並不是越高越冷：珠穆朗瑪峰氣溫很低，但大氣層上部溫度卻很高

珠穆朗瑪峰，峰高勢偉，峰頂的最低氣溫常年在零下三四十攝氏度；宇航員出艙身著笨重的太空服或許是為著保暖保壓；海拔每升高1000米,氣溫下降6攝氏度，生活中一系列的現象給人以印象和經驗：海拔越高越冷。其實，它是有前提的，它在大氣的對流層是對的。如果我們著眼於整個大氣層，這個結論是錯誤的。

（地球的大氣層到底有多厚呢?大氣層的厚度大約在1000千米以上，但沒有明顯的界限）

其實，運載火箭在從啟動到垂直穿越大氣層的十幾秒內，經歷了溫度降低——溫度升高—— 溫度再降低——度再升高的複雜變化過程。

我們通常所說的大氣是指包圍在地球表面並隨地球旋轉的空氣層。

我們通常說，地球是人類賴以生存的「家園」，大氣層是這個「家園」的保護傘，沒有了它，人類將無法生存。那麼，面對太陽這顆「宇宙核彈」，保護傘是如何興利除害的呢？

根據大氣的熱狀態，大氣層自地球海平面向上分為對流層、平流層、中間層和熱層。每一層的溫度特點反映出了該層的保護作用。

下面我們層層剖析，看大氣層如何巧奪天工為人類營造出適宜生存的環境的。

1。對流層

對流層是大氣的最低層，平均厚度12km。該層的顯著特點是：氣溫隨高度升高而遞減，大約每上升100 m，溫度降低0.6℃。

說的形象一點，對於進入對流層的陽光，已經是大氣層經過層層過濾滿足人類需求的「核爆炸」成品了。下一步的工作，只不過是通過調節氣候讓人類生活的更加滋潤。

「氣溫隨高度升高而遞減」是怎樣形成的呢？

其中有兩個重要的參與因素：地表和大氣總質量的3／4以上的空氣。

地表以及地表附近的高密度空氣（氮、氧、等分子，主要是水分子、二氧化碳分子吸收長波熱輻射。下同）是貯存熱能的容器，吸收太陽輻射熱，也向外輻射熱能，使得地表溫度相對穩定。

為了此目的，它們（地表以及地表附近的高密度空氣）也採取了空氣對流的方式經常進行全球對流層範圍內的熱交換，條件適宜，演繹雲、雨、雪、雹等天氣。

正是由於它們（地表以及地表附近的高密度空氣）的存在吸收太陽輻射熱，導致地表附近的高密度空氣溫度高，而對流層下面的低密度空氣分子、塵埃等沒有那樣好的吸熱環境，吸收到太陽的熱量少，所以溫度底。

以上是對「氣溫隨高度升高而遞減」 問題的回答。

對流層和人類的關係最密切，也正因為如此，人們容易把對流層誤解成整個的大氣層 。

對流層的高度是大自然選擇的結果。因為對流發生無法企及的那個高度，當然就不屬於對流層了。

附加材料1：人們對氮氣的作用認識沒有氧氣、二氧化碳深刻

由於環保理念的加深，空氣質量更加引人關注。引人關注的其中一個原因，就是通過呼吸器官直接感觸，因而，氧氣、二氧化碳在生物界的循環知識得到科普；儘管氮氣以占居大氣78%的高比例雄踞榜首，僅僅帶來的是數字的震撼，而對其在自然界、生物體內的循環作用的認識顯得蒼白，其中不乏氮元素的作用是隱性、深奧的原因。

正是21%的氧氣與大約78%氮氣的混合（空氣）被人吸入，恰好與生命所需匹配（大自然演化的結果）。其中有氮氣的功勞吧。

空氣中含有大約78%的氮氣，是參與自然界、生物體循環氮元素的「原材料倉庫」。氮是生命的基礎，氮是許多生物過程的基本元素；它存在於所有組成蛋白質的氨基酸中，是構成諸如DNA等的核酸的四種基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用於製造可進行光合作用供植物生長的葉綠素分子，而動物通過食物鏈以獲取生命所需氮元素。

