大氣層分為幾層?每層都叫什么?
一、大氣層分為幾層?每層都叫什么?
大氣層(aerosphere)又叫大氣圈,地球就被這一層很厚的大氣層包圍著。大氣層的成分主要有氮?dú)猓?8.1%;氧氣占20.9%;氬氣占0.93%;還有少量的二氧化碳、稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣氡氣)和水蒸汽。大氣層的空氣密度隨高度而減小,越高空氣越稀薄。大氣層的厚度大約在1000千米以上,但沒有明顯的界限。整個(gè)大氣層隨高度不同表現(xiàn)出不同的特點(diǎn),分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層和散逸層,再上面就是星際空間了。
對(duì)流層在大氣層的最低層,緊靠地球表面,其厚度大約為10至20千米。對(duì)流層的大氣受地球影響較大,云、霧、雨等現(xiàn)象都發(fā)生在這一層內(nèi),水蒸氣也幾乎都在這一層內(nèi)存在。這一層的氣溫隨高度的增加而降低,大約每升高1000米,溫度下降5~6℃。動(dòng)、植物的生存,人類的絕大部分活動(dòng),也在這一層內(nèi)。因?yàn)檫@一層的空氣對(duì)流很明顯,故稱對(duì)流層。對(duì)流層以上是平流層,大約距地球表面20至50千米。平流層的空氣比較穩(wěn)定,大氣是平穩(wěn)流動(dòng)的,故稱為平流層。在平流層內(nèi)水蒸氣和塵埃很少,并且在30千米以下是同溫層,其溫度在-55℃左右。平流層以上是中間層,大約距地球表面50至85千米,這里的空氣已經(jīng)很稀薄,突出的特征是氣溫防高度增加而迅速降低,空氣的垂直對(duì)流強(qiáng)烈。中間層以上是暖層,大約距地球表面100至800千米。暖層最突出的特征是當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí),太陽(yáng)光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收,因此溫度升高,故稱暖層。散逸層在暖層之上,為帶電粒子所組成。
除此之外,還有兩個(gè)特殊的層,即臭氧層和電離層。臭氧層距地面20至30千米,實(shí)際介于對(duì)流層和平流層之間。這一層主要是由于氧分子受太陽(yáng)光的紫外線的光化作用造成的,使氧分子變成了臭氧。電離層很厚,大約距地球表面80千米以上。電離層是高空中的氣體,被太陽(yáng)光的紫外線照射,電離成帶電荷的正離子和負(fù)離子及部分自由電子形成的。電離層對(duì)電磁波影響很大,我們可以利用電磁短波能被電離層反射回地面的特點(diǎn),來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁波的遠(yuǎn)距離通訊。
在地球引力作用下,大量氣體聚集在地球周圍,形成數(shù)千公里的大氣層。氣體密度隨離地面高度的增加而變得愈來(lái)愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣,有人認(rèn)為,大氣層的上界可能延伸到離地面6400公里左右。據(jù)科學(xué)家估算,大氣質(zhì)量約6000萬(wàn)億噸,差不多占地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一,其中包括:氮78%、氧21%、氬0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%,此外還有水汽和塵埃等。
根據(jù)各層大氣的不同特點(diǎn)(如溫度、成分及電離程度等),從地面開始依次分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層(電離層)和外大氣層。
對(duì)流層
