大氣層有盡頭嗎？

如果說大氣層是從地球表面開始向上擴展的，那麼哪裡是大氣層的盡頭呢？外部空間又從哪裡開始呢？顯然不存在明顯的邊界，隨著遠離地球，大氣層會迅速變得稀薄，直到氣體分子太少幾乎無法檢測到。那麼為了了解大氣層的垂直範圍，我們從氣壓隨高度的變化來考慮。關於氣壓，我們可以簡單的認為是地面以上大氣的重量。在海平面平均氣壓大約是1000百帕，其相應的空氣重量約為每平方釐米1千克。顯然，在較高的高度氣壓會較小。

大氣壓隨高度變化曲線

大約1/2的大氣位於5.6千米以下的高度；在約16千米高度，已經包括了90%的大氣，而在100千米以上的大氣只佔所有氣體的0.00003%。在100千米的高度上，大氣如此稀薄以致其空氣的密度小於地面上的任何人造真空的空氣密度。然後，大氣高度仍在繼續向上擴展。理察·克萊格對真正稀薄的外層大氣給出了很形象的描述。

「大約離地面幾百千米以外的地球最外層的大氣是一個極端低密度區域。在海平面附近，每立方釐米的空氣中含有的原子和分子數約為2.3∗10^19(10的19次方)，而在600千米的高度處其數量是2.3*10^7（10的7次方）。在海平面附近，一個個原子或分子在與另一個相碰撞之前的平均運動距離是7.3*10^-6（10的－6次方）釐米，這一距離被稱為平均自由路徑。而在600千米高空，這一距離大約是10千米。在海平面附近，一個原子或分子平均每秒要發生7.3*10^9（10的9次方）這樣的碰撞，而在600千米的高空，每1分鐘才碰撞一次。」

託裡拆利大氣壓實驗

根據大氣壓隨高度變化的曲線可以看出，氣壓隨高度的下降率不是常數，而是隨高度的增加其下降的速率在減小，直到約35千米以上的高度，氣壓的降低速率變化可以忽略不計。這個規律也表明，空氣是可以壓縮的，即隨著氣壓減小而膨脹，隨著氣壓增大而被壓縮。其結果是，我們大氣的範圍可以延伸到數千千米之外。因此，如果說大氣壓的盡頭和外部空間從哪開始是很難確定的，取決於具體研究什麼現象。總而言之，氣壓垂直變化的數據表明，組成大氣的絕大部分氣體非常接近地球表面，並且逐步與外部空間相融合。但相比於地球的大小，大氣層是非常淺薄的。

利用空氣可壓縮性的使用——空氣壓縮機

就算是在夏天，我們也會看到高高的山頂上有著一層層積雪，很是壯觀。喜歡登山的朋友們也會感覺到，隨著高度的上升，溫度會越來越低。所以在19世紀以前，人們普遍認為，隨著高度上升，溫度會逐漸下降，當高度到大氣層邊緣時，會達到絕對零度。然而，1902年，法國科學家泰塞倫·德波爾駁斥了這一說法。在研究了200多個氣球探測結果後，他發現氣溫在8~12千米的高度停止下降。開始人們是很懷疑這個說法。但是經過後來的氣球、火箭等探空技術發展，證明了這一規律。人們根據溫度將大氣在垂直方向分了四個層次。

盛開的小花與山頂的積雪

（一）對流層

我們所生存的溫度隨高度升高而降低的大氣底層稱為對流層。其名稱是1908年泰塞倫起的。對流層中溫度隨高度下降稱為氣溫垂直遞減率，其平均值是6.5℃/千米，一個稱為標準遞減率的數值。然而，需要強調的是，氣溫垂直遞減率不是一個常數，會有很大變化而且必須定期觀測。為了確定實際氣溫垂直遞減率和獲得氣壓、風和溼度的垂直變化信息，需要使用無線電探空儀。它是一攜帶和通過無線電波在上升過程中傳輸數據的儀器裝置。氣溫垂直遞減率會隨著天氣的擾動在一天中有所變化，也會因為季節和區域不同而變化。有時會在對流層中一個較薄的層次中觀測到溫度實際是隨高度升高的現象，這一逆轉現象的發生，就認為出現了逆溫。

無線電探空儀

溫度下降一直持續到大約12千米的平均高度，但對流層的厚度並不是到處都一樣的。在熱帶地區，對流層可以達到16千米以上，而在極地地區就大大不超過9千米高了。在赤道附近，由於地面溫度較高和充分的熱對流使得對流層在垂直方向得到較大擴展了，其結果是，氣溫垂直遞減速率也可以到達很大的高度。因此，儘管熱帶地區地面有相對較高的溫度，但對流層最低溫度也出現在熱帶而不是極地地區。對流層是氣象學家最為關注的焦點，因為幾乎所有重要天氣現象都發生在這一層裡。所有的雲和降水，以及劇烈的風暴都發生在這一大氣的最底層裡。這也是為什麼對流層經常被稱為「大氣圈」。

對流層大氣特點

（二）平流層

對流層之上是平流層，對流層與平流層之間的邊界稱為對流層頂。在對流層頂之下，大氣的性質主要表大尺度的擾動和混合；而在此高度之上的平流層，大氣就不具有這些性質了。在平流層開始到 20千米高度處，大氣溫度幾乎保持不變，然後出現急劇升高一直到50千米外的平流層頂。較高的溫度發生在平流層，主要是因為這裡的臭氧集中，而臭氧吸收大量來自太陽的紫外線輻射，因而平流層被太陽輻射加熱。雖然臭氧的最大濃度分布在15~30千米，但在此高度上的少量臭氧吸收的紫外線能量足以產生較高的溫度。

飛行在平流層的無人飛機

（三）中間層

在大氣的第三層溫度又開始隨高度升高而下降，直到距離地面約80千米高度的中間層頂，這裡的平均溫度約為-90℃。大氣層的最低溫度出現在中間層頂。中間層大氣底部處的氣壓已經下降到海平面平均氣壓的百萬分之一。由於很難操作，中間層是整個大氣層中探測了解最少的部分之一。原因是最高飛行高度的飛機和探空氣球都無法到達這一高度，同樣，最低的軌道衛星也無法做到。

大氣層中間層的夜光雲

（四）熱層

從中間層頂向外延伸的沒有確定上界的大氣層第四個層次，稱為熱層。該層只含有很小部分的大氣質量。在這最外層的大氣裡，因為氧和氮原子吸收波長很短但能量極大的太陽輻射，溫度又開始隨高度上升。熱層的最高溫度可超過1000℃。溫度是用分子平均運動速度來定義的，因為熱層氣體的分子以非常高的速度運動，所以溫度非常高。但是由於氣體分子非常少，所以總體所具有的熱量是極小的。正因為如此，在熱層繞地球飛行的衛星的溫度主要是由其吸收的太陽輻射量來確定而不是依據其周圍幾乎不存在氣體溫度。美麗的極光便是在這一層發生的。

大氣層的主要層次

那麼玉皇大帝該住在哪一層呢？小編覺得是在平流層。同學們自己思考一下為啥麼尼？