气层有多厚,这的确是一个很吸引人的问题。人类经过不懈地探索和追求,对大气层的认识越来越清晰了。整个大气层可以分成几个层。
从地面到10~12千米以内的这一层空气,它是大气层最底下的一层,叫做对流层。主要的天气现象,如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。
在对流层的上面,直到大约50千米高的这一层,叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了,那里的水汽和尘埃的含量非常少,所以很少有天气现象了。
从平流层以上到80千米这一层,有人称它为中间层,这一层内温度随高度降低。
在80千米以上,到500千米左右这一层的空间,叫做热层,这一层内温度很高,昼夜变化很大。
从地面以上大约50千米开始,到大约1000千米高的这一层,叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。
在离地面500千米以上的叫外大气层,也叫磁力层,它是大气层的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域,外面没有什么明显的边界。在通常情况下,上部界限在地磁极附近较低,近磁赤道上空在向太阳一侧,约有9~10个地球半径高,换句话说,大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。
如果你站在地球极点,那么从地表到地心约为6 356.8千米;如果你站在赤道上,从地表到地心约6 378.1千米。两者相差21.3千米。可见,地球是一个椭圆球体。如果站在位于南纬1°28′、西经78°48′的南美洲的钦博腊索山顶(海拔6 272米),那么到地心的距离就有6 384.1千米,这是地球最厚的地方,比从世界上的最高峰——珠穆朗玛峰(海拔8 848米)到地心的距离还多2 151米。
二者相对距离与各自处于轨道位置相关——
地球轨道半径大约为 149,600,000km,火星轨道半径大约为 227,940,000km
Dmin = 78,340,000km
Dmax = 377,540,000km
根据各层大气的不同特点(如温度、成分及电离程度等),从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层(电离层)和外大气层。
对流层在大气层的最低层,紧靠地球表面,其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5~6℃。动、植物的生存,人类的绝大部分活动,也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显,故称对流层。对流层以上是平流层,大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在-55℃左右。平流层以上是中间层,大约距地球表面50至85千米,这里的空气已经很稀薄,突出的特征是气温防高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层,大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高,故称暖层。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。
除此之外,还有两个特殊的层,即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米,实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的,使氧分子变成了臭氧。电离层很厚,大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体,被太阳光的紫外线照射,电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大,我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点,来实现电磁波的远距离通讯。
在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气,有人认为,大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算,大气质量约6000万亿吨,差不多占地球总质量的百万分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外还有水汽和尘埃等。