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大氣層雖然看不見,也不摸著,但是它的存在卻跟地球上所有的生物息息相關。大氣層的作用不光是給我們提供可以呼吸的氣體,它還可以起到比如保持地球的溫度、維持生命物質的循環、阻擋各種宇宙射線、燃燒來襲的隕石……等等重要的作用。
我們都知道,大氣層其實就是包裹著地球的一層厚厚的混合氣體,既然如此,它必定會有一個厚度,那麼地球的大氣層有多厚呢?或者說,地球的大氣層有多少米?
這個看似簡單的問題,卻很少有人能準確回答,這是因為大氣層的密度並不是一成不變的,它會隨著高度的增加而減少,也就是說,大氣層與外太空是沒有明顯的分界線的。正因為這個原因,在大多數的情況下,人們對地球大氣層的高度的定義都比較模糊。
在上個世紀,美國物理學家西奧多.馮.卡門曾經指出,因為在海拔大約10萬米的位置,空氣就會因為太過稀薄而不能給飛行器提供飛行的升力,所以這個位置就可以看成是大氣層與外太空的分界線。
這條分界線被命名為「卡門線」,後來被人們廣泛採納。所以說,通常情況下我們都可以簡單地認為大氣層的厚度為10萬米。順便講一下,在地球上看到的那些美麗的極光,就產生於「卡門線」附近。
但從嚴格意義上來講,在地球上空,只要空氣的平均密度高於宇宙空間的平均值,那麼這個位置就還是應該認為是大氣層。而在「卡門線」以外,還是有空氣存在的,只是非常稀薄而已,所以從這方面來講,大氣層的厚度就應該再向外擴展。
上圖為地球大氣層的簡單結構圖,我們可以看到,大氣層的最外層是「散逸層」。在這裡,大氣層中的氫原子和氦原子源源不斷地向宇宙空間逃逸,從而形成一層極為稀薄的大氣。
科學家發現,「散逸層」外圍的氫原子和氦原子,會在太陽的遠紫外線輻射的作用發出微弱的輻射,這使地球看上去像是擁有一個類似太陽的「日冕」一樣的結構,所以他們將這片區域命名為「地冕」。
因此我們可以得出,嚴格意義的大氣層邊界,就應該是「地冕」的邊界,我們只需要通過對「地冕」中的輻射現象進行觀測,就可以得到大氣層邊界的準確數據。
1995年,由NASA和歐洲航天局共同研製的「太陽和太陽風層探測器」(簡稱SOHO)發射升空,除了觀測太陽以外,這個探測器也肩負著觀測「地冕」的重要任務。
時至今日,通過對SOHO多年來收集到的「地冕」數據的分析,科學家們最終得出了「地冕」的邊界為距離地球表面63萬公裡的位置,也就是說,地球的大氣層總共有6.3億米。
按照這個定義來講,地球的大氣層比大多數人想像中的厚多了,甚至連月球都被包裹在地球的大氣層之中,這也意味著,到今天為止,我們人類從來沒有離開過地球的範圍。
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