什么是地球的大氣層？
來源：骨軟筋酥網
時間：2025-12-01 10:22:40
在這張國際空間站拍攝的軌道日落照片中，太陽最后的大氣光芒照亮了地球大氣層，當時它在日本北部海岸外的什地濟南外圍女在線（電話微信156-8194-*7106）預約自帶工作室外圍上門外圍女不收任何定金太平洋上空飛行了261英里。這些層作為從表面延伸到太空的大氣細帶清晰可見。圖像：uux.cn國家航空和航天局
（神秘的什地地球uux.cn）據美國宇航局（Katera Lee）：當我們談論地球大氣層時，我們的大氣意思是什么？
想象一下一層蛋糕，包裹在地球上。什地這就是大氣地球大氣層的本質：地球周圍一層又一層的氣體，致力于保護地球。什地我們請美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的大氣大氣科學家Rei Ueyama進一步解釋我們大氣的功能和重要性。Ueyama是什地大氣科學分支的一員，該分支專注于推進我們對地球周圍大氣行為的大氣知識和理解。Ueyama的什地研究特別關注對流層上層和平流層的過程，這也使她能夠通過預測和飛行計劃支持、大氣數據收集和分析來支持美國國家航空航天局的什地機載任務。
植山說：“地球的大氣層允許生命存在……就像一個圍繞地球的保護氣泡。”。雖然我們不能直接看到大氣層，但它提供了我們呼吸的空氣，并保護我們免受有害的紫外線的傷害。大氣還起到收集熱量和保持適度宜居溫度范圍的作用。如果沒有它，地球的溫度將與月球的溫度相似，由于缺乏大氣層，濟南外圍女在線（電話微信156-8194-*7106）預約自帶工作室外圍上門外圍女不收任何定金月球在晝夜之間會經歷極端的溫度波動（-208°F至250°F）。
大氣主要由五層組成，由溫度、化學成分和空氣密度等因素區分。
地球大氣層的五個不同層的圖解。uux.cn/NASA GSFC/Mary Pat Hrybyk Keith
1.對流層
對流層是最下層的大氣層。對流層容納了植物光合作用和動物呼吸所需的所有空氣。地球的天氣發生在這一層，因為它是發現大部分大氣質量的地方，包括大部分水蒸氣。由于上層的壓縮，對流層也是密度最高的大氣層。
對流層與地球表面相互作用，產生溫度梯度，驅動空氣和水的運動。來自地球表面的水通過蒸發和蒸騰轉化為水蒸氣，并在對流層中移動，在那里凝結成云。風吹動云層，水以降水的形式回流；雨、雪、雨夾雪和冰雹。
在對流層內，溫度隨著海拔高度的增加而降低，這是由于空氣在對流層上層變得更薄。這種溫度下降就是為什么我們在高山的頂峰看到雪的原因。
2.平流層
平流層是對流層之上的一層。與對流層相比，由于大氣中空氣的垂直運動對流減少，平流層下部經歷的湍流空氣較少。這個地區是商用客機的飛行地。與對流層不同，隨著該層內海拔高度的增加，溫度開始升高，這主要是由于臭氧層的存在，臭氧層吸收并保護地球免受太陽的紫外線輻射。根據Ueyama的說法，這種溫度變化產生了穩定性，底部有較冷、密度較大的空氣，頂部有較暖、密度較小的空氣。
3.中間層
中間層是平流層和熱層之間的中間層。流星進入中間層時會燃燒，這是因為它們的移動速度以及與外層大氣層相比，中間層中氣體分子的存在增加：這會產生摩擦和熱量，從而燒毀來襲的流星。
與對流層一樣，溫度開始隨著海拔的升高而降低。中間層是最冷的大氣層，Ueyama指出，中間層頂，中間層和熱層之間的邊界，是整個大氣中最冷的部分。這是因為中間層接收的太陽輻射（陽光）比上面的層少，空氣密度也比下面的層低。
4.熱層
熱層位于中間層之上。這個層非常活躍，隨著太陽輻射水平的變化而膨脹和收縮。熱層最高可達2000°C（3632°F）或更高。根據Ueyama的說法，該層的密度（或者更確切地說，缺乏密度）是其溫度飆升的原因。由于氣體顆粒如此之少，每一個都會吸收更多的輻射能量，從而導致熱層達到如此高的溫度。這一層因是國際空間站和其他近地軌道衛星的所在地而引人注目。
在中間層和熱層的部分區域內，有高能電子和電離原子，被稱為電離層（不要讓這個名字的球體部分騙了你：這些是中間層和熱層中的粒子組）。Ueyama解釋道：“太陽非常高能的x射線和紫外線輻射照射到[氣體]分子上，從其母原子上帶走電子，[留下]大量離子。這就是我們稱之為電離層的原因。”。當這些粒子被激發時，它們碰撞產生極光——也被稱為極光和南光。
5.外層
外逸層是地球大氣層的最外層，大多數衛星都在這里運行。外逸層表示我們大氣層的結束和外太空的開始，盡管外逸層結束的最高高度還沒有確定。Ueyama說：“這有點像空氣分子從地球大氣層中泄漏出來。”。
當前感興趣的主題
大氣科學家感興趣的一些主題包括溫室氣體、污染和空氣質量，以及與云相關的過程。研究人員正在努力提高我們對這些主題未來將如何影響我們的氣候和公共健康的理解，特別是在環境因素迅速變化的情況下。
溫室氣體
