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1、有趣的中间层 文晖中学吴澄 一、引论 中间层是指平流层顶到85km左右的大气，它主要由氮气和氧气组成，这一层几乎没有 任何臭氧。 并且它离我们的距离也挺远，因此人们对它的认识也不太多。生活中，几乎不太 有人知道它的存在，更别说特点和有趣现象了。 二、阐述 相对于平流层，中间层的气温会随高度的增加而降低，然而，中间层顶部附近是大气 垂直分布结构内最低温的部分。这是为什么呢？ 在中间层底，高浓度的臭氧会吸收紫外线使平均气温徘徊在-2.5 左右，甚至会达到 0， 但随着高度的增加， 臭氧的浓度也越来越低，所以在中间层顶的平均气温又降至-92.5 的低温。 但是，如果中间层和对流层一样气温随高度的上升
2、而下降的话，那热空气上升，冷空 气下降，是否会形成对流运动呢？ 答案是肯定的，中间层的平均气温递减率都比对流层小，虽有少部分的对流运动产生， 但相对地面而言较为稳定，甚至很少发生高气压和低气压气象。 又因为中间层的大气密度非常低，所以这一层热力构造主要由氧分子和太阳紫外线吸 收而把大气加热，与二氧化碳放出的红外线而冷却两者的平衡去决定。 那么，为什么中间层会与对流层一样上冷下热呢？从位置来看，它的下面是平流层， 上面是暖层，它们有一个共同的特点：它们的气温都随的高度的增加而升高，那，为什么在 中间层就刚好相反呢？ 于是，我这样假设： 中间层下面的平流层中，聚集了臭氧，形成臭氧层，它将一部分的太
3、阳光反射回去， 就像对流层中太阳照到地面，地面将太阳辐射到空气中，下部的空气， 因为吸收了地面辐射 的热，温度较高，而上部的空气没有更多的热量可以吸收，而导致气温较低。 对中间层来说，下部的空气吸收了臭氧反射的太阳光，而上部空气没有更多热量而导 致形成上冷下热的形式。 对此，科学界有两种说法：（1）地面的热量辐射到不了中间层，而它又没有臭氧吸收 热量。氮气和氧气等气体所能吸收的波长更短的太阳辐射，又大部分被上层大气吸收了。 （ 2） 中间层位于平流层顶之上，下面有臭氧加热源，顶部有二氧化碳的辐射冷却，所以其温度随 着高度的升高而下降，类似于对流层的情况，有空气的水平和垂直运动，具有非常强的动力
4、 学风体系。 在中间层，夏季会比冬季处于一个更低的状态。这是因为冬季时，从大气下层的热能 会因大规模波动活跃而被输送到此层。因此，夏季中间层顶的气温可以低至-100以下。如 此低温之下，像夜光云（是一种形成於中间层的云，距地面的高度一般在80km 左右。这种 罕见的云只有在高纬度地区（50-65 ）的夏季才能看见。夜光云看起来有点像卷云，但比它 薄得多， 而且颜色为银白色或蓝色，出现在落日後太阳与地平线夹角在6-15 度之间的时候。 这是非常自然的， 因为时候太早会因为其太薄而看不见，而太迟了它也会落到地球的阴影之 中去。 ）般的特殊薄云也有可能被观测到。而在中间层顶以上的大气所蕴含的原子?分
5、子因受 到太阳的紫外线影响而进行电离，增加了自由电子。 这样地大气进行电离的一层称作电离层， 而当中最底的一层D 层（该层的50-90km 的高度上，只有白天出现的电离层）就位于中间 层顶付近， 即离地面50 至 90 公里的高空， 所以中间层顶部的电子密度处于一个比较多的状 态。 正如前述一样，中间层不会发生高（低）气压。但因为中间层的大气密度非常之小，故像行 星波之类的长周期波动，会以一个大的震幅从底层传递上来。根据这样的波动现象，在震幅 极端大的地方会形成力学上不稳定的部分。再者，这种波动现象亦同样对其附近的大气循环 做成较大影响。 并且中间层与我们收听到广播也有一定关系。 在中间层，气
6、温随着高度的上升而下降。中间层与电离层的下部相重叠。在距地面 50800 千米的空间，稀薄的空气分子，在强烈阳光照射下，形成离子。电离层好像一面镜 子，把广播台发出的电波返射回地面，这样我们就能收到广播。 三、结论 大气层存在许许多多的有趣现象，各层所散发出的不同魅力，如中间层的夜光云、夏冬 季天气的反常除了了解我们熟悉的对流层、平流层，也要知道离我们比较远的中间层、 暖层、外层，它们也和我们的生活密不可分。对大气层的研究，我们还应了解更多 但是，从20 世纪以来，由于人类生产活动的高速发展和人口的迅速增加，全世界每 年消耗燃料上百亿吨。大气层每年就要接收约10 亿吨二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等气 体。单以二氧化碳为例，目前它正以每年0.02%的速度增加，这些二氧化碳已不能为地球上 的绿色植物完全吸收。 二氧化碳又有容易吸收太阳热能的特性，因而使地球上气温逐渐升高。 这是造成温室效应的一个重要原因。怎样保护大气层不受污染，是全人类的一个重大课题。 我们要保护地球的保护伞，不要让它的有趣现象消失