地球大气从地面向上,可延伸到数千千米高空。根据温度、运动状况和密度,大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气(图2.5)。

  • 对流层

对流层是大气圈的最底层,集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质,大气中的污染物也多集中在这一层。对流层的高度因纬度而异,在低纬度地区为17—18千米,在高纬度地区仅为8—9千米。对流层气温随高度的升高而递减,在对流层的顶部气温降至–60℃。

对流层的大气上部冷、下部热,有利于大气的对流运动。低纬度地区受热多,对流旺盛,对流层所达高度就高。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上输送,在上升过程中随着气温降低,容易成云致雨(图2.6)。云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。人类生活在对流层的底部。

(二)平流层

平流层范围自对流层顶部至50—55千米高空。平流层气温随高度升高而升高。该层大气的下层气温随高度变化很小,但是在30千米以上,气温随高度增加而迅速上升。这是因为平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线,使大气增温。在22—27千米范围内,臭氧含量达到最大值,形成臭氧层。臭氧层使地球上的生命免受过多紫外线的伤害,被称为“地球生命的保护伞”。平流层的大气上部热、下部冷,不易形成对流,以平流运动为主。该层大气中水汽和杂质含量很少,无云雨现象,能见度好,适合航空飞行。鲍姆加特纳从空中跳下的高度就在平流层范围内。那里氧气稀薄、气温低,必须配备特制的宇航服。

  • 高层大气

平流层以上的大气统称高层大气。自平流层顶部开始,由于没有吸收紫外线的臭氧,气温会下降;随后,由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线,温度又持续上升,在300千米的高空,温度可达1000℃以上。

在80—120千米的高空,多数来自太空的流星体会燃烧,成为我们夜晚看到的流星。在80—500千米的高空,有若干电离层。电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下,处于高度电离状态,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用。

高层大气的空气密度很小。在2000—3000千米的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近。这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间,这个高度可以看作是地球大气的上界。

思考

1.为什么平流层适合飞机飞行?

2.无线电通信利用了哪层大气的特性?

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