正文 第6章 大氣圈與人類(1 / 3)

1.看不見摸不著的大氣圈

就像棉被一樣,地球的周圍包圍著一層厚厚的大氣,人類就在這條棉被——這層大氣的底部生活著。這個看不見、摸不著的大氣圈裏,發生著種種有趣的自然現象,為人類的生存提供了可靠的保障。

大氣圈又叫大氣層,主要由氣體組成,當然其中也存在少量的固體、液體和離子,前兩者主要出現在對流層,而最後一個主要出現在離地麵較遠(相對較稀薄)的大氣中。

在氣態物質中,氮氣占去大半部分(78.08%),其次是氧氣(20.94%),再次是氬氣(0.93%),還有少量的二氧化碳、稀有氣體和水蒸氣。

空氣是混合物,成分雖然很複雜,但相對來說比較固定,主要是自然界各種變化相互補償的結果。

水和各種雜質塵埃是形成雲、雨、雪、霧的重要物質。

大氣層的空氣密度隨著高度的增加而逐漸減小,越高空氣越稀薄。據推算,在360公裏高空的大氣層中,空氣密度隻有海平麵附近的萬億分之一。

大氣層的厚度大約在1000千米左右,但沒有明顯的界限。大氣圈是由5部分組成的,由下至上依次是:對流層、平流層(或同溫層)、中間層、熱層(或暖層)、散逸層(或外層),再往上就進入星際空間了。

2.對流層

對流層,位於大氣的最低層,集中了約75%的大氣質量和90%以上的水汽質量。這一層空氣的運動,是以上升氣流和下降氣流為主。

對流層,在地球上各處的厚度不一,並隨著緯度和季節的變化而變化。

對流層在低緯度地區平均高度為17~18千米,在中緯度地區平均為10~12千米,極地平均為8~9千米,並且夏季高於冬季。

對流層中的氣溫,隨高度升高而降低,高度平均每上升100米,氣溫大約降低0.65℃左右。由於對流層大氣的主要熱源是地麵輻射,所以離地麵越高的地方受熱就越少,氣溫就越低。

青藏高原比相同高度的其他地區,溫度明顯高,就是因為它提高了地麵輻射的位置。

對流層受地表影響較大,氣溫、濕度等水平分布不均勻,空氣運動相當強烈,再加上90%以上的水氣集中在對流層中,所以雲、霧、雨、雪等眾多天氣現象都發生在對流層,其中雨、雪、冰雹主要以大氣降水的形式降到地表。

大氣降水時必有雲,但有雲未必有大氣降水。雲的形成過程,是空氣中的水汽經由各種原因達到飽和或過飽和狀態,而發生凝結的過程。雲吸收從地麵散發的熱量,並將其反射回地麵,這有助於使地球保溫。但是雲同時也將太陽光直接反射回太空,這樣便有降溫作用。

霧簡單地說,就是接近地麵的雲,主要是氣溫降低造成的,一般秋冬早晨多霧。

城市中的煙霧是由於人類的活動所造成的。

對流層集中了大氣圈氣體的90%以上,因此各種化學反應在這裏是十分豐富的。

對流層是人類及生物主要活動的區域,這一層的各種天氣變化,影響著生物的生存和行為,是大氣層中與人們生活和生產關係最密切的一層。

因此,加深對對流層天氣的了解,準確地把握天氣變化的規律,對於工農業生產、交通、航天、航海以及人們日常生活都有重大的意義。

3.平流層

平流層也叫同溫層,是在對流層以上到海拔大約50千米的大氣圈區域。在中緯度地區,平流層位於離地表10千米至50千米的高度。而在極地,這層則最低離地表8千米左右。

平流層是夾於對流層與中間層之間。平流層中的氣體流動十分平穩,沒有對流層的劇烈。這裏基本沒有水汽,天氣變化很少發生,適於飛機的航行。

平流層氣溫隨高度上升而上升,原因在於其底部吸收了來自太陽的紫外線而被加熱。平流層的頂部氣溫與地麵氣溫差不多,高溫層在上麵低溫層在下,因而氣流較為穩定。

在溫帶地區,商業客機一般會在離地表10千米的高空,即平流層的底部處巡航。這是為了避開對流層因對流活動而產生的氣流。而在客機巡航階段所遇上的氣流,大多是因為在對流層發生了對流超越現象。

滑翔機一般會在上升暖氣流上滑翔,這股氣流從對流層上升到達平流層就會停止。這樣一來,變相為世界各地的滑翔機設定了高度限製。