你真的知道“天高地厚”吗?

2015-07-27 05:58玉琳
奥秘 2015年7期
关键词:平流层对流层高空

玉琳

我们常用 “天高地厚”来形容天地的广大辽阔。长期以来, “天有多高,地有多厚?”人们众说不一。

地有多厚?

其实“地有多厚”的问题很好解决。地球内部圈层包括地壳、地幔和地核。虽然人们渴望“向地球的心脏进军”,彻底搞清楚地球内部状况,在陆地上钻探地层的最强劲钻机现在只能钻入地下十千米多一点,而海洋的钻探最深只有九千多米,这个深度只有地壳厚度的1/3。目前世界上深井记录为12300米(俄罗斯科拉半岛一口深钻),只占地球半径的1/530,所以还不能用直接观察的方法来研究地球内部构造。现在主要采用地球物理方法,利用地震波的传播变化来研究地球内部构造情况。地壳是地球表面的一层薄壳,其厚度大致为地球半径的1/400,但各处厚度不一,大陆部分平均厚度约37千米,而海洋部分平均厚度则只有约7千米。一般说来,高山、高原部分地壳最厚,如我国青藏高原地壳最厚可达70千米。如果这里指的地厚是地壳的话,其厚度就是7~70千米。

天有多高?

但是要知道“天高”,就有些难了。严格意义上讲,地球上面下面都是天,也就无所谓天上天下。但非得要衡量的话可以从地球往上找。前苏联9位科学家曾在1989年乘气球对天空颜色作了一次详细的观测。当他们从地面上升到8.5千米的高空时,天空一直是青色的,上升到10.8千米的高空时,天空成了暗青色,超过18千米高空之后,由于空气非常稀薄,光不发生散射,天空成了一片暗黑色,这时太阳和星星同辉。由此可见,青天离地面距离只有10千米左右。

一般说的天高,自然从地面算起。可是算到哪儿为止呢?通常是指大气层的高度,如果没有大气,人们看到的将不是那令人心醉的蓝天,而是黑沉沉的宇宙空间。我们的蓝天其实就是大气圈。过去认为厚约800千米,后探测到在距地面1000至2000千米高处仍有空气存在。近二十年来,根据人造地球卫星和宇宙火箭的考察结果,在2000至3000千米的高空,也找到了气体分子。在远离地球16000千米的高空,还存在着气体的痕迹。

具体地说,地球大气在垂直方向上分成5个层次,即对流层、平流层、中间层、暖层和逃逸层。对流层处于地球大气圈的最低层,厚度虽然只有8~18千米,但却集中了大气全部质量的3/4以及几乎全部的大气水汽。对流层存在着强烈的空气对流运动现象,风、雨、雪、雷电和寒潮等天气现象都发生在这里。我们看到的蓝天也到此为止。

到了平流层后,水汽、杂质很少,云、雨现象也少见。平流层气流平稳,能见度高,有利于飞机的安全飞行。中间层的气温随高度递减,层顶部气温降到负113℃,几乎是大气圈中温度最低的区域。暖层,顾名思义,气温随高度迅速递增,在层顶气温可达到1000℃以上。由于空气密度很低,宇航员们在离地球500~700千米高度的轨道上处于“失重”状态,就是在这一层。

在逃逸层里,气温随高度递增,空气密度极小,具有逃逸速度的粒子可以克服地球引力,不断地逃往太空。但是根据目前卫星观测资料分析,在22000千米的高度上,离子密度仍可以达到10个/立方米。可见地球大气圈和星际太空之间,并没有明显的分界。但是我们的火箭载着卫星一直飞上3.6万千米高的太空,这应该是天上天了。

天高能任鸟飞吗?

知道了天这么高,那天高能任鸟飞吗?鸟儿飞行的高度和天气也有关系,在万里无云、风和日丽的天气里,鸟儿飞得比较高;相反,在多云、雨雾或有较强逆风的坏天气里,鸟儿飞得低。这说明鸟大多还是在对流层飞行。鸟类学家告诉我们:不同种类的鸟儿飞行高度也不一样。例如燕子是450米,百灵鸟飞行高度可达1900米。一般说来,普通小鸟飞行的高度不超过400米,鹳、雁等比较大型的鸟类飞行高度在1900米左右,大型猛禽鹫可以飞到3000米以上。但它还不是冠军,天鹅曾飞越世界屋脊珠穆朗玛峰,也就是说它飞行的高度在海拔8848米以上(据称可达到9144米),其他会飞的动物只能望尘莫及了。

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