文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
地球是一个拥有生命、具有勃勃生机的星球 ， 能够支撑生命诞生的基本条件 ， 除了液态水、磁场和适宜的温度以外 ， 含有适量氧气的大气层也至关重要 。 大气层不但为地球生命的诞生和繁衍提供氧气、二氧化碳、氮气等物质资源 ， 同时也保护着地球免受或者减弱地外小行星的撞击影响 。
虽然大气层中的气体物质较轻 ， 但作为整体存在 ， 它们仍然会受到地球重力的影响 ， 距离地面越近 ， 则气体的密度越大 ， 产生的大气压强就越大 。 而距离地面越远 ， 由于受到的引力影响逐渐减弱 ， 气体物质的密度就会逐渐减少 ， 大气压持续降低 ， 直至接近真空状态 。 那么 ， 地球大气层的厚度到底有多大呢？
其实 ， 很早以前 ， 人类就对大气层的厚度数值感兴趣 。 连同其它自然地理和天文现象一起进行了持续不断地研究 。 最早关于地球圈层结构的描述 ， 可以追溯到约2500年前的古希腊时期 ， 亚里士多德曾经做过推想 ， 人类脚下的地球由四个“实层”和一个“虚层”所构成 ， 其中四个“实层”从上到下依次为火层、气层、水层、土层 ， 一个“虚层”则位于火层以下 ， 是一种虚无缥缈的存在 。 只不过 ， 当时亚里士多德并未就每一个层级的厚度做出推测 。
到了近代 ， 随着人类物理科学和观测技术的不断提升 ， 人们对地球本身的认知发生了翻天覆地的变化 。 1644年 ， 意大利物理学家托里彻利和维瓦尼 ， 应用实验的方法确认了大气层是存在重量的这一重大结论 ， 由此推测出地球的大气层必然存在着一定厚度 ， 最后通过实验推测出大约8公里的数值 。
然而 ， 8公里的数值肯定不是大气层的精确上界 。 随着气体物理科学、航天技术的发展 ， 科学家们有条件进行更加深入的探索 。 到上世纪40年代 ， 人类掌握了火箭发射技术 ， 利用火箭 ， 人们将大气层的上界拓展到400公里以上 。
【地球大气层到底有多厚？其实月球都被地球大气层包围，你没想到吧】随后 ， 又随着空间技术的进步 ， 特别是意识到极光现象的产生 ， 是地球大气层参与的这一结论之后 ， 人们又把距地面1200公里左右的高空 ， 即产生极光的地方 ， 视为地球大气层的边界 。
上世纪中叶 ， 美国科学家施皮策在以往研究的基础上 ， 提出了地球“外大气圈”的概念 ， 将距地面500-1600公里的区域视为外大气圈 ， 认为1600公里高度或许就是地球的大气层边界 ， 在这个高度上 ， 大气组成物质已经与宇宙空间逐渐融为一体了 。
目前 ， 科学界对于大气层厚度的主流观点 ， 认为其高度的界限 ， 应该处于距地面2000-3000公里 。 划分的依据是针对地球大气与星际空间中 ， 中性气体物质的平均密度对比而得出的 。 按照星际空间内中性气体物质密度每立方厘米存在1个的这个标准 ， 在距地面2000-3000公里高度的地外空间中 ， 正好与这个数值相吻合 。
“地冕层”
随着地外探测技术的飞速发展 ， 科学家发现 ， 在远离地球的星际空间 ， 其中性气体的密度 ， 要远低于每立方厘米1的这个标准 ， 所以 ， 科学界越来越觉得地球大气层的厚度 ， 仍然要比想象中的更加复杂 ， 从地球到星际空间的过渡带 ， 也势必会相当长 ， 绝非一条界限所能够划分得清楚的 。
于是 ， 科学家们试图利用宇宙中更加具备普遍性的标准 ， 来定义地球的大气层 。 在上世纪中叶时 ， 斯皮策所提出的“外大气圈”概念 ， 用现在地理书籍中的术语表示 ， 就是我们所熟知的“散逸层” 。 在散逸层中 ， 大气的密度已经变得非常稀薄了 ， 这些仅存的微量气体 ， 在太阳辐射和宇宙射线的作用下 ， 大部分都发生了电离 ， 使得这层结构中 ， 单纯的质子、氦原子核的含量 ， 大大超出中性氢原子的数量 。 由于受到地球的引力变得很小 ， 所以散逸层中被电离的物质 ， 有一部分会被进一步激发从而逃脱地球的束缚 ， 飞入宇宙空间中去 。
推荐阅读
- 揭秘陶乐德事件：男子在拘留室离奇消失，难道平行时空真的存在？
- 青藏高原将停止增高，后果不可承受，我们却未感到危机
- 寻求气候变化的确定性：要多少才足够？
- 这野兽真可怜！常被黄鼬咬断脖子，豹叼它喂幼崽，猞猁靠它过日子
- 少见！今年十五的月亮，不是十六圆
- 科学家在大型强子对撞机上寻找难以捉摸的基本粒子
- 地球果真出了大问题？火山爆发后出现神秘现象，科学家紧急发声
- 简述相对论发展史：从伽利略到引力波
- 美国实现登月之后，为什么没有开发月球上的资源？
- 远隔38万公里，为何宇航员登上月球后，却偏偏不敢回头看地球？