一、地球知識

　　地球大約有46億年的歷史，始終處于不斷變化和運(yùn)動中。地球自西向東自轉(zhuǎn)，同時圍繞太陽公轉(zhuǎn)。

　　地球內(nèi)部有核、幔、殼結(jié)構(gòu)，地球外部有水圈、大氣圈，還有磁層，形成了圍繞固態(tài)地球的外套。

　　二、大氣現(xiàn)象

　　大氣是混合氣體，無色無味，通常人們看不見它的存在。大氣的主要成分是氧和氮，而其他氣體，如氫、二氧化碳、臭氧和水汽等，只占大氣體積總量的百分之一。大氣具有重量，那么它就必然存在著壓力。我們把單位面積上所承受大氣柱的重量稱為大氣壓強(qiáng)，即氣壓。氣壓通常有兩種表示方法：即毫米和毫巴。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，當(dāng)時的大氣壓強(qiáng)與760毫米水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等，而760毫米氣壓又相當(dāng)于1013.25毫巴。在太陽光譜中，波長較短的如紫、藍(lán)、青等顏色的光波最容易被大氣分子和微粒散射出來。波長較長的如紅、橙、黃等顏色的光波透射力最強(qiáng)，它們能透過大氣分子而保持原來的前進(jìn)方向。這樣光波的分離作用就發(fā)生了，而顏色也就出現(xiàn)了。

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　　極光是一種大氣光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)太陽黑子、耀斑活動劇烈時，太陽發(fā)出大量強(qiáng)烈的帶電粒子流，沿著地磁場的磁力線向南北兩極移動，它以極快的速度進(jìn)入地球大氣的上層，其能量相當(dāng)于幾萬或幾十萬顆氫彈爆炸的威力。由于帶電粒子速度很快，碰撞空氣中的原子時，原子外層的電子便獲得能量。當(dāng)這些電子獲得的能量釋放出來，便會輻射出一種可見的光束，這種迷人的色彩就是極光。

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　　在炎熱的夏季中，平靜的海面、大江江面、雪原、沙漠或戈壁等地區(qū)，當(dāng)近地面的空氣受到太陽的猛烈照射時，溫度升得很高，空氣密度變小了，而上層的空氣仍然比較冷，空氣密度也大，這樣由遠(yuǎn)方物體各點(diǎn)所投射的光線在穿過不同密度的空氣層時，就要向遠(yuǎn)離光線的方向折射。當(dāng)光線照射到地球表面時，就會發(fā)生全反射，于是遠(yuǎn)處物體上下各點(diǎn)所投射的光線就沿下凹的路徑到達(dá)觀察者眼中，出現(xiàn)“海市蜃樓”。而在地面逆溫較強(qiáng)的地區(qū)，尤其是在冷海面或極地冰雪覆蓋的地區(qū)，由于底層空氣密度很大，而上層空氣密度很小，這種上疏下密的空氣就能使物體投射的光線經(jīng)過它產(chǎn)生折射和全反射現(xiàn)象，以致出現(xiàn)“海市蜃樓”的景象。