地球的大气层有多少米?看似简单的问题,却很少有人能准确回答

来源:凤凰新闻   发布时间:2019-09-26 17:23:12 
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大气层虽然看不见,也不摸着,但是它的存在却跟地球上所有的生物息息相关。大气层的作用不光是给我们提供可以呼吸的气体,它还可以起到比如保持地球的温度、维持生命物质的循环、阻挡各种宇宙射线、燃烧来袭的陨石……等等重要的作用。

我们都知道,大气层其实就是包裹着地球的一层厚厚的混合气体,既然如此,它必定会有一个厚度,那么地球的大气层有多厚呢?或者说,地球的大气层有多少米?

这个看似简单的问题,却很少有人能准确回答,这是因为大气层的密度并不是一成不变的,它会随着高度的增加而减少,也就是说,大气层与外太空是没有明显的分界线的。正因为这个原因,在大多数的情况下,人们对地球大气层的高度的定义都比较模糊。

(上图为美国物理学家西奥多.冯.卡门)

在上个世纪,美国物理学家西奥多。冯。卡门曾经指出,因为在海拔大约10万米的位置,空气就会因为太过稀薄而不能给飞行器提供飞行的升力,所以这个位置就可以看成是大气层与外太空的分界线。

这条分界线被命名为“卡门线”,后来被人们广泛采纳。所以说,通常情况下我们都可以简单地认为大气层的厚度为10万米。顺便讲一下,在地球上看到的那些美丽的极光,就产生于“卡门线”附近。

但从严格意义上来讲,在地球上空,只要空气的平均密度高于宇宙空间的平均值,那么这个位置就还是应该认为是大气层。而在“卡门线”以外,还是有空气存在的,只是非常稀薄而已,所以从这方面来讲,大气层的厚度就应该再向外扩展。

上图为地球大气层的简单结构图,我们可以看到,大气层的最外层是“散逸层”。在这里,大气层中的氢原子和氦原子源源不断地向宇宙空间逃逸,从而形成一层极为稀薄的大气。

科学家发现,“散逸层”外围的氢原子和氦原子,会在太阳的远紫外线辐射的作用发出微弱的辐射,这使地球看上去像是拥有一个类似太阳的“日冕”一样的结构,所以他们将这片区域命名为“地冕”。

因此我们可以得出,严格意义的大气层边界,就应该是“地冕”的边界,我们只需要通过对“地冕”中的辐射现象进行观测,就可以得到大气层边界的准确数据。

1995年,由NASA和欧洲航天局共同研制的“太阳和太阳风层探测器”(简称SOHO)发射升空,除了观测太阳以外,这个探测器也肩负着观测“地冕”的重要任务。

时至今日,通过对SOHO多年来收集到的“地冕”数据的分析,科学家们最终得出了“地冕”的边界为距离地球表面63万公里的位置,也就是说,地球的大气层总共有6.3亿米

按照这个定义来讲,地球的大气层比大多数人想象中的厚多了,甚至连月球都被包裹在地球的大气层之中,这也意味着,到今天为止,我们人类从来没有离开过地球的范围!


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