附加材料2： 一則有意思的有關大氣中氮氣的討論

網友：既然大氣中氮氣含量78%如此高於氧氣21%，為何人類不是進化成利用氮氣呼吸呢？

從不同的角度都可以回答該問題。

網友1回答：氮氣化學性質沒有氧氣活潑，難於勝任。

網友2回答：地球上70%的水，人類就是沒有進化為魚類，但是，人類生存的環境決定於70%的水。

網友3回答：人類適應了氧氣21%的空氣，氮氣的比例發生變化，意味著自然界均衡遭到破壞，後果是大災難——所有生物體更新換代。

網友4回答：

人們過多的關注了自身直接的需要，於是把人、植物、氧氣、二氧化碳的循環看的突出。人自私的一面，導致目光短淺，把間接的需求給忽略了，把氮氣的作用沒有認識到位！

缺乏全局觀念造成了誤區！其實，就「呼吸」話題談氮氣有遷就嫌疑。

站在植物的角度，豈能夠「讓馬兒跑不給馬兒吃草」？植物為了人類而活著，植物的光合、生長都需要氮養分！

植物是在食物鏈下端，它們需要更多的的「食物」，於是，大自然給了植物78%的氮氣，給了動物21%的氧氣。

而人體蛋白質合成離不開氮（元素），需要從食物中攝取，素食、肉食哪兒來？

氮為什麼沒有「磷、鉀」那樣的以地礦形態存在，因為如果那樣，氮的利用價值發揮的不充分，無需多言。

人活著需要呼吸，也同樣需要食物來源，所以大自然給了78%的氮氣、21%的氧氣，從深層次上講，這是大自然對人類的偏袒！這是大自然的神來之筆！

當然這是我們的讚美之詞。真正的原因就是物競天擇、適者生存，存在就是合理。大自然設計無需電腦，同理，保持大自然生態用電腦計算意味著悲哀。

2。平流層

平流層位於離地表10~50公里的高度。平流層的空氣比較穩定，大氣是平穩流動的，故稱為平流層。

該層的顯著特點是： 溫度隨高度增加而升高。底部－55℃左右，上部氣溫約升到0攝氏度以上。

是由於大氣中的臭氧主要集中在這一層， 臭氧能吸收大量太陽紫外線，從而使氣溫升高。

另一個方面，平流層的臭氧具有吸收紫外線功能，保護地球上所有生物的生存和地表免於受陽光中強烈的紫外線致命的侵襲。

由於下層的對流影響不到，而且本層上部溫度高，所以不會形成對流，從而決定了本層氣流運動相當平穩——以水平運動為主。現代民用航空飛機可在平流層內飛行。

3。 中間層

從大約50到85公里高度為中間層。其主要特徵：氣溫隨高度增高而迅速降低。

中間層大約0℃，頂界氣溫降至－83℃～－113℃。

因為該層臭氧含量極少，不能大量吸收太陽紫外線；同時，在該層中，儘管氮氣、氧氣含量少，可是，而氮、氧能吸收的短波輻射大部分被上層大氣所吸收，故氣溫隨高度增加而遞減。

4。熱層

從85km到約500km稱為熱層。 這一層溫度隨高度增加而迅速增加，晝夜變化很大。據探測，在300公里高度上，氣溫可達1000℃以上。晚上太陽平靜期有200℃。

這一層大氣密度很小，空氣處於高度電離狀態。由於空氣密度小，在太陽紫外線和宇宙射線的作用下，氧分子和部分氮分子被分解，並處於高度電離狀態。

由於所有波長小於0.175微米的太陽紫外輻射都被該層的電離離子所吸收，從而使其增溫。衛星和流星在這一高度飛過，極光則在這一高度閃耀。

5。逃逸層

500千米以上是外大氣層，這一層的頂也就是地球大氣層的頂。該大氣層稱為逃逸層。氣溫也隨高度增加而升高。比熱層的溫度更高。

人類大部分的航天活動都是在逃逸層之內（或之外）進行的。可知，在此領域出艙活動的宇航員的宇航服其中之一空調設備一定是在製冷模式上工作。

逃逸層空氣極為稀薄，其密度幾乎與太空密度相同。這層空氣（以氫原子和氦原子為主要成分）在太陽紫外線和宇宙射線的作用下，大部分分子發生電離。

由此可見，大氣層與星際空間是逐漸過渡的，並沒有截然的界限。

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