有句话叫:“世界上最远的地方,是我在你身边而你感觉不到我!”没错,当我们躺在草地上,仰望天空的时候,发现我们经常忽视的那些风儿们距离我们那么近,我们却很少关切它们。炎热的时候,我们从日历上看到了夏天;寒冷的时候,我们在饺子里读到了冬天;我们向往“当春乃发生”的盎然,憧憬“秋高气爽”的收获喜悦。然而,我们从来没有停下脚步,静静地思考背后的细节:是什么让风雨雷电降临,是什么躲在云层的背后,是什么让北京的天气和悉尼那么地不一样,是什么在保护我们免于地球外的伤害,又是谁在一刻不停地破坏它们?本章,我们就将带领读者去领略这些常常被忽视的自然资源,解答心中的疑问。
从宇宙里观察我们的地球,除了蓝色星球的感受外,最直观的当属地球外厚厚包裹着的大气层了。地球的大气层是地球生态系统的主要支撑,在地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千千米的大气层。据科学家估算,
美丽的云层
大气质量约6000万亿吨,大气层保护地球免受地球以外的光线(包括紫外线等射线)的伤害,与太阳一起孕育了地球上的各种气象和气候的产生。
大气垂直分层
大气层内的主要成分是氮气,占78%以上;居第二位的气体是氧气,大约占1/5;剩下的是氩气,还有少量的二氧化碳和稀有气体、水蒸气。大气层又被称为大气圈,厚度超过了1000千米,空气密度随着高度而逐渐减小,所以高度越高,空气越稀薄,科学家们根据大气的高度、成分等依据,将大气层分为对流层、平流层、中间层、电离层(热层)和外大气层。
对流层是由于上升气流和下降气流的对流运动形成的,与人类的关系最紧密,最容易被人类所感知。这是因为,对流层处于大气层的最低层,厚度是10~20千米,受地球影响较大,动、植物和人类都生活在这一层中,日常人类所能见到的风、雨、雪等天气现象都是发生在对流层内的。
对流层之上的一层大气,被称为“平流层”,距地表20~50千米,相比对流层,平流层内气流平稳,这里晴朗无云,天气变化很少,适合飞行,又被称为“同温层”,美国空军的B-52“同温层堡垒”轰炸机的名称,就是指大气中的这一层。平流层中的氧分子在紫外线作用下形成臭氧层,是保护地球免受太阳高能粒子直射的屏障。
平流层之上是中间层、热层以及外层大气层,大气层距离我们很远,又是那么地近在咫尺,它的所有都与人类休戚相关。它是人类维持生命的保护神。(www.xing528.com)
大气层为我们提供了赖以生存的氧气,关于这一点想必所有的人都不会反对,即使再无所谓的人,也不可能无视大气层为我们的生命做出的这种贡献,我们相信任何人也不可能离开自己呼吸而生存。科学家在18世纪末,发现了大气层的主要构成氧和氮,其中氮占78%,氧占21%。氧是维持生命的气体,身体通过呼吸就可以获得所需的氧。对地上生物来说,大气层的氧气量是最适中的。要是氧气的成分骤降,我们就会变得昏昏欲睡,最后甚至失去知觉。如果氧气的成分激增,即使森林的嫩枝和青草是湿润的,也会变成高度易燃。氮不单是氧的理想稀释剂,对于维持生命,氮也担任相当重要的角色。所有生物都须要靠氮来维持生命。植物借助闪电作用和一种特别细菌而获得大气层的氮。我们则从食物汲取身体所需的氮。
卫星拍摄的大气层图片
除却这两种主要成分以外,二氧化碳也是我们所不可或缺的养分。大气层除了为我们的鼻子提供了练兵场以外,其实还有更重要的作用。虽然二氧化碳仅占0.03%,但如果缺少了它,植物光合作用就停止。除了光之外,植物还需要二氧化碳才能生长,然后产生果仁、果实、蔬菜,而且二氧化碳也是贮存热能的气体,使我们的行星得以保持暖和。
大气层这个环绕地球的大气圈,高度为80千米上下,重量超过5000万亿吨。大气层在海平面的压力相当于每平方厘米1.03千克。要是没有大气压力,我们就不能生存,因为大气压力防止我们的体液蒸发。简单地说,要是没有了大气压对我们的保护,我们的血液就会沸腾,血管和器官都会破裂,最后的下场可想而知。这就是宇航员为什么会在距离大气层越来越远的地方更倚重宇航服的原因,太空中没有了大气层,不仅仅是没有了空气,更可怕的是那里没有大气压的保护。大气层除了关心我们的鼻子和血压,更加为我们提供了宝贵的“遮阳”服务,如果没有了大气层,白天我们就会跟我们的泳装和太阳镜一起变成一堆碳化物,或许可以作为雕塑放在某个地方展览。
大气层中最主要的遮阳成分是臭氧,另一种大气中的微量气体,它们把来自太阳的紫外线辐射吸收了,保护我们免受紫外线辐射所伤害。这就是为什么科学家对臭氧层空洞那么担心的缘故,试想一下,如果你的遮阳伞破了一个洞,然后是2个、3个,最后会是什么样子呢?遮阳伞可以再买一把,我们去哪里买臭氧层?超市吗?并且,大气层就像是一个储存太阳热量的怀炉,将白天为我们保存的热量散发出来,使得夜晚适合人类生存。
说起保护,不能不谈谈大气层作为一个“保护罩”的作用,赫伯特·里尔的《大气层简介》一书中告诉我们:“每日进入外层大气的外太空固体物质,据估计重量共达数千吨。可是,大多数流星尚未抵达地面已在大气中碎裂。”如果没有大气层,宇宙间的那些小流星、小陨石就会隔三差五地掉进我们的后院里。没有人会喜欢在对着流星许愿的时候,发现拖曳着火焰的流星朝自己飞来。
当你拿着这本书大喊的时候,如果没有大气,你的声音将无法传播,所有的人都会变成聋哑人,那我们的世界会变成什么样?的确,大气层为我们提供了生存的养分和必要的保护,此外呢?它为人类美学的贡献恐怕要远远大于文艺复兴吧?宇航员们在几万米的高空告诉我们:大气各层的颜色令人惊叹,最低的一层是“鲜蓝带白”的对流层,距离地球表面大约16千米。接着是深蓝色的平流层,颜色逐渐加深,最后是漆黑的外太空。大气层的存在使我们能够欣赏万里碧空、茫茫白云、清新雨露以及绚烂的朝日晚霞。于是,我们的诗人和哲学家们才可以自在地仰望星空。
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