大气层分为几层

大气特殊垂直的“五层楼”结

构

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大气特殊垂直的“五层楼”结构

就整个地球来说，愈靠近核心，组成物质的密度就愈大。

大气圈是地球的一部分，若与地球的固体部分相比较，密度

要比地球的固体部分小得多，全部大气圈的重量大约为

5×10万吨，还不到地球总重量的百分之一；以大气圈的高

层和低层相比较，高层的密度比低层要小得多，而且越高越

稀薄。假如把海平面上的空气密度作为1，那么在240公里

的高空，大气密度只有它的一千万分之一；到了1600公里

的高空就更稀薄了，只有它的一千万亿分之一。整个大气圈

质量的90％都集中在高于海平面16公里以内的空间里。再

往上去当升高到比海平面高出80公里的高度，大气圈质量

的99.999％都集中在这个界限以下，而所乘无几的大气却占

据了这个界限以上的极大的空间。

探测结果表明，地球大气圈的顶部并没有明显的分界线，而

是逐渐过渡到星际空间的。高层大气稀薄的程度虽说比人造

的真空还要“空”，但是在那里确实还有气体的微粒存在，

而且比星际空间的物质密度要大得多，然而，它们已不属于

气体分子了，而是原子及原子再分裂而产生的粒子。以

80-100公里的高度为界，在这个界限以下的大气，尽管有稠

密稀薄的不同，但它们的成分大体是一致的，都是以氮和氧

分子为主，这就是我们周围的空气。而在这个界限以上，到

1000公里上下，就变得以氧为主了；再往上到2400公里上

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下，就以氦为主；再往上，则主要是氢；在3000公里以上，

便稀薄得和星际空间的物质密度差不多了。

自地球表面向上，大气层延伸得很高，可到几千公里的高空。

根据人造卫星探测资料的推算，在2019-3000公里的高空，

地球大气密度便达到每立方厘米一个微观粒子这一数值，和

星际空间的密度非常相近，这样2019-3000公里的高空可以

大致看作是地球大气的上界。

整个地球大气层象是一座高大的而又独特的“楼房”，按其

成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化，世界气

象组织把这座“楼”分为五层，自下而上依次是：对流层、

平流层、中间层、暖层和散逸层。

对流层是紧贴地面的一层，它受地面的影响最大。因为地面

附近的空气受热上升，而位于上面的冷空气下沉，这样就发

生了对流运动，所以把这层叫做对流层。它的下界是地面，

上界因纬度和季节而不同。据观测，在低纬度地区其上界为

17-18公里；在中纬度地区为10-12公里；在高纬度地区仅

为8-9公里。夏季的对流层厚度大于冬季。以南京为例，夏

季的对流层厚度达17公里，而冬季只有11公里，冬夏厚度

之差达6公里之多。

在对流层的顶部，直到高于海平面50-55公里的这一层，气

流运动相当平衡，而且主要以水平运动为主，故称为平流层。

平流层之上，到高于海平面85公里高空的一层为中间层。

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这一层大气中，几乎没有臭氮，这就使来自太阳辐射的大量

紫外线白白地穿过了这一层大气而未被吸收，所以，在这层

大气里，气温随高度的增加而下降的很快，到顶部气温已下

降到-83℃以下.由于下层气温比上层高,有利于空气的垂直

对流运动,故又称之为高空对流层或上对流层.中间层顶部

尚有水汽存在,可出现很薄且发光的“夜光云”，在夏季的

夜晚，高纬度地区偶尔能见到这种银白色的夜光云。

从中间层顶部到高出海面800公里的高空，称为暖(热)层，

又叫电离层。这一层空气密度很小，在700公里厚的气层中，

只含有大气总重量的0.5％。据探测，在120公里高空，声

波已难以传播；270公里高空，大气密度只有地面的一百亿

分之一，所以在这里即使在你耳边开大炮，也难听到什么声

音。暖层里的气温很高，据人造卫星观测，在300公里高度

上，气温高达1000℃以上。所以这一层叫做暖层或者热层。

暖层顶以上的大气统称为散逸层，又叫外层。它是大气的最

高层，高度最高可达到3000公里。这一层大气的温度也很

高，空气十分稀薄，受地球引力场的约束很弱，一些高速运

动着的空气分子可以挣脱地球的引力和其它分子的阻力散

逸到宇宙空间中去。根据宇宙火箭探测资料表明，地球大气

圈之外，还有一层极其稀薄的电离气体，其高度可伸延到

22019公里的高空，称之为地冕。地冕也就是地球大气向宇

宙空间的过渡区域。人们形象地把它比作是地球的“帽

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子”。

此外，还可以把整个大气看成是一座别致的“两层小楼”。

这种“两层楼”的设计又是以大气的不同特征为根据的。

第一，按着大气的化学成分来划分。这种划分是以距海平面

90公里的高度为界限的。在90公里高度以下，大气是均匀

地混合的，组成大气的各种成分相对比例不随高度而变化，

这一层叫做均质层。在90公里高度以上，组成大气的各种

成分的相对比例，是随高度的升高而发生变化的，比较轻的

气体如氧原子、氦原子、氢原子等越来越多，大气就不再是

均匀的混合了，因此，把这一层叫做非均质层。

第二，是按着大气被电离的状态来划分，可分为非电离层和

电离层。在海平面以上60公里以内的大气，基本上没有被

电离处于中性状态，所以这一层叫非电离层。在60公里以

上至1000公里的高度，这一层大气在太阳紫外线的作用下，

大气成分开始电离，形成大量的正、负离子和自由电子，所

以这一层叫做电离层，这一层对于无线电波的传播有着重要

的作用。