接近地球表面的一層大氣層,空氣的移動(dòng)是以上升氣流和下降氣流為主的對(duì)流運(yùn)動(dòng),叫做“對(duì)流層”。它的厚度不一, 其厚度在地球兩極上空為8公里,在赤道上空為17公里,是大氣中最稠密的一層。大氣中的水氣幾乎都集中于此,是展示風(fēng)云變幻的“大舞臺(tái)”:刮風(fēng)、下雨、降雪等天氣現(xiàn)象都是發(fā)生在對(duì)流層內(nèi)。
平流層
對(duì)流層上面,直到高于海平面50公里這一層,氣流主要表現(xiàn)為水平方向運(yùn)動(dòng),對(duì)流現(xiàn)象減弱,這一大氣層叫做“平流層”,又稱“同溫層”。這里基本上沒有水氣,晴朗無(wú)云,很少發(fā)生天氣變化,適于飛機(jī)航行。在20~30公里高處,氧分子在紫外線作用下,形成臭氧層,像一道屏障保護(hù)著地球上的生物免受太陽(yáng)高能粒子的襲擊。
中間層
平流層以上,到離地球表面85公里,叫做“中間層”,又稱“散逸層”。中間層以上,到離地球表面500公里,叫做“熱層”。在這兩層內(nèi),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)許多有趣的天文現(xiàn)象,如極光、流星等。人類還借助于熱層,實(shí)現(xiàn)短波無(wú)線電通信,使遠(yuǎn)隔重洋的人們相互溝通信息,因?yàn)闊釋拥拇髿庖蚴芴?yáng)輻射,溫度較高,氣體分子或原子大量電離,復(fù)合機(jī)率又少,形成電離層,能導(dǎo)電,反射無(wú)線電短波。
外大氣層
熱層頂以上是外大氣層,延伸至距地球表面1000公里處。這里的溫度很高,可達(dá)數(shù)千度;大氣已極其稀薄,其密度為海平面處的一億億分之一。
大氣層有多厚,這的確是一個(gè)很吸引人的問(wèn)題。人類經(jīng)過(guò)不懈地探索和追求,對(duì)大氣層的認(rèn)識(shí)越來(lái)越清晰了。整個(gè)大氣層可以分成幾個(gè)層。
從地面到10~12千米以內(nèi)的這一層空氣,它是大氣層最底下的一層,叫做對(duì)流層。主要的天氣現(xiàn)象,如云、雨、雪、雹等都發(fā)生在這一層里。
在對(duì)流層的上面,直到大約50千米高的這一層,叫做平流層。平流層里的空氣比對(duì)流層稀薄得多了,那里的水汽和塵埃的含量非常少,所以很少有天氣現(xiàn)象了。
從平流層以上到80千米這一層,有人稱它為中間層,這一層內(nèi)溫度隨高度降低。
在80千米以上,到500千米左右這一層的空間,叫做熱層,這一層內(nèi)溫度很高,晝夜變化很大。
二、返回艙是自由落體嗎?
是的,是自由落體。
返回艙著陸是指通過(guò)空間返回艙搭載載人或裝備返回地球時(shí),使用空氣動(dòng)力學(xué)和降落傘等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種著陸方式。
具體來(lái)說(shuō),返回艙在聯(lián)軌時(shí)與空間站或飛船分離后,進(jìn)行了反向加速和姿態(tài)調(diào)整,使其進(jìn)入大氣層,同時(shí)采用氣動(dòng)熱保護(hù)系統(tǒng)來(lái)減少因空氣摩擦而產(chǎn)生的高溫。當(dāng)返回艙進(jìn)入大氣層后,速度逐漸降低,直至可以張開降落傘。目前,返回艙降落傘通常使用多個(gè)大小不同的降落傘,以確保安全著陸。
進(jìn)入大氣層后,除了降落傘外,艙內(nèi)的飛行員還需要使用姿態(tài)控制儀進(jìn)行調(diào)整,使其姿態(tài)合適并盡可能縮小著陸區(qū)域,提高著陸精度。最終,返回艙著陸在預(yù)設(shè)著陸區(qū)內(nèi)完成,得到了成功的落地。
需要注意的是,返回艙著陸是一項(xiàng)非常復(fù)雜和危險(xiǎn)的任務(wù),需要精湛的技能和嚴(yán)格的工作流程控制,以確保成功完成任務(wù)并保障飛行員和載荷的安全。
三、空氣最稀薄的空間?
