电离层
定义:是地球大气的一个电离区域。60公里以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态,电离层是部分电离的大气区域,完全电离的大气区域称磁层。也有人把整个电离的大气称为电离层,这样就把磁层看作电离层的一部分。大约距地球表面10~80公里。散逸层在暖层之上,为带电粒子所组成。
特点:除地球外,金星、火星和木星都有电离层。电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域,其中存在相当多的自由电子和离子,能使无线电波改变传播速度,发生折射、反射和散射,产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。
在电离作用产生自由电子的同时,电子和正离子之间碰撞复合,以及电子附着在中性分子和原子上,会引起自由电子的消失。大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵,以及气体本身的扩散等因素,引起自由电子的迁移。在55公里高度以下的区域中,大气相对稠密,碰撞频繁,自由电子消失很快,气体保持不导电性质。在电离层顶部,大气异常稀薄,电离的迁移运动主要受地球磁场的控制,称为磁层。
电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示。但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布。电子密度(或称电子浓度)是指单位体积的自由电子数,随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关。中间层以上,到离地球表面500公里,叫做“热层”。在这两层内,经常会出现许多有趣的天文现象,如极光、流星等。
外层
外层(Exosphere),又名散逸层,热层顶以上是外大气层,延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高,可达数千度;大气已极其稀薄,其密度为海平面处的一亿亿分之一。外大气层也叫磁力层,它是大气层的最外层,是大气层向星际空间过渡的区域,外面没有什么明显的边界。在通常情况下,上部界限在地磁极附近较低,近磁赤道上空在向太阳一侧,约有9~10个地球半径高,换句话说,大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。通常把1000公里之内,即电离层之内作为大气的高度,即大气层厚1000公里。
大气对地面的保温作用
大气层就好像是一条毛毯,均匀地包住了整个地球,使整个地球就好象处在一个温室之中。白天灼热的太阳发出强烈的短波辐射,大气层能让这些短波光顺利地通过,而到达地球表面,使地表增温。晚上,没有了太阳辐射,地球表面向外辐射热量。因为地表的温度不高,所以辐射是以长波辐射为主,而这些长波辐射又恰恰是大气层不允许通过的,故地表热量不会丧失太多,地表温度也不会降得太低。这样,大气层就起到了调节地球表面温度的作用。这种作用就是大气的保温作用。
大气削弱作用
当太阳辐射通过大气层到达地面的过程中,由于大气对它有一定的吸收、散射和反射作用,使到达地面的总辐射有明显削弱,特别是波长短的辐射能削弱显著,这种现象称为大气削弱作用或衰减作用。
吸收作用:大气对太阳辐射的吸收具有选择性。对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收红外线,平流层中的臭氧吸收紫外线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光部分吸收很少,绝大部分的太阳辐射能量能够到达地面!
反射作用:主要是大气中的云层和颗粒较大的尘埃会将一部分太阳辐射反射到宇宙中去,这种反射无选择性。云层越厚,反射作用越强。夏季,多云的白天气温不高,就是这个原因。
散射作用:空气分子和微尘把太阳辐射向四面八方散射开来,是一部分太阳辐射不能到达地面,从而削弱了太阳辐射。大气对太阳辐射的散射所用具有选择性。晴朗的天空呈现蔚蓝色,日出前的黎明、日落后的黄昏以及阴天时天空仍是明亮的,都是大气散射的结果。
(编辑:chuhaoyue)
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