溫室氣體是一類特殊的微量氣體，來自自然和人為（人為）活動。與歷史記錄相比，大氣中溫室氣體的濃度正在增加，導致全球平均氣溫上升。
溫室氣體本身并不是一個問題，因為它們能維持地球上適宜居住的溫度。Ueyama解釋說，如果沒有溫室氣體效應，平均地表溫度將在-20˚C（-4˚F）左右。當人類活動，如化石燃料的燃燒，使溫室氣體的濃度超過自然水平，從而捕獲比正常情況更多的熱量時，這就成了一個問題。這種溫度升高與氣候變化直接相關。
污染/空氣質量
污染引發了公眾健康問題，如肺功能下降，甚至心臟病或肺病患者過早死亡。一些污染物來源是自然產生的，如火山和野火產生的煙霧，但其他來源來自人類活動。例如，二氧化碳和一氧化二氮也是溫室氣體的一種形式，它們是從工廠和汽車中釋放出來的。
當懸浮在空氣中的氣溶膠，即自然（野火、火山）和人類活動（化石燃料燃燒）排放的小顆粒物，進入大氣層時，大氣成分就會發生變化。Ueyama說：“這也會改變地球的輻射平衡，影響氣候。”。
地球的能量預算描述了從太陽到達地球的輻射能和從地球流回太空的能量之間的平衡。
輻射平衡，也被稱為地球的能源預算，是指進入和離開的輻射量之間的平衡，大氣氣體在管理輻射量方面發揮著重要作用。入射的輻射主要是短波太陽能（陽光），其中一些被大氣氣體或云層反射回太空，一些被大氣氣溶膠散射，一些被地球表面吸收。向外輻射是地球表面發射的長波輻射，幾乎完全被大氣氣體吸收，然后向各個方向重新發射：一些被發射到太空，因此從系統中消失，但一些返回地球，重復變暖循環。
美國國家航空航天局Terra衛星上的中分辨率成像光譜儀（MODIS）捕捉到了覆蓋中國東部的霧霾。在拍攝圖像的當天，即2014年10月9日，地面測量報告PM 2.5測量值為334微克/立方米空氣。uux.cn/NASA/Jeff Schmaltz
植山還提到了對PM2.5等細可吸入顆粒物的擔憂，PM2.5是2.5微米及以下的顆粒物。顆粒越小，就越容易進入我們的肺部，并導致哮喘和心跳不規則等健康問題。PM2.5直接從機動車尾氣等來源釋放，或在大氣中復雜的化學相互作用過程中產生。這些PM2.5來源中的任何一種都可能對人類健康產生不利影響。
隨著不同氣溶膠的不斷排放，科學家們仍在努力了解和預測這些顆粒物對大氣成分、人類健康和環境條件的長期影響。通過檢測、監測和建模這些變化，我們可以了解大氣化學與氣候之間的行為和相互作用。這為我們提供了未來氣候變化的信息，并指導了國家和地區的空氣質量標準。
云
云對天氣和氣候有重大影響。根據云的特征和在大氣中的高度，云會對地球產生變暖或降溫的影響。較厚和較低海拔的云層阻擋了太陽輻射，使地球表面冷卻。與此同時，大氣層中較薄、海拔較高的云層捕獲了一些從地球表面反射的太陽輻射，產生了變暖效應。這些相互作用符合所謂的云氣候反饋。
Ueyama的研究涵蓋了對流層和平流層之間的動態物理過程和相互作用，以了解云和天氣模式變化的驅動因素。Ueyama說：“了解決定這些云特征的過程是我們感興趣的，這樣我們就可以改進全球氣候模型中對云和對流的模擬，從而更好地預測未來的氣候。”。
當前大氣研究和資源
美國國家航空航天局對地球大氣層的性質、空氣質量和地球的能源預算進行了各種研究。為了解決大氣相關問題，美國國家航空航天局有四個主要的大氣研究項目，包括高層大氣研究項目（UARP）、對流層成分項目（TCP）、輻射科學項目（RSP）和大氣成分建模與分析項目（ACMAP）。
美國國家航空航天局最新發射的衛星之一，浮游生物、氣溶膠、云、海洋生態系統（PACE），幫助研究人員研究海洋和大氣之間的二氧化碳交換。PACE可以同時探測氣溶膠和云層，從而對氣溶膠的影響及其與云層的相互作用提供有價值的見解。Ueyama將為浮游生物、氣溶膠、云、海洋生態系統發射后機載實驗（PACE-AX）活動提供氣象和氣溶膠預報；進行數據驗證以支持PACE任務的實地活動。
除了美國國家航空航天局的衛星從太空捕獲數據外，還有大量的機載和地面任務可以收集和驗證數據。探索污染的廉價網絡傳感器技術（INSTEP）是最新的低成本、高價值空氣污染檢測儀器網絡之一，可以捕獲和監測甲烷和二氧化碳等微量氣體。美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的微量氣體小組（TGGR）在加利福尼亞州各地部署了INSTEP傳感器，以監測空氣質量并支持衛星數據驗證。
對于那些希望積累大氣科學知識的人，請查看美國國家航空航天局的地球數據，了解更多信息和相關主題。有關美國國家航空航天局大氣相關研究的新聞，請訪問美國國家航空宇航局的地球大氣頁面。
除了美國國家航空航天局的研究和資源外，Ueyama還建議將大學大氣研究公司（UCAR）和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）網站作為提供大氣科學主題更多信息的公共資源。
