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超越對流層

對流層,源于希臘語的tropo,意為“變化”或“轉彎”,其特點不僅在于對流層內天氣多變,還在于對流層內的熱量會隨著高度的增加而流失。對流層再往上一層,即平流層,則具有完全相反的熱現象:隨著平流層高度的增加,溫度也隨之升高。那里一定有什么東西在吸收能量,增加空氣分子的振動率。其起因是什么?平流層是臭氧層的所在地,臭氧層充滿了高濃度的三原子臭氧分子(O3),幾乎可以全部吸收太陽光中最有害的紫外線。一個紫外線光子攜帶的能量剛好足以分解臭氧分子,將O3變成O2+O。奇怪的是,同樣的紫外線會分解O2,留下O+O,讓每個O原子與游離的O2分子重新結合,恢復失去的臭氧:

O3+UV→O2+O

O2+UV→O+O

O+O2→O3

換句話說,臭氧層在分子裂解和重新形成的湍流舞蹈中與太陽的紫外線通量保持平衡。如果沒有這個保護層,太陽的紫外能量會對地球表面任何生物的DNA(脫氧核糖核酸)造成難以言喻的傷害。

再往上一層是中間層,流星體在這里燃燒,形成耀眼的流星。再上面是熱層,國際空間站(ISS)和數以千計的衛星通過熱層環繞地球運行。熱層的密度只有海平面空氣的百萬分之一,但它承載著最多的太陽活動。這一層是美麗的北極光和南極光的家園。

月球升出了橙色的對流層,也就是地球大氣層最低、密度最大的部分。

對流層的盡頭是對流層頂,也就是橙色和藍色大氣層的分界線

熱層之所以如此命名——thermo,這個詞源于希臘語中的“熱”——是因為從某種意義上說,熱層是最熱的一層。我們通過分子振動來測量溫度,通過將所有駐留分子的振動能量相加來測量熱量。分子在上層的振動速度最快,但這些分子非常稀疏,幾乎無法附著于人體。事實上,你如果不先穿上太空服就進入熱層,很可能在感受到明顯的溫暖之前就會因缺氧而窒息。

熱層外圍是外逸層,它是我們大氣層的最后一層,也是最外層,其范圍遠遠超過了其他所有區域的總和,只包含微量的大氣分子。

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