大气温度方面发挥着关键作用。请注意，当我们描述地球大气的组成时，我们只考虑干燥的空气。
这是因为在自然界中，空气中的水(H2O)在同一时间、同一地点、同一时间、不同地点都有很大的变化，所以我们不能用一个单独的百分比来描述整个大气中H2O的平均比例。
地球大气的组成。这里显示的比例是干燥空气的平均样本，水蒸汽不包括在内
大气中的水有三种形式：气态(水蒸气)是看不见的气体，即使在万里无云的日子，空气中也含有看不见的水蒸气。蒸汽中的水分子与其他气体分子混合在一起。
液态(以小液滴或大液滴的形式)
温暖的巴西上空的云是由液态水滴组成的
以及固态(以冰、雪或冰雹的形式
向上看，我们经常看到云，无数水滴或微小的冰晶悬浮在空气中。云通常看起来漂浮在地球表面之上，但它们也可以与地面接触，在那里它们被称为雾。
高空云由微小的冰晶组成
2.2大气气溶胶(Aerosols)按下空气清新剂的按钮，无数极微小的颗粒就会喷到空气中，这些颗粒非常小，即使是温和的气流也能把它们吹走。研究人员将这种小到足以悬浮在空气中的微粒称为气溶胶(Aerosol)。空气中总是含有许多类型的气溶胶。
通过扫描电子显微镜观察气溶胶(1μm = 0.001mm)
无机气溶胶包括被吹过土壤的风吹起的小颗粒的矿物粉尘，被海浪喷到空气中的盐和硫酸盐，被火山喷发注入大气的细灰，以及从森林中翻滚而出的烟尘(碳)颗粒。
有机气溶胶包括花粉、细菌、霉菌、病毒以及腐烂生物的碎屑。许多气溶胶是由人类活动产生的，如燃烧化石燃料，在农作物上喷洒杀虫剂，或使用家用产品，如烤箱清洁剂或除臭剂。
大气中的气溶胶浓度随地点而变化。它们在陆地表面比在海洋表面更大，因为陆地上有更多的气溶胶源。陆地来源的气溶胶在组成上也与海洋来源的气溶胶不同。
在海洋上发现的大部分气溶胶是盐类和硫酸盐，而在陆地上发现的大多数气溶胶是由风吹的灰尘、烟雾和人类活动产生的。气溶胶能传播很长的距离。例如，从非洲吹来的撒哈拉沙尘，到达加勒比海。
从太空中看，从撒哈拉沙漠吹过大西洋的尘埃
气溶胶粒子吸收光线，所以空气中大量的气溶胶限制了我们的视线。在高湿度条件下，一些气溶胶捕获空气中的水分子并溶解在水中形成微小的水滴，从而产生薄雾(Haze)。这将导致闷热日子里能见度的下降。
笼罩在阿巴拉契亚山脉蓝岭上的薄雾
气溶胶，连同某些气体，如臭氧，造成空气污染。在讨论污染时，气溶胶可称为颗粒物(Fine Particulate Matter)。19世纪，工厂和取暖炉产生的煤烟与雾混合，形成了吞噬工业城市的潮湿、黑暗的烟雾(Smog)。
在现代城市中，当汽车和卡车的废气在阳光下与空气发生反应，产生一种富含臭氧的棕色烟雾时，光化学烟雾就会形成。政府机构监测空气中的气溶胶浓度以检测空气质量，高浓度时，机构将发布健康危害警告。
北京机场的光化学烟雾包括来自发电厂、工厂和汽车废气的颗粒
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