地球的大氣層有多少米?看似簡單的問題,卻很少有人能準確回答

來源:鳳凰新聞   發布時間:2019-09-26 17:23:12 
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大氣層雖然看不見,也不摸著,但是它的存在卻跟地球上所有的生物息息相關。大氣層的作用不光是給我們提供可以呼吸的氣體,它還可以起到比如保持地球的溫度、維持生命物質的循環、阻擋各種宇宙射線、燃燒來襲的隕石……等等重要的作用。

我們都知道,大氣層其實就是包裹著地球的一層厚厚的混合氣體,既然如此,它必定會有一個厚度,那么地球的大氣層有多厚呢?或者說,地球的大氣層有多少米?

這個看似簡單的問題,卻很少有人能準確回答,這是因為大氣層的密度并不是一成不變的,它會隨著高度的增加而減少,也就是說,大氣層與外太空是沒有明顯的分界線的。正因為這個原因,在大多數的情況下,人們對地球大氣層的高度的定義都比較模糊。

(上圖為美國物理學家西奧多.馮.卡門)

在上個世紀,美國物理學家西奧多.馮.卡門曾經指出,因為在海拔大約10萬米的位置,空氣就會因為太過稀薄而不能給飛行器提供飛行的升力,所以這個位置就可以看成是大氣層與外太空的分界線。

這條分界線被命名為“卡門線”,后來被人們廣泛采納。所以說,通常情況下我們都可以簡單地認為大氣層的厚度為10萬米。順便講一下,在地球上看到的那些美麗的極光,就產生于“卡門線”附近。

但從嚴格意義上來講,在地球上空,只要空氣的平均密度高于宇宙空間的平均值,那么這個位置就還是應該認為是大氣層。而在“卡門線”以外,還是有空氣存在的,只是非常稀薄而已,所以從這方面來講,大氣層的厚度就應該再向外擴展。

上圖為地球大氣層的簡單結構圖,我們可以看到,大氣層的最外層是“散逸層”。在這里,大氣層中的氫原子和氦原子源源不斷地向宇宙空間逃逸,從而形成一層極為稀薄的大氣。

科學家發現,“散逸層”外圍的氫原子和氦原子,會在太陽的遠紫外線輻射的作用發出微弱的輻射,這使地球看上去像是擁有一個類似太陽的“日冕”一樣的結構,所以他們將這片區域命名為“地冕”。

因此我們可以得出,嚴格意義的大氣層邊界,就應該是“地冕”的邊界,我們只需要通過對“地冕”中的輻射現象進行觀測,就可以得到大氣層邊界的準確數據。

1995年,由NASA和歐洲航天局共同研制的“太陽和太陽風層探測器”(簡稱SOHO)發射升空,除了觀測太陽以外,這個探測器也肩負著觀測“地冕”的重要任務。

時至今日,通過對SOHO多年來收集到的“地冕”數據的分析,科學家們最終得出了“地冕”的邊界為距離地球表面63萬公里的位置,也就是說,地球的大氣層總共有6.3億米

按照這個定義來講,地球的大氣層比大多數人想象中的厚多了,甚至連月球都被包裹在地球的大氣層之中,這也意味著,到今天為止,我們人類從來沒有離開過地球的范圍!


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