宇宙发现之旅:从地球出发,直抵浩瀚宇宙的边缘
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超越对流层

对流层,源于希腊语的tropo,意为“变化”或“转弯”,其特点不仅在于对流层内天气多变,还在于对流层内的热量会随着高度的增加而流失。对流层再往上一层,即平流层,则具有完全相反的热现象:随着平流层高度的增加,温度也随之升高。那里一定有什么东西在吸收能量,增加空气分子的振动率。其起因是什么?平流层是臭氧层的所在地,臭氧层充满了高浓度的三原子臭氧分子(O3),几乎可以全部吸收太阳光中最有害的紫外线。一个紫外线光子携带的能量刚好足以分解臭氧分子,将O3变成O2+O。奇怪的是,同样的紫外线会分解O2,留下O+O,让每个O原子与游离的O2分子重新结合,恢复失去的臭氧:

O3+UV→O2+O

O2+UV→O+O

O+O2→O3

换句话说,臭氧层在分子裂解和重新形成的湍流舞蹈中与太阳的紫外线通量保持平衡。如果没有这个保护层,太阳的紫外能量会对地球表面任何生物的DNA(脱氧核糖核酸)造成难以言喻的伤害。

再往上一层是中间层,流星体在这里燃烧,形成耀眼的流星。再上面是热层,国际空间站(ISS)和数以千计的卫星通过热层环绕地球运行。热层的密度只有海平面空气的百万分之一,但它承载着最多的太阳活动。这一层是美丽的北极光和南极光的家园。

月球升出了橙色的对流层,也就是地球大气层最低、密度最大的部分。

对流层的尽头是对流层顶,也就是橙色和蓝色大气层的分界线

热层之所以如此命名——thermo,这个词源于希腊语中的“热”——是因为从某种意义上说,热层是最热的一层。我们通过分子振动来测量温度,通过将所有驻留分子的振动能量相加来测量热量。分子在上层的振动速度最快,但这些分子非常稀疏,几乎无法附着于人体。事实上,你如果不先穿上太空服就进入热层,很可能在感受到明显的温暖之前就会因缺氧而窒息。

热层外围是外逸层,它是我们大气层的最后一层,也是最外层,其范围远远超过了其他所有区域的总和,只包含微量的大气分子。