大气的温度分层

大气的温度分层

根据大气在垂直方向上的物理性质不同，我们可以把大气分层。如按大气的温度情况来分层，可以把大气分为五层，就是对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。

对流层是贴近地面且最低的一层，它与人类关系最密切。云、雾、雨、雪等主要天气现象都出现在这一层。

对流层内气温随高度的升高而降低。这是由于对流层是吸收地面的热量。地面吸收了太阳辐射的热量，同时它又向大气辐射热量，使上空的空气变热。所以越靠近地面，空气越热；离地面远的空气，受热就少；对流层顶温度最低。对流层中气温随高度而降低的数值，在不同地区、不同季节、不同高度是有区别的。平均而言，每上升100米，气温下降约0.65℃。赤道地区对流层温度比极区低，冬季又比夏季低。

大气分层示意图

由于对流层的空气，下面热，上面冷，“头重脚轻”，空气很不稳定，形成了对流。对流运动的强度随纬度和季节的变化而变化。一般说纬度越高，对流强度越弱。夏季要比冬季强。由于对流强度的不同又导致了对流层厚度的不同，从地理分布上，赤道向两极减小。在低纬度地区平均为17～18公里，在中纬度地区为10～12公里，在高纬度地区为8～9公里。但从时间上，夏季较厚，冬季较薄，尤其是中纬度地区，特别明显。

对流层同大气的总厚度相比，显得十分渺小。它还不及整个大气厚度的1%。但是，它却集中了整个大气3/4的质量和几乎全部的水汽。对流的结果又使得高、低层空气均匀混合，使近地面的热量、水汽、杂质往上输送，从而引起了各种天气活动。

小知识

对流层的主要特征：

1.温度随高度增加而降低。

2.空气具有强烈的对流运动。

3.气象要素分布不均匀。

对流层厚度随纬度和季节的变化（公里）：在对流层和平流层之间，有一个厚度为数百米到1～2公里的地渡层，称为对流层顶。在对流层顶里，温度随高度的增加降低得很慢，或者几乎为等温。对流层顶的气温随纬度变化很大。在低纬地区平均为－83℃，在高纬地区平均为－53℃。对流层顶阻挡了上升的气流，聚集了上升的水汽、尘粒，所以它的能见度很差。

对流层顶以上到55公里左右为平流层。在对流层底部，有一个约有几公里厚的温度大致相同的区域，到了25公里以上，气温随高度增加而显著升高，到55公里气温上升至3℃。平流层曾有同温层之称，且以前一直认为该层的气流永远是平静流动的。直到1952年用探空仪在柏林上空第一次发现了平流层“爆发性增温”现象，在1～2天内，平流层温度可以骤升30～40℃。

总的说来，平流层内的温度是随高度增加而升高。

在平流层里，空气结构稳定，水汽含量又极少，因此很难出现云雨现象。只是在冬季极区的20～30公里高空，有时会出现贝母云。在夏季，高纬度地区也有夜光云出现。因此，平流层中经常晴空万里，没有垂直气流的上下翻动，适宜喷气式飞机航行。

贝母云

平流层的中、下部，有一个略带天蓝色、浓度较集中的气体层，叫做臭氧层。它是防御紫外线的天然屏障。臭氧层吸收紫外辐射后，使气温升高，这样就使得平流层不像对流层那样，而是温度随高度增加而上升。从平流层顶到85公里左右为中间层。

中间层的气温随高度增加而下降，基本上重复着对流层的这个特点，所以也有人称之为高空对流层。这一层中几乎没有臭氧，所以在夏季，北极地区的中间层顶部，气温降到－83℃以下，成为地球大气层中温度最低的地方。中间层内的这种温度分布，引起了一定的对流，极少量的水汽与来自行星际空间的含镍尘粒凝成冰晶，形成冰晶云，通常叫做夜光云。它的形状像卷云，呈银白色，略微发青，往往出现在高纬地区黄昏临近时的苍穹，并随黄昏的消逝而消失。

夜光云

大气中的臭氧

热层位于中间层顶至800公里高度。该层最厚，但它只占大气总质量的0.5%。据探测，在120公里高度以上的空间，空气密度已小到声波都难以传播。

热层的气温随高度的增加而升高。据人造卫星探测，在200公里高度温度约为700℃，到300公里高度温度增至1000℃以上。热层的温度为什么这么高？主要原因是该层的大气物质（主要是氧和氮的分子和原子），吸收了波长短于0.2微米的太阳紫外辐射能量、发生了离解，离解时释放出热量。

另一个原因是这些大气成分吸收了银河宇宙辐射，吸收了进入地球磁场控制区后沉降下来的太阳风粒子的能量以及吸收了太阳高能质子的能量。

热层的空气处于高度电离状态。从这个意义上讲，热层也称为电离层。

电离层具有反射无线电波的能力，它使无线电波能绕地球曲面进行远距离传播，这样人们才可以收听到很远的地方，甚至地球另一面电台的广播。

800公里高度以上的大气层，统称为散逸层。它是大气的最高层，也是地球大气和行星际空间的过渡地带。这里的大气极其稀薄，几乎处于完全电离状态。其成分是空气中最轻的元素氢和氦。

散逸层的温度很高，一些高速运动的空气粒子可以摆脱地球引力，向行星际空间逃逸而去。但孙悟空本领再大还是逃不脱如来佛的掌心。这些带电粒子的大部分，最后还是受到地球磁场的约束，不至于完全逃逸到星际空间。