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扫帚星横扫天空2（第2页）

全部地球大气质量的99．999％以上，集中在地球周围高度低于100千米左右的空间内，因此，也可以说地球的大气圈就是包围地球的空气层。我们人类就是住在这个空气层里面的地球上，颇有点像栖息在海底的鱼类。这就是说，我们人类离不开空气，就像鱼类离不开海水一样；我们人类习惯于承受空气压力就像鱼类承受海水压力一样。

尽管空气很轻，但由于压在地面上的空气层这样厚，空气的分量就相当可观了。在海平面这样的高度上，1升干燥空气的质量约为1．3克，而压在这里每平方米面积上的空气，从上到下，总共约重10吨!

地势升高，压在上面的空气层减薄，空气的密度也相应变小，在5千米的高度，1升干燥空气的质量只有0．7克左右。地面承受的大气压力相应地减轻，仅比海平面上所受的大气压力的二分之一稍多一点。不过，这种空气的密度和压力还能为人类所忍受，再往高处去，空气越发稀薄，气压越发降低，人类就很难长期在那里居住。比如说，登山运动员攀登海拔8848米高的珠穆朗玛峰，在达到一定高度以后，因大气中氧气奇缺，就必须吸入自己携带的氧气，正是这个道理。

空气能进行对流的大气的最底层——对流层，同我们的生活关系最为密切。它下贴地面，厚度约在8—16千米之间，地球南北两极地区的大气层较薄，赤道一带较厚，在它们中间的地区，厚度则处于中等。

对流层所占空间不大，但占有地球大气全部质量的75％左右，并含有将近13万亿吨水蒸气和以云雾等状态悬浮在大气中的水；在对流层之外的大气中，几乎就不含什么水分了。

对流层的底部，高度在5千米以下的一带，空气稠密，适于人类呼吸。特别是对流层中那些水分，约有90％集中在这里。

风云雷电、雨雪冰霜、寒潮热浪等的天气变化，都发生在对流层中，尤其是集中在它的底部。

在对流层以上，直到50千米的高度，是空气水平对流的大气中层——平流层。这一层次中水分极少，天气总是晴朗的，气流也很平稳。所以，当喷气式飞机越过对流层进入平流层以后，不管下面是什么天气，这里仍是晴空万里，机舱安稳得使人感觉不出飞机在动。平流层的气流运动比对流层弱，所以，从表面上看起来显得比较平静，实际上那里的大气还是在不断地运动和变化，并能对对流层中的天气现象产生影响。

在平流层以上，地球的大气还可以再分出若干层次，不过这些层次与我们人类的直接关系不太大就是了。

这些层层包围地球的大气，为我们人类在地球上创造了一个舒适而安全的环境。

那些贴近地面、含有水分并夹杂有许多尘埃的稠密空气，具有吸热保暖的作用。它们既可以拦截一部分太阳辐射来的热，使地面上不致在受到阳光照射时酷热不堪；又可阻挡地面的热向外散失，使那里在没有阳光照射时也不致很冷。月球和水星缺少这种条件，所以热起来可以热到二百多摄氏度，冷起来又可冷到零下一百多摄氏度。

在对流层上部，随着高度的增加，空气逐渐稀薄，所含水分和尘埃也逐渐减少，吸热保暖的作用也相应地减弱，加上在高空中从地面得到的热比在低处得到的要少得多以及其他一些因素，出现离地面愈高的地方气温愈低的这种变化。高山上的气温总是低于附近的平地，著名的避暑胜地庐山牯岭，7月平均气温是22．6℃，而山下的九江盆地的气温则高达29．6℃。我国西部许多高山顶上，还冷到了终年积雪的程度。但是这种气温随高度增加而降低的现象，在高度增加到进入平流层后就中断了。在平流层中，气温上下一致，因此过去曾把平流层叫做“同温层”。

空气分子以及悬浮在空气中的**和固体微粒，如微小的水滴和尘埃，能使一部分太阳射来的光线发生折射或反射，改变前进的方向，四散分开。太阳光本是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色的光混合在一起的，其中蓝色光、青色光和紫色光较易被空气散射开来，而又以蓝色光散射得最多，我们常见天空呈现蓝色，就是这种阳光散射的效果；越过具有散射作用的稠密空气层，那里看到的天空就成为黑洞洞了。如果没有空气，地面上阳光不能直接照射到的地方，白天也会伸手不见五指。

早在半个世纪以前，探测者乘坐气球探空就已发现，随着气球的上升，所见到的天空颜色逐渐加深，以淡蓝、深蓝、紫色、紫黑直到成为黑色。一位目击者描绘他在18千米的高度上，看到上面的天空“犹如黑色的丝绒，略带深蓝之色”。

稀薄的大气，不能挡住阳光，使它散射形成有色的天空，却能阻挡那些来自天外、以高速冲向地球的固体碎屑，使它们中的绝大多数因与这些大气摩擦，产生高热，在100～200千米的高空，化为流星消逝。只有极少数“天外来客”能穿越大气层，坠落到地面上成为陨石或陨铁；它们的体积已因熔化碎裂而大大缩小，坠落速度也随之减慢，所以，一般不会在地面上造成灾害。例如1976年坠落在我国吉林省的陨石雨，就是大块陨石爆炸后的产物。

