探秘大氣層

顏士州

厚厚的大氣層究竟分幾層？在古代，人們無(wú)法弄清楚這神秘莫測(cè)的天穹，便想當(dāng)然地認(rèn)為“天有九重”。在今天，科學(xué)家根據(jù)溫度、氣壓、密度、氣體成分等，把大氣層分成了好幾層，這樣一來(lái)，“九重天”變得名副其實(shí)，具有真正的科學(xué)內(nèi)容了。

風(fēng)云變幻的對(duì)流層

氣象臺(tái)報(bào)告的天氣情況就是指的這一層。這里，大氣受地表影響最大，對(duì)流十分劇烈，稱(chēng)為“對(duì)流層”，水分子和水汽極大部分集中在這里，風(fēng)云雨雪就在這里孕育誕生。

翻騰激蕩的對(duì)流層大氣，就像一條棉被覆裹著地球，但這條“棉被”有厚有?。撼嗟郎峡丈w得最厚，厚度約為16～18千米;南北兩極的上空最薄，只有7～8千米;而在赤道和兩極之間的上空，逐漸由厚趨薄。中緯度地區(qū)，如我國(guó)的北京、美國(guó)的華盛頓、阿根廷的布宜諾斯等的艾利斯上空，對(duì)流層厚度在10～12千米之間。

對(duì)流層的厚度不但與緯度有關(guān)，也會(huì)因季節(jié)的變化而有差異。北京上空的對(duì)流層，冬天就要比夏天薄一些。

對(duì)流層里朝云暮雨，變幻無(wú)窮，甚至還會(huì)出現(xiàn)一些使人困惑不解的現(xiàn)象。

1952年，在朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)上，有一大群從日本起飛的美國(guó)轟炸機(jī)，企圖襲擊朝鮮北方。從地面上看去，這批飛機(jī)的機(jī)頭是向西的，正在向西飛行，但實(shí)際上是在往東移動(dòng)。許多人對(duì)這奇怪的現(xiàn)象百思不得其解，而氣象學(xué)家則認(rèn)為是轟炸機(jī)闖進(jìn)了地球的“盛行西風(fēng)帶”。

原來(lái)，太陽(yáng)照在地球上，球形面上受熱是不均勻的，加上地球本身的自轉(zhuǎn)，這就在對(duì)流層里造成了不同的風(fēng)帶。地球的南北兩極上空經(jīng)常刮東風(fēng);在中高緯度地區(qū)，常年吹著西風(fēng);而在低緯度地區(qū)上空，則北半球東北風(fēng)不斷，南半球東南風(fēng)不絕。在一定高度上，這類(lèi)風(fēng)的力量十分強(qiáng)勁。那群美國(guó)轟炸機(jī)正好撞進(jìn)中、高緯度上空的盛行西風(fēng)帶里，于是仿佛劃著小舢舨在激流里逆水行駛那樣，自己努力在向前劃行，可實(shí)際上卻被洶涌奔瀉的水流裹向下游。

珠母云的故鄉(xiāng)——平流層

假定我們從地面出發(fā)，經(jīng)過(guò)對(duì)流層去平流層旅行。我們?nèi)饺缴仙?，到?00多米的高度，炎熱消失了，我們好像來(lái)到了號(hào)稱(chēng)清涼世界的莫干山頂。再上去，高度到了1～5千米，已經(jīng)超越了避暑勝地廬山。到了3.5千米高處，已經(jīng)是隆冬天氣。繼續(xù)上升，冷得更厲害，氣溫已降到零下73攝氏度了。有趣的是，在地面從赤道到北極，100攝氏度的溫差要縱跨半個(gè)地球，路徑3000千米，而從地面到高空，同樣大的溫差只相距12千米。

我們?nèi)匀徊粩嗟厣仙?，不知溫度將冷到什么地步，不料溫度在零?3攝氏度上似乎“凍住”了。繼續(xù)上升，溫度不但不再下降，反而一點(diǎn)點(diǎn)上升起來(lái)。原來(lái)我們已到了目的地——“平流層”，剛才那溫度不變的區(qū)域是過(guò)渡帶，它的高度大約是1～2千米。

平流層在對(duì)流層的上面，離地面大約15～50千米高處的大氣層。這里水汽和灰塵極少，偶爾可以見(jiàn)到閃爍著“珠光寶氣”的云朵，叫做珠母云。在平流層里，隨著溫度的增加，氣溫漸漸暖和，約到50千米高處的平流層頂，雖然沒(méi)有鳥(niǎo)語(yǔ)花香，卻也近似早春時(shí)節(jié)了，這里的氣溫在5攝氏度上下。

不勝寒冷的中間層

平流層再往上一站是中大氣層，這里又是一重天。在平流層和中大氣層之間，有一個(gè)過(guò)渡帶。平流層頂?shù)街写髿鈱禹敾蚍Q(chēng)中間層頂，大約有35千米，也就是說(shuō)，中間層頂離地面約有85千米。

在這一層里，溫度的趨勢(shì)也同對(duì)流層一樣，越往高處走，溫度越低。所不同的是，對(duì)流層頂溫度不過(guò)為零下73攝氏度;而在中間層頂，溫度竟然到了零下123攝氏度。要知道，在這個(gè)低溫下，加上一定的壓力，連生命所不可須叟離開(kāi)的氧氣也凝成了藍(lán)瑩瑩的液體了。中間層頂離地面的高度在80～90千米之間，有的地方高一些，有的地方低一些。

又一重天——熱層

從中間層上去，再經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡帶，就進(jìn)入了又一重天，叫做熱層。顧名思義，這里氣溫很高。

熱層的最初30～40千米處，溫度就超過(guò)了零下123攝氏度到零下133攝氏度的溫差。到地面150千米的高處，溫度驟升到230攝氏度以上了。當(dāng)然，這里所說(shuō)的溫度，都是指白天的溫度。在背著太陽(yáng)的夜晚，溫度卻不到白天的40%。原來(lái)，陽(yáng)光里的紫外線被這一層里以氧分子為主的空氣大量吸收，轉(zhuǎn)化成了熱能。

另一重天叫做等溫層。等溫層與熱層界限不分明，只是在等溫層里，溫度比較穩(wěn)定，所以有的科學(xué)家仍然把它看作熱層的一部分。等溫層的頂部在離地面500千米的高處。

九重天頂——外大氣層

離地面500～1000千米高處是一個(gè)廣漠的空間。大氣分子稀少并幾乎都孤零零地離群索居，很難相互碰撞。一些帶電的粒子，運(yùn)動(dòng)受到磁力線的約束;中性粒子自由自在無(wú)拘無(wú)束;有些速度比較大的粒子，就會(huì)擺脫地球的引力，向太空逃去。這一層被稱(chēng)為九重天頂，也叫外大氣層，再上去就是宇宙空間了。

大氣層是地球的天然屏障，它使地球上的生物不受宇宙各種射線、太陽(yáng)粒子以及流星和宇宙塵的襲擊。氣象科學(xué)家為了解釋許多奇特的高空現(xiàn)象，還根據(jù)大氣的物理性質(zhì)劃分層次，因此大氣層里的學(xué)問(wèn)還多著呢。