大气层
dà qì céng
大气层是包围地球的气体层，主要由氮气和氧气组成，靠重力维系，并依温度变化分为若干层。
Definition
大气层是包裹着地球的一层气体毯，约由 $78\%$ 的氮气和 $21\%$ 的氧气构成，此外还有氩气以及二氧化碳等微量气体，靠重力维系在原地，为地球提供了可供呼吸的空气、温暖，并抵挡有害的太阳辐射。它按温度变化趋势被划分为对流层、平流层、中间层和热层，几乎所有的天气现象都局限在对流层中，而平流层中的臭氧层则吸收紫外线；气压随高度呈指数下降，$P = P_0 e^{-z/H}$，其标高约为 $8\ \text{km}$。它如今的组成是生物活动的产物，因为游离氧只是在约 $2.4$ 十亿年前的大氧化事件中才出现的，而它今天的辐射平衡则取决于太阳输入、行星反照率，以及水蒸气、$CO_2$、甲烷和臭氧对温室效应的吸收作用。
Example
大气层质量的大约一半都位于 $5.5\ \text{km}$ 高度以下，大致相当于乞力马扎罗山的高度，这也是攀登珠穆朗玛峰的人需要补充氧气的原因，而商用喷气式飞机通常在对流层顶部附近、约 $10$ 至 $12\ \text{km}$ 高度巡航。如果没有任何温室气体，地球的有效辐射温度大约会是 $-18^\circ C$，但实际的全球地表平均温度却约为 $15^\circ C$，这中间 $33^\circ C$ 的差异，正是自然温室效应的结果；而 $100\ \text{km}$ 高度处的卡门线，则是人们习惯认定的太空边界，尽管稀薄的热层实际上一直延伸到更高的地方。
Key Insight
大气层并没有一个清晰的顶部，只是空气越来越稀薄，逐渐融入太空，如果把地球缩小到一个篮球那么大，可供呼吸的那一层大气甚至比一张纸还要薄。大气层也并不处于化学平衡状态：氧气和甲烷之所以能够共存，仅仅是因为生物体在不断地持续产生这两种气体，这也是为什么像地球这样的大气层，会被视为一种“生物特征”，如今天文学家正在其他恒星周围的行星上寻找这种迹象。