如果没有大气的保护，地球早就被那些高速冲来的石块、金属块砸出许多坑坑洼洼来了，地球就会像月球、火星表面那样堆满了粉尘和沙砾。

如果没有大气保护，地面上的生物还会被太阳辐射来的过多的紫外线所杀死。紫外线的绝大部分为大气中的臭氧所吸收，剩下的部分可以杀菌，但不伤人，对我们不仅无害，而且有益。这些臭氧主要分布在15～50千米高空的大气层中，这里被称为臭氧层。地球的大气中，还含有一些由气体分子分解出来的带电粒子。它们的出现，主要由于在紫外线的作用下，气体分子产生了被称为电离的分解过程。在离地面60千米的高度以上、1000千米的高度以下的空间里聚集的带电微粒较多，所以这个空间层次被称为电离层。

电离层有挡住无线电波中的短波使它折回地面的作用，假使没有它，这些无线电波就会逃到太空中去，我们便收听不到电台的短波广播，也无法进行无线电通讯了。

地球的大气，是人类时刻不可缺少的。正是因为如此，人们在宇宙中航行时，要在飞船的密封舱中装进足够的空气，或者注入适量的纯氧，以保持舱中有一个使人能正常呼吸的环境。

宇航员登上月球或在太空中行走时，是靠密封的“宇宙服”得到人体所需要的气压和新鲜空气的。

二氧化碳和臭氧

大气家族中还有一些含量很少而且变化不定的气体成分，如二氧化碳、臭氧、氮氧化物、甲烷、二氧化硫等等，这些微量气体与人类的关系相当密切，这里介绍最引人注目的两种。

二氧化碳是煤炭、石油、天然气等化工燃料燃烧时的副产品，人类和动植物在新陈代谢过程中也呼出大量二氧化碳。大气中的二氧化碳，对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的，因而地表能受到太阳辐射而增温；另一方面，二氧化碳对从地表射向太空的长波辐射，特别是对红外辐射有强烈的吸收作用。二氧化碳这种使短波进入而阻止长波逸出的单向阀门作用，有些类似温室玻璃的作用，所以习惯上称为“温室效应”，更确切些则应称为“大气效应”。在全球变暖的气候研究中，这些具有温室效应的气体被统称为“温室气体”。

二氧化碳的温室效应使它在控制全球气候方面有举足轻重的作用。另一方面，它是绿色植物光合作用产生碳水化合物中碳的来源，从而提供了所有动植物生活的基础。

二氧化碳在大气中的平均含量约为万分之三（按体积算），但这个含量一直在变化着。自1850年以来，由于人类活动，大气中的二氧化碳含量从290ppm（ppm表示百万分之一）增至360ppm。其中，有确切记录的是根据1957～1958国际地球物理年计划而建立的两个大气二氧化碳监测站的监测结果，一个站是夏威夷群岛的冒纳罗亚高山站，另一个是南极站。由这两个站的监测记录可以看出，大气中的二氧化碳含量在有规律地逐年增长，刚开始的增长率为0．7ppm／年，而70年代末期已达到1．4ppm／／年，80年代末则达到极大值为1．8ppm／年。

对于二氧化碳含量的增长，一般都归因于工业化程度提高和使用化石燃料增加的结果。但现在也有证据表明，世界范围内由于人工采伐、农田扩大等原因使森林面积减少，从而使碳的贮存库减少，这也是大气中二氧化碳含量增加的一个重要因素。

对二氧化碳含量增长所带来的后果，人们也进行了种种模拟估算。当二氧化碳含量比现在增加一倍时，估算的结果是，使极冰融化，水位升高，从而使一些海拔较低的大陆被淹没，世界气候将变暖，导致干旱地区扩大，严重影响农业生产。由此而引起的气候问题已引起人们的普遍关注。

臭氧是一种无色而有特殊臭味的气体。在近地层中，汽车尾气、森林火灾、火山爆发、自然闪电、人工放电以及核爆炸等，均会产生臭氧。但大气中臭氧的主要来源还是太阳紫外线辐射的作用。

在高层大气中，氧分子经太阳紫外线辐射的作用而离解为氧原子，这种氧原子在第三种分子的介入下与氧分子碰撞而结合成臭氧分子。

由于太阳紫外辐射离地面越高处越强，大气密度离地面越高处越小，因此，就形成了20～25公里高度上的臭氧含量出现极大值，这就是臭氧层。一般臭氧层的界限可取为15～50公里高度。

臭氧在大气中的含量很少。形象些说，如果把单位面积上的大气柱变换到约8000米的高度，那么臭氧层则仅占3毫米厚。尽管臭氧层如此薄，但它的作用却不容忽视。

臭氧能够强烈吸收太阻紫外辐射，使得波长短于0．3微米的紫外辐射几乎不能到达地面。这种太阳紫外辐射对生物有很大的影响，它的数量过多，会危害人和动物的生命，妨碍植物生长，所以，如果大气中一旦失去了臭氧层，则一切生物都将被太阳紫外辐射所伤害。

如前所述，近年来超音速飞机的频繁飞行、农业肥料和工业氟利昂冷冻剂的大量使用都将使臭氧减少，从而破坏大气臭氧层，这种自毁家园的行为已受到广泛的重视。另一方面，一种气象战的想法也由此产生，即用人工方法使臭氧层暂时产生一个空隙，让太阳紫外辐射穿过空隙投射到敌方进行杀伤。