大气特殊垂直的“五层楼”结构

就整个地球而言，离核心越近，组成物质的密度就越大。大气是地球的一部分。与地球的固体部分相比，它的密度要比地球的固体部分小得多。大气的总重量约为5× 10万吨，不到地球总重量的1%。与大气层的上层和下层相比，上层的密度要比下层低得多，密度越高越薄。如果把海平面的空气密度取为1，那么240公里处的空气密度仅为海平面的1/10万。在1600公里的高度，它甚至更薄，只有1万亿分之一。大气总质量的90%集中在海拔16公里以内。当它上升到海平面以上80公里的高度时，99.999%的大气质量集中在这一界限以下，而不常使用的大气占据了这一界限以上的巨大空间。

探测结果表明，地球大气层顶部没有明显的分界线，但它逐渐过渡到星际空间。虽然高层大气比人造真空层薄，但其中仍有气体粒子，物质密度比星际空间高得多。然而，它们不再是气体分子，而是由原子和原子裂变产生的粒子。以80-100公里的高度为界，这个边界以下的大气，虽然密度和厚度不同，但成分基本相同，主要由氮和氧分子组成，即我们周围的空气。在这个极限之上，高达1000公里，氧气将占主导地位。高达2400公里，氦占据主导地位。再往上，主要是氢；在3000公里以上，它几乎和星际空间中的物质密度一样薄。

从地球表面向上，大气层延伸到几千公里的高空。根据卫星探测数据的计算，在2000-3000公里的高度上，地球大气层的密度将达到每立方厘米一个微小粒子，这非常接近星际空间的密度，因此，2000-3000公里的高度可以粗略地视为地球大气层的上边界。

整个地球的大气层看起来像一座高大而独特的“建筑”。世界气象组织根据其组成、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化，将“建筑物”从下到上分为五层，即对流层、平流层、中间层、暖层和逃逸层。

对流层是靠近地面的一层，受地面影响最大。这一层被称为对流层，因为地面附近的空气被加热，上面的冷空气下沉，从而发生对流。它的下限是地面，上限随纬度和季节而变化。据观察，低纬度地区的上边界为17-18公里。中纬度地区10-12公里；在高纬度地区，它只有8-9公里。夏季对流层厚度大于冬季。例如，南京夏季的对流层厚度为17公里，但冬季只有11公里，冬夏相差6公里。

在对流层的顶部，海拔50-55千米，气流运动非常平衡，主要是水平的，所以它被称为平流层。

平流层以上海拔85公里的层是中间层。这层大气中几乎没有臭氮，这使得大量来自太阳的紫外线辐射可以*穿过这层大气而不被吸收。因此，在这层大气中，温度随着高度的增加而迅速下降，而顶部的温度已经下降到-83℃以下。由于低层温度高于高层，有利于空气的垂直对流，所以也称为对流层上层或对流层上层。水蒸气仍然存在于中间层的顶部，可能会有一个非常薄和发光的“夜光云”。夏季夜晚，偶尔可以在高纬度地区看到这种银白色夜光云。

从中层的顶部到海面以上800公里的高度，它被称为暖(热)层，也称为电离层。这层的空气密度很小。在700公里厚的大气层中，只含有大气总重量的0.5%。根据探测，在120公里的高度，声波很难传播。在海拔270公里的地方，大气层的密度只有地面密度的1/10亿，所以即使你的耳朵被大炮击中，也很难听到任何声音。暖层的温度非常高。根据卫星观测，在300公里的高度，温度高达1000℃以上。所以这一层叫做暖层或热层。

温暖层顶部以上的大气统称为逃逸层，也称为外层。它是最高的大气层，高度可达3000公里。这层大气的温度也很高，空气很稀薄，而且地球引力场的约束很弱。一些高速运动的空气分子可以逃脱地球的引力和其他分子的阻力，逃到太空。根据宇宙火箭探测数据，地球大气层外有一层极薄的电离气体，其高度可达22000公里，被称为日冕。日冕也是从地球大气层到太空的过渡区域。人们生动地把它比作地球的“帽子”。

此外，整个氛围也可以被视为一个独特的“两层建筑”。这种“两层”的设计是基于不同的大气特征。

首先，它是根据大气的化学成分来划分的。这种划分是基于离海平面90公里的高度。在90公里的高度以下，大气是均匀混合的，组成大气的各种成分的相对比例不随高度而变化。这一层称为同质层。在海拔超过90公里的地方，组成大气的各种成分的相对比例随着海拔的升高而变化。如氧原子、氦原子、氢原子等较轻的气体。气氛变得越来越不均匀。因此，这一层称为异质层。

其次，根据大气的电离状态分为非电离层和电离层。海平面以上60公里内的大气基本上是中性的，没有电离作用，所以这一层被称为非电离层。在海拔60多公里到1000公里的地方，这层大气在太阳紫外线的作用下开始电离，形成大量的正离子、负离子和*电子。因此，这一层被称为电离层，在无线电波的传输中起着重要的作用。