天究竟有多高?
上來說,天是沒有“頂”的,是廣闊無垠宇宙。而我們從狹義上說的天的高度,就是地球表面大氣層的厚度。
那麽,我們到底知道廣闊無垠的宇宙,也就是我們頭頂的“藍天”到底有多高呢?蘇聯有科學家早期坐氣球測定了壹次詳細的數據,當他納地面升到8.6千米高空時,天空壹直是藍色的;當升到18千米高空時,由於空倉稀薄,光不發生散射,天空己是壹片黑暗。所以,名副其實的藍天只有1O千米高。
我們看到的藍藍的天空就是我們地球的大氣層。天有多高?其實就是大氣層有多厚。
記得曾將看過壹部BBC的紀錄片叫做《太陽系的奇跡》,在節目中帥氣的英國物理學家布萊恩考克斯帶我們壹起了解了地球大氣層的魅力。他把地球的大氣層描繪成為細細的藍線。如果我們離開地球,飛到地球大氣層的上方,我們就會發現時刻保護著我們的大氣層只是壹道細細而又脆弱的藍線。這條藍線有多厚呢?
圖示:地球大氣層,細細地藍線
地球的大氣層厚達數千公裏,探空火箭在3000公裏的高空任然發現有稀薄的空氣存在。這裏還不是大氣層的最上層界限。大氣層的最上層的界限可能在地面以上6400公裏左右。通常情況下認為大氣層的厚度大約為1000公裏。因為再往上放的大氣已經極為稀薄了。
地球大氣層在不同的高度上具有不同的特點,因此分為六個層,分別是,對流層、平流層、臭氧層、中間層、熱層和散逸層。其中對流層的平均厚度為12公裏。這裏集中了大約四分之三的大氣質量和90%的水汽的質量,我們看到的天空顏色最深的地方就在這壹層上,越往上方隨著空氣變稀薄和水汽的減少,天空的顏色也越來越暗。
圖示:大氣層垂直分層
太陽系中其它星球上的大氣層時什麽樣子的呢?
金星
金星的天空是橙黃色的。金星的大氣主要成分是具有溫室效應的二氧化碳,大約占到了96%。而且金星的大氣壓非常大,是地球的92倍。所以說金星的大氣層就好像給金星蓋上了壹層厚厚的棉被,讓金星表面的氣溫高達460 以上,足以融化鉛條。
圖示:金星天空
火星
相比於金星那厚重的大氣層來說,火星大氣層就過於單薄了。火星大氣極為稀薄,大氣密度只有地球的大約1%。火星這麽稀薄的大氣,無法為火星保留更多來自太陽的熱量,因此火星上非常的寒冷,冬天的氣溫低至零下133 。火星大氣非常的幹燥,在火星表面經常掛起紅色的沙塵暴,把火星的天空染成了橘紅色。
圖示:火星大氣層
土衛六
土衛六泰坦是土星的壹顆衛星。這是太陽系中擁有真正大氣層的衛星。土衛六的大氣壓甚至比地球還要大壹些,星球表面的大氣壓是地球的1.5倍。如果有壹天宇航員來到土衛六,他們不擔心氣壓過高或氣壓過低的問題,只要帶上充足的氧氣,穿的暖和壹些就可以在土衛六橙色的天空下自由的活動了。令人稱奇的是,土衛六不僅是太陽系中除地球之外唯壹的壹顆大氣成分以氮氣為主的星球,它的天空上還會落下由甲烷形成的雨滴。
圖示:土衛六的天空
地球、金星、火星和土衛六星球是太陽系中擁有真正大氣層的星球,它們的世界因為大氣層而豐富多彩。大家認為是這樣嗎?
人類世世代代居住在地球上,頭頂是壹片藍色的所在,人們稱之為“天”。天,有時湛藍碧透,令人仰慕;有時卻烏雲翻滾,陰森可怖;有時白雪飛舞,有時暴雨如註,有時彩霞如畫,有時電閃雷吼。誰也說不清,天給人類帶來了多少幸福和災難。
當人們仰望似乎高不可測的青天時,不禁會問,天究竟為何物,天有多高?遠古的人們茫然不知,而現代科學卻能夠給我們解答這個問題。
原來,所謂天就是包圍在地球周圍的壹些眼看不見、手摸不著的氣體物質——空氣。它包裹著地球,象是地球的壹個氣體外殼,科學家稱它為地球大氣,又叫大氣圈。大氣把陽光散射在我們周圍,使我們眼裏充滿了藍色的光明。如果沒有大氣,人們看到的將不是那令人心醉的藍天,而是黑沈沈的宇宙空間。我們的藍天其實就是大氣圈。至於問天有多高,其實就是問大氣圈有多厚,或者是大氣的上界在那裏?
空氣是氮、氧、氫、二氧化碳等多種氣體物質的混合物。這些氣體物質受地球引力的作用積聚在地球周圍形成了大氣圈。大氣圈在不同高度上表現出各種不同的特性。科學家根據這種情況,把大氣從地面向上劃分成若幹個層次來研究。
有些科學家根據不同高度上空氣溫度的變化,把大氣分成五個層次:第壹層,從地面到大約12千米高度稱為對流層。其特點是,氣溫隨高度增加而下降,空氣對流和亂流盛行。空氣對流是成雲致雨的主要原因,人們所看到的雲霧雨雪風暴雷電等天氣現象都發生在這壹層。這是對人類活動影響最大的壹層。第二層,12——50千米,叫平流層。第三層,50——85千米,叫中間層。第四層,85——500千米,叫熱成層。第五層,500千米以上的大氣,叫外層,這裏空氣極度稀薄,空氣粒子已經很少,由於遠離地面,地球引力已經很小,有些空氣粒子能掙脫地球引力,逸出地球大氣而進入星際空間。
有些科學家根據不同高度上大氣的電離特性,把大氣分為中性層、電離層和磁層三層。500千米以上的大氣叫磁層。
我們已經知道,空氣是受地球引力而聚積在地面以上形成大氣圈的。所以,大氣的質量主要集中在靠近地面的地方,離地面越遠,空氣越稀薄,十幾千米高度以下的空氣質量占整個大氣質量的五分之四?,而在50千米以下的空氣質量***占大氣質量的99.9%.比如,在地面上,1立方米的空間有1025個空氣分子;在100千米高處,1立方米空間中僅有1019個空氣分子,在2000千米--3000千米的高度,雖然仍有空氣質點存在,但是已經寥若晨星。據衛星資料分析,在2000--3000千米高度上,空氣質點密度已經接近於星際空間每立方厘米壹個氣體質點的密度,因此,這個高度就可以定為大氣的上界。
但是,據宇宙飛船的探測表明,在地球朝向太陽的壹側,大氣磁層的高度伸展到相當於10個地球半徑處(即離地心約6萬5千千米);在背離太陽的壹側,磁層的高度伸展得更遠(有些學者認為可伸展至幾百個地球半徑甚至壹千個地球半徑處)。
那麽,天究竟有多高呢?氣象學上常以極光出現的最大高度1200千米定為大氣上界。極光是出現在70-1200千米高度上的大氣現象。壹般認為其成因是,從太陽噴發出的高能粒子流從兩極進入地球高層大氣時,使空氣分子(原子)受到激發和電離,當被激發的空氣分子(原子)通過輻射回到基態時放射出光子,人們就看到了五彩繽紛的美麗的極光。在1200千米以上,人們已經看不到什麽大氣現象,那裏也就不是人們看到的“天”了。
現在,當有人問妳天有多高的時候,妳就可以笑著回答天高1200千米了。