关于大气层 [复制链接]

第4版()
专栏：科学常识

　　关于大气层
毅风
地球表面包围着一层极厚的空气。由于科学的日渐发达，不仅气象学家需要研究这一大气层，以便预测天气以至将来进一步掌握天气的变化，而且无线电通讯家、飞行家、研究宇宙射线的科学家们也都极力在研究着大气层，以便解决有关宇宙线、高空飞行，宇宙旅行，电波反射等等方面许多很重要的问题。许多世纪来科学家们不倦地工作着，努力想要飞得更高，但是直到如今最新式的飞机所能达到的高度是十四公里左右，成层圈气球所能达到的高度是二十二公里多一些，不带人的无线电探测气球也只能飞到四十公里左右（以上是根据一九三七年的材料）。而如果连极稀薄的空气也计算在内的话，则整个大气层的厚度，竟有二千公里以上之多！
近年来科学家在研究高空大气层方面，又已经获得了一种新的武器——火箭。这种火箭可以带着测量仪器升到极高的高空去。最新的Ｖ二式火箭已经达到了一百七十七公里的高度，这比起其他工具来，自然是高得多了。由于使用高空火箭来进行探测的结果，关于气层就获得了许多新的材料。
现在已可以认为，整个大气分为三层：十一到十六公里以下为对流圈，或叫对流层，在这一层中进行着晴阴风雨等剧烈的天气变化；在对流圈上面直到七十至九十公里为成层圈，或叫同温层，事实上在这一层上并不同温，不过因为这里水蒸气非常稀少，所以天气是较平静的，是一个很适合于高速度飞行的地区；最高一层叫做离子圈直到二千公里左右，但这一离子圈究竟到哪里为止，至今还不能确实知道。在对流圈中的空气占全部空气重量的百分之九十，而且其密度与压力时时在进行着剧烈的变化。由成层圈以上，空气就非常稀薄了。
整个大气乃是许多气体的混合物，其中主要的是氧气，氮气，氢气，炭酸气，水蒸气及少量的其他许多种气体：氦气，氩气，氖气，氪气及×气等，在对流圈中的空气，如不算炭酸气和水蒸气，约含百分之七十五的氮气，和百分之二十一的氧气，随着高度的增加，氧气也逐渐减少。到了十六公里以上，一部分氧气分子在太阳光的照射之下才开始分裂为原子。在二十到四十公里的高度上，氧气原子与尚未分裂的氧气分子结合成为一种性质完全不同的分子一臭氧。臭氧在大气层中形成了整个一个臭氧层（地面上由廿到四十公里）。这一气层对于保护地球起着决定的作用。尤如泸纸一般的太阳光中泸去强烈的紫外线，使穿透下来的紫外线，对生物不致有所损害。如果没有这个臭氧层？整个地球就成一片沙漠了。
从前认为大气中各种气体依其原子量大小而排列高低，氮气、氧气等在下层，氢气、氦气等在顶层，现在证明并非如此。整个大气层由上到下乃是混杂一体，而高层大气主要由氮氧气所构成，因为其中的氦气和氢气在太阳光的作用之下都已分解了。
在空气中还存在着大量的电子，中子，质子及其他等等。至今人们还不十分了解这些粒子对大气性质有何影响。但是已经知道这些粒子的变化影响到大气的带电量，因而对于无线电波反射有着很大的影响。太阳光对于地球及整个大气层有着重大的意义。太阳光中含有巨量的，取之不尽的能。由于太阳照射的结果，使大气中形成了许多具有不同特性的层。
过去曾认为气温愈高愈冷。事实上这只是在一定的程度上是对的。在对流圈中，由底到顶，气温可以下降摄氏五十五度的程度。但是由二十公里再往上去，气温就很快的上升，这是因为在臭氧层中储存了大量的太阳热能。过了臭氧层以后，气温又急剧下降，直到进入离子圈，气温又逐渐不断上升起来。