探秘大气层

颜士州

厚厚的大气层究竟分几层？在古代，人们无法弄清楚这神秘莫测的天穹，便想当然地认为“天有九重”。在今天，科学家根据温度、气压、密度、气体成分等，把大气层分成了好几层，这样一来，“九重天”变得名副其实，具有真正的科学内容了。

风云变幻的对流层

气象台报告的天气情况就是指的这一层。这里，大气受地表影响最大，对流十分剧烈，称为“对流层”，水分子和水汽极大部分集中在这里，风云雨雪就在这里孕育诞生。

翻腾激荡的对流层大气，就像一条棉被覆裹着地球，但这条“棉被”有厚有薄：赤道上空盖得最厚，厚度约为16～18千米;南北两极的上空最薄，只有7～8千米;而在赤道和两极之间的上空，逐渐由厚趋薄。中纬度地区，如我国的北京、美国的华盛顿、阿根廷的布宜诺斯等的艾利斯上空，对流层厚度在10～12千米之间。

对流层的厚度不但与纬度有关，也会因季节的变化而有差异。北京上空的对流层，冬天就要比夏天薄一些。

对流層里朝云暮雨，变幻无穷，甚至还会出现一些使人困惑不解的现象。

1952年，在朝鲜战场上，有一大群从日本起飞的美国轰炸机，企图袭击朝鲜北方。从地面上看去，这批飞机的机头是向西的，正在向西飞行，但实际上是在往东移动。许多人对这奇怪的现象百思不得其解，而气象学家则认为是轰炸机闯进了地球的“盛行西风带”。

原来，太阳照在地球上，球形面上受热是不均匀的，加上地球本身的自转，这就在对流层里造成了不同的风带。地球的南北两极上空经常刮东风;在中高纬度地区，常年吹着西风;而在低纬度地区上空，则北半球东北风不断，南半球东南风不绝。在一定高度上，这类风的力量十分强劲。那群美国轰炸机正好撞进中、高纬度上空的盛行西风带里，于是仿佛划着小舢舨在激流里逆水行驶那样，自己努力在向前划行，可实际上却被汹涌奔泻的水流裹向下游。

珠母云的故乡——平流层

假定我们从地面出发，经过对流层去平流层旅行。我们冉冉上升，到了700多米的高度，炎热消失了，我们好像来到了号称清凉世界的莫干山顶。再上去，高度到了1～5千米，已经超越了避暑胜地庐山。到了3.5千米高处，已经是隆冬天气。继续上升，冷得更厉害，气温已降到零下73摄氏度了。有趣的是，在地面从赤道到北极，100摄氏度的温差要纵跨半个地球，路径3000千米，而从地面到高空，同样大的温差只相距12千米。

我们仍然不断地上升，不知温度将冷到什么地步，不料温度在零下73摄氏度上似乎“冻住”了。继续上升，温度不但不再下降，反而一点点上升起来。原来我们已到了目的地——“平流层”，刚才那温度不变的区域是过渡带，它的高度大约是1～2千米。

平流层在对流层的上面，离地面大约15～50千米高处的大气层。这里水汽和灰尘极少，偶尔可以见到闪烁着“珠光宝气”的云朵，叫做珠母云。在平流层里，随着温度的增加，气温渐渐暖和，约到50千米高处的平流层顶，虽然没有鸟语花香，却也近似早春时节了，这里的气温在5摄氏度上下。

不胜寒冷的中间层

平流层再往上一站是中大气层，这里又是一重天。在平流层和中大气层之间，有一个过渡带。平流层顶到中大气层顶或称中间层顶，大约有35千米，也就是说，中间层顶离地面约有85千米。

在这一层里，温度的趋势也同对流层一样，越往高处走，温度越低。所不同的是，对流层顶温度不过为零下73摄氏度;而在中间层顶，温度竟然到了零下123摄氏度。要知道，在这个低温下，加上一定的压力，连生命所不可须叟离开的氧气也凝成了蓝莹莹的液体了。中间层顶离地面的高度在80～90千米之间，有的地方高一些，有的地方低一些。

又一重天——热层

从中间层上去，再经过一个过渡带，就进入了又一重天，叫做热层。顾名思义，这里气温很高。

热层的最初30～40千米处，温度就超过了零下123摄氏度到零下133摄氏度的温差。到地面150千米的高处，温度骤升到230摄氏度以上了。当然，这里所说的温度，都是指白天的温度。在背着太阳的夜晚，温度却不到白天的40%。原来，阳光里的紫外线被这一层里以氧分子为主的空气大量吸收，转化成了热能。

另一重天叫做等温层。等温层与热层界限不分明，只是在等温层里，温度比较稳定，所以有的科学家仍然把它看作热层的一部分。等温层的顶部在离地面500千米的高处。

九重天顶——外大气层

离地面500～1000千米高处是一个广漠的空间。大气分子稀少并几乎都孤零零地离群索居，很难相互碰撞。一些带电的粒子，运动受到磁力线的约束;中性粒子自由自在无拘无束;有些速度比较大的粒子，就会摆脱地球的引力，向太空逃去。这一层被称为九重天顶，也叫外大气层，再上去就是宇宙空间了。

大气层是地球的天然屏障，它使地球上的生物不受宇宙各种射线、太阳粒子以及流星和宇宙尘的袭击。气象科学家为了解释许多奇特的高空现象，还根据大气的物理性质划分层次，因此大气层里的学问还多着呢。