大气分层按物理性能及高度将大气分为8层:❶边界层:靠近地表面,受地面摩擦阻力影响大的大气层,其高(厚)度因地面粗糙度而不同,一般为0~300 m、400 m,或者0~1000 m或2000 m。 ❷对流层:是大多数天气系统和云所在的一层,赤道附近高度17~18 km,中纬度12 km,极地8 km。层内每上升1000 m温度下降6.5℃。对流层顶层有一过渡层,厚度几百米到1~2 km,称为对流层顶。 ❸平流层:从对流层顶到50 km。臭氧层在这里,此层温度随高度增加而升高,平流层顶高度为50~55 km,温度为-2℃。此层气流比较稳定。 ❹中层:从平流层顶到85 km,此层的温度又随高度升高而递减,平流层顶年平均温度低达-77℃。 ❺热层:85~500 km,此层直接被太阳晒热。 ❻外逸层:500 km以上,空气十分稀薄,气体分子可以克服地球引力而外逸。 ❼电离层:是一个电子密度较大的层次,从60 km到500 km或1000 km。其中D层是电离层的最低层,范围在50~90 km高度;E层是90~140 km高度的区域自由电子、离子的密度较大,白天最大电子密度为10万个/cm3;F层是电离层中持久存在的,电子密度最高的一层。 ❽磁层:磁层高度起始于500 km或1000 km以上,磁层顶的高度相当于距离地心9~10个地球半径,6万~7万 km;背太阳的一端的尾部长约1000个地球半径,即630多万 km。这个区域的边界是太阳风的带电粒子流受到地球磁场的排斥作用,在地球周围形成太阳粒子流的动压和地球磁场的磁压相平衡的区域。 大气分层 大气分层daqi fenceng指大气层垂直方向上由于物理性质 (温度、电离状态、运动状况……) 显著差异而划分出的层次。大气的层状结构是在宇宙因素(主要是太阳)和地表面长期作用下形成的突出特征。一般把大气层由地面向上分成对流层、平流层、中间层、暖层和外逸层等五层。 ❶对流层: 是深厚大气的最底层,其底与地面相接,厚度只有十几公里,是大气各层中最薄的一层,但是却集中了大气质量的四分之三和几乎整个大气中的水汽和杂质。对流层大气的热量主要来自地表,因而愈近地表面气温愈高,愈向高空气温愈低,气温的垂直递减率平均约每公里6.5℃。对流层大气受热力不均 (主要是海洋和陆地) 引起的热对流和受地表起伏不平引起的动力湍流以及冷暖空气交汇引起的强迫升降,以致湍流对流从不停止,而且在气温垂直递减的形势下得到了强烈发展。对流运动的强度和伸展的高度随纬度、季节而有变化,平均而言,对流层高度在赤道地区大约是17~18公里; 在中纬度地区12公里左右;极地仅有8公里。夏季高于冬季。对流层中云、雨、雷电等天气现象非常活跃,这一方面是由于对流运动使地表的水汽、杂质能经常向高空输送;另方面是高空的低温利于水汽凝结和云滴成长。对流层同平流层之间的过渡区厚度大约几百米到两公里,称为对流层顶。对流层顶附近的温度递减率发生突变,或随高度增加温度降低程度变小,或随高度增加温度保持不变或略有增高。在极地和赤道之间的对流层顶是不连续的; 在纬度30~45°之间还常有复对流层顶出现。 ❷平流层:从对流层顶至55公里高度间的大气层称平流层。平流层气温的垂直分布除下层随高度变化不大外,自25公里向上明显递增,到平流层顶达到270K左右。造成温度逆增分布的主要原因,是平流层大气的热能主要来自对太阳辐射(主要是紫外辐射)的吸收,特别是臭氧的吸收。虽然臭氧浓度自25公里向上有所减小,但紫外辐射的强度却随高度逐渐增强,空气的密度也随高度升高迅速减小,这就使高层吸收的有限辐射能可以产生较大的温度增量。平流层内空气大多作水平运动,对流十分微弱。平流层中水汽、杂质极少,因而出现在对流层中的云雨现象在这里近于绝迹,但是一些大气污染物进入后能长期存在,形成如20公里高度的珠母云。 ❸中间层:从平流层顶至85公里左右的大气层。中间层内温度随高度增加而迅速递减,到顶部下降到190K以下,几乎成为大气层中的最低温。这种温度分布一则是因中间层内臭氧已很稀少,二则是氮、氧等气体所能直接吸收的波长更短的太阳辐射,大部分已被上层大气吸收。由于该层温度垂直分布类似对流层,因而有相当强烈的铅直对流,又称为“上对流层”。顶部有时出现夜光云。 ❹暖层:从中间层顶至250公里(太阳宁静期)或500公里(太阳活动期)左右的大气层。这是一个比较深厚的层次,但是空气密度甚小,其质量只占整个大气层质量的0.5%。根据探测资料分析,到270公里高度上空气密度仅仅是地面空气密度的百亿分之一;再向高空就更稀薄了。暖层大气直接吸收太阳辐射而获得能量,温度随高度增加而增高,在太阳宁静期的夜里,温度约为500K左右,在太阳活动期的白天,温度可达2000K左右。暖层中的N2、O2、O气体成分在强烈太阳紫外辐射(主要是波长短于0.1微米波段)和宇宙射线作用下,处于高度电离状态,因而常常又把这一层称为电离层。暖层中不同高度上电离程度是不同的。据探测,在100~200公里间的E层和200~400公里间的F层电离程度最强,而位于80~90公里高度的D层电离程度较弱。电离层的结构和强度随太阳活动的变化而有强烈的脉动。电离层具有反射无线电波的能力,使无线电波在地面和电离层之间经过多次反射,传播到远方。 ❺外逸层:一般指距地表500公里以上的大气层,是大气圈的最外层。这一层大气十分稀薄,大气粒子间很少碰撞,中性粒子基本上按抛物线轨迹运动,有些速度较大的中性粒子能克服地球引力逸入星际空间。这一层是大气层向星际空间的过渡层。 ☚ 大气成分 太阳辐射 ☛ 大气分层按大气的组成成分、热力性质、电离状态和化学反应等特征,随高度的不同而分成的若干层次。 |