對(duì)流層、平流層、中間層、曖層、逃逸層(現(xiàn)浙教科學(xué)課本第三冊(cè))大氣是指包圍在地球表面并隨地球旋轉(zhuǎn)的空氣層。它不僅是維持生物因中生命所必需的,而且參與地球表面的各種過(guò)程,如水循環(huán)、化學(xué)和物理風(fēng)化、陸地上和海洋中的光合作用及腐敗作用等,各種波動(dòng)、流動(dòng)和海洋化學(xué)也都與大氣活動(dòng)有關(guān)。地表大氣平均壓力為1個(gè)大氣壓,相當(dāng)于每平方厘米地球表面包圍1034g空氣。地球總表面積為510100934平方公里,所以大氣總質(zhì)量約為 5.2×1015噸,相當(dāng)于地球質(zhì)量的10-6倍。大氣隨高度的增加而逐漸稀薄,50%的質(zhì)量集中在30km以下的范圍內(nèi)。高度100km以上,空氣的質(zhì)量?jī)H是整個(gè)大氣圈質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。按氣溫垂直分布對(duì)大氣分層(熱分層),可以分為以下幾層:(一)對(duì)流層對(duì)流層是大氣的最低層,其厚度隨緯度和季節(jié)而變化。在赤道附近為16-18km;在中緯度地區(qū)為l0-12km,兩極附近為8-9km。夏季較厚,冬季較薄。這一層的顯著特點(diǎn):—是氣溫隨高度升高而遞減,大約每上升100 m,溫度降低0.6。C。內(nèi)于貼近地面的空氣受地面發(fā)射出來(lái)的熱量的影響而膨脹上升,上面冷空氣下降,故在垂直方向上形成強(qiáng)烈的對(duì)流,對(duì)流層也正是因此而得名;二是密度大,大氣總質(zhì)量的3/4以上集中在此層。在對(duì)流層中,因受地表的影響不同,又可分為兩層。在l-2km以下,受地表的機(jī)械、熱力作用強(qiáng)烈,通稱摩擦層,或邊界層,亦稱低層大氣,排人大氣的污染物絕大部分活動(dòng)在此層。在1-2公里以上,受地表影響變小,稱為自由大氣層,主要天氣過(guò)程如雨、雪、雹的形成均出現(xiàn)在此層。對(duì)流層和人類的關(guān)系最密切。(二)平流層從對(duì)流層頂?shù)郊s50km的大氣層為平流層。在平流層下層,即30—35knl以下,溫度隨高度降低變化較小,氣溫趨于穩(wěn)定,所以又稱同溫層。在30—35km以上,溫度隨高度升高而升高。平流層的特點(diǎn):一是空氣沒有對(duì)流運(yùn)動(dòng),平流運(yùn)動(dòng)占顯著優(yōu)勢(shì);二是空氣比下層稀薄得多,水汽、塵埃的含量甚微,很少出現(xiàn)天氣現(xiàn)象;三是在高約15—35km范圍內(nèi),有厚約20km的—層臭氧層,因臭氧具有吸收太陽(yáng)光短波紫外線的能力,故使平流層的溫度升高。(三)中間層從平流層頂?shù)?0km高度稱為中間層。這一層空氣更為稀薄,溫度隨高度增加而降低。(四)熱層從80km到約500km稱為熱層。這一層溫度隨高度增加而迅速增加,層內(nèi)溫度很高,晝夜變化很大,熱層下部尚有少量的水分存在,因此偶爾會(huì)出現(xiàn)銀白并微帶青色的夜光云。(五)逃逸層熱層以上的大氣層稱為逃逸層。這層空氣在太陽(yáng)紫外線和宇宙射線的作用下,大部分分子發(fā)生電離;使質(zhì)子的含量大大超過(guò)中性氫原子的含量。逃逸層空氣極為稀薄,其密度幾乎與太空密度相同,故又常稱為外大氣層。由于空氣受地心引力極小,氣體及微粒可以從這層飛出地球致力場(chǎng)進(jìn)入太空。逃逸層是地球大氣的最外層,該層的上界在哪里還沒有一致的看法。實(shí)際上地球大氣與星際空間并沒有截然的界限。逃逸層的溫度隨高度增加而略有增加。
四、距離地面400千米是什么大氣層?
距離地面400千米是熱層。因?yàn)榈厍虻拇髿鈱涌梢苑譃槲鍖樱瑥牡孛嫱戏謩e是對(duì)流層、平流層、中間層、電離層和磁層。其中,熱層是指距離地面約80千米至600千米的大氣層,這一層的溫度隨著高度的增加而增加,因此被稱為熱層。在這一層中,氧分子和氮分子被太陽(yáng)輻射分解,形成了大量的自由基和離子,因此熱層也是電離層的一部分。此外,熱層對(duì)于無(wú)線電波的傳播有很大的影響,因?yàn)樗梢苑瓷錈o(wú)線電波,使得無(wú)線電信號(hào)可以在地球表面之外傳播。
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