大氣層結構視覺化圖(對流層・平流層・中間層・熱層・外逸層)
在一張可點選的縱向示意圖中,從地表到外太空探索大氣層的結構(對流層・平流層・中間層・熱層・外逸層),同時顯示臭氧層、卡門線、國際空間站軌道等參考高度。
大氣層與標記一覽
| 名稱 | 型別 | 大致高度 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 對流層 | 大氣層 | 0–12km | 最靠近地表的一層,雲、雨、雪等幾乎所有天氣現象都發生在這裡。海拔越高氣溫越低,頂部氣溫可降至零下50℃左右。 |
| 客機巡航高度 | 標記(參考高度) | 10–12km | 大型客機長途飛行時的典型巡航高度。飛行在對流層與平流層交界附近,可以兼顧燃油效率和減少顛簸。 |
| 平流層 | 大氣層 | 12–50km | 含有臭氧層,吸收紫外線後氣溫隨高度上升。空氣對流少、狀態穩定,客機常在其下部巡航飛行。 |
| 臭氧層 | 標記(參考高度) | 15–35km | 位於平流層內、臭氧濃度較高的一層。它吸收了太陽紫外線中的大部分有害成分,保護地面上的生物。 |
| 中間層 | 大氣層 | 50–85km | 大氣中氣溫最低的一層,頂部氣溫可降至接近零下90℃。流星在進入大氣層後大多在此層燃燒發光並消失。 |
| 熱層 | 大氣層 | 85–600km | 吸收太陽的紫外線和X射線後氣溫急劇上升的一層。極光在此層出現,國際空間站(ISS)也在此層內繞地球飛行。 |
| 卡門線 | 標記(參考高度) | 100km | 國際航空聯合會(FAI)所定義的"太空邊界"高度。飛行超過這一高度通常被稱為"太空飛行"。 |
| 極光出現高度 | 標記(參考高度) | 100–300km | 太陽風與地球磁場、大氣相互作用而發光的現象,多在這一高度範圍內被觀測到,常見於高緯度地區。 |
| 國際空間站(ISS)軌道 | 標記(參考高度) | 400km | 宇航員長期駐留的國際空間站繞地球飛行的大致高度。這一高度仍存在極稀薄的大氣,會使軌道逐漸衰減,因此需要定期進行軌道修正。 |
| 外逸層 | 大氣層 | 600–10000km | 大氣最外層,空氣密度極其稀薄,沒有明確的上邊界,逐漸融入外太空。大多數人造衛星執行在此層之下的熱層中。 |
使用提示
- 依次點選對流層到外逸層這5個不同顏色的層,可以比較各層之間氣溫變化的差異。
- 卡門線、國際空間站軌道等"標記"指的是某一層內的特定高度,同樣可以點選檢視詳情。
- 比較客機的巡航高度與對流層、平流層的交界處,能夠直觀理解客機為何選擇在那個高度飛行。
- 示意圖採用對數刻度(高度越高,每公里對應的顯示寬度越窄)繪製,以便在一張圖內完整展示從地表到數千公里高空的範圍。
常見問題
通常按照距地表由近到遠分為對流層、平流層、中間層、熱層、外逸層這5層。本工具也採用了這一常見分類作為基本區分。
國際航空聯合會(FAI)將高度100km的"卡門線"定義為太空的官方邊界。不過美國空軍等機構有時也將高度約80km作為邊界,因此該定義並非全球統一。
臭氧層位於平流層內,大致在高度15〜35km的範圍,主要作用是吸收太陽紫外線中的大部分有害成分。
ISS大致在高度400km左右(熱層內)繞地球飛行。由於該高度仍存在極稀薄的大氣,軌道會逐漸衰減,因此需要定期進行軌道抬升操作。
閒話 ― 為什麼天空是藍色的,而太空卻漆黑一片
白天的天空之所以呈現藍色,是因為一種叫做"瑞利散射"的現象:太陽光撞擊對流層中的空氣分子時,波長較短的藍光比其他顏色的光散射得更強烈。隨著高度上升、空氣變得稀薄,這種散射逐漸減弱,因此越過平流層之後,天空的顏色會逐漸由藍色變得接近黑色。
大氣層之間的邊界,是根據氣溫變化方向發生逆轉的高度來定義的。在對流層中,氣溫隨高度上升而下降;但進入平流層後,由於臭氧層吸收紫外線,氣溫轉為隨高度上升而升高。這個"氣溫變化方向發生逆轉"的分界,被稱為"停變層"(對流層與平流層之間稱為對流層頂,平流層與中間層之間稱為平流層頂,以此類推)。
流星是漂浮在宇宙空間中的微小塵埃或岩石高速衝入地球大氣層,與空氣摩擦生熱而發光的現象。它主要發生在中間層(高度約50〜85km),大多數流星都會在這一層內完全燃盡。極少數未完全燃盡而到達地面的碎片,則被稱為"隕石"。