大气的结构
大气上界
大气按其物理性质来说是不均匀的,特别是在铅直方向变化急剧。在很高的高度上空气十分稀薄,气体分子之间的距离很大。在理论上,当压力为零或接近于零的高度为大气顶层,但这种高度不可能出现。因为在很高的高度渐渐到达星际空间,不存在完全没有空气分子的地方。气象学家认为,只要发生在最大高度上的某种现象与地面气候有关,便可定义这个高度为大气上界。因此,过去曾把极光出现的最大高度(1200km)定为大气上界。物理学家、化学家则从大气物理、化学特征出发,认为大气上界至少高于1200km,但不超过3200km,因为在这个高度上离心力以超过重力,大气密度接近星际气体密度。所以在高层大气物理学中,常把大气上界定在3000km。
2 大气质量
大气高度虽然不易确定,大气质量却可以从理论上求得。假定大气是均质的,则大气高度约为8000m,整个大气柱的质量为 m0=p0
H
=1.125×10-3×8×105
=1013.3g/cm2
p0为标准情况下(T=00,气压为1013.25hPa)大气密度。
(二) 大气压力
气压定义从观测高度到大气上界上单位面积上(横截面积1cm2)铅直空气柱的重量为大气压强,简称气压。地面的气压值在980~1040hPa之间变动,平均为1013hPa。气压有日变化和年变化,还有非周期变化。气压非周期变化常与大气环流和和天气系统有关,且变化幅度大。
气压日变化,一昼夜有两个最高值(9~10时,21~22时)和两个最低值(3~4时,15~16时)。热带的日变化比温带明显。赤道地区气压年变化不大,高纬地区较大;大陆和海洋也有显著差别,大陆冬季气压高,夏季最低,而海洋相反。
3气压的垂直分布
气压大小取决于所在水平面的大气质量,随高度的上升,大气柱质量减少,所以气压随高度升高而降低。其一般情况如图所示:
在气压相同条件下,气柱温度愈高,单位气压高度差愈大,气压垂直梯度愈小;在相同气温下,气压愈高单 位气压高度差愈大,气压垂直梯度愈大。
(三) 大气分层
按照分子组成,大气可分为两个大大层次,即均质层和非均质层。均质层为从地表至85km高度的大气层,除水汽有较大变动外,其组成较均一。85km高度以上为非均质层,其中又可分为氮层(85~200km)、原子氧层(200~1100km)、氦层(1100~3200km)和氢层(3200~9600km)按大气化学核物理性质,非均质层可分为光化层和离子层。光化层具有分子、原子和自由基组成的化学物质,其中包括约在20km高度处03浓度最大处的臭氧层。离子层包含大量离子。又反射无线电波能力。从下而上,又分为D、E、F1、F2和G层。在气象学中按照温度和运动情况,将大气圈分为五层
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