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影响人类生存的大气层

时间:2023-02-09 归属:大环境地理学
  人类经常接触对流层 地球星表的大气层同样也是一个大环境。大气层通 常分为许多层。由地面向上的空间从下到上可分为四层。最下面的是对流层, 人类就在这对流层的底部以内生存。地面上的最高峰珠穆朗玛峰也在对流层 以内。这层内有上升气流,有下降气流,也有其他方向的气流,还有极不规 则的乱流。据说,对流顶不是水平的在赤道地方其高度可达 16 公里左右,在 两极仅为 8 公里。对流层的顶部叫做对流顶,高度并不固定,变化很大,它 的上上下下对于天气变化有很大的影响。对流层上面是平流层,大致介于 16~55 公里之间。平流层上面是中间层,大致介于 55~85 公里之间。85 公 里以上是热成层。 本书重视大环境。对流层内有“风切”,妨害航空事业。所谓风切,就 是出现急剧的下降气流,当一架飞机飞越一座山脊,驾驶员必须慎防山脊后 方的下降气流。假使飞机前进的方向与山脊上的水平风向相同时,飞机越过 山脊必然跟着气流下降,结果撞山而遇险。因为水平气流过了山脊,必然沿 着山坡下降,飞机也必然跟着下降,飞机一旦失去空气的托力,其结果可以 想象。如飞机在万米以上高空内飞行时,忽然遇到急剧的下降气流,飞机势 必也随之下坠。由于气流的下降有它自己一定的限度,当降到一定高度时, 受密度较大的气层所托而不再继续下降,从而中止。正在航行的飞机也跟着 由万米高空下降到 5000 米高空时被中止;如继续降落,由于下层空气密度极 大,落到 3000 米高空时必被托住。这样使机内旅客极感不舒适,但无生命危 险,因为飞机并未撞山,依旧继续向前飞行。 如果机场内或机场附近出现风切,飞机起飞和降落都有危险,因为这时 机翼会失去托力而立即撞地,机毁人亡,造成严重灾难。风切通常出现在雷 雨云下方,天气呈现十分恶劣的状态。雷雨云前方气流最不稳定。 安全的航行高度 对流层在温带地区内高度不过 10 公里,热带地区高度 可达 16 公里。大西洋和太平洋上空班机往来,大多超过对流层顶,进入平流 层的底部,高出海平面 12000 米。这一高度是喷气机的安全航行高度,超过 这个高度,空气密度更小,飞机在这一层内易有震荡,旅客会感到不安。飞 机的飞行速度必须力求均一,偶一不慎,速度减缓,飞机就可能抵抗不住地 心引力而立即下坠,掉入海内。
  据报载,有一架班机由于想节省燃料油,航行高度超过规定的安全高度 限界而进入 12500 米高空(兹以波音 747 型为例,在 12500 米高空比 10000 米高空内航行,每小时可节省燃料油 2 吨,5 个小时可节省 10 吨),由于空 气密度太小,空气托力大减,飞机居然掉下来,致使驾驶员及旅客都昏迷。 当班机下坠,机身进入距海面尚有 2000 米的高空时,班机不再翻滚,可能受 地心引力而恢复它原来的航行姿态,机上重要机器也开始正常工作。就在这 时,驾驶员忽然恢复知觉,立即控制机械,并加以操纵,乃化险为夷。如果 再迟延数十秒钟,可能坠入海洋。 平流层干空气可以降落地面 对流层内空气不仅有对流,且含有水汽、云 雾、雨雪,气温也较高。平流层底部内空气干而且冷,气流由西向东作水平 状流动。地面上西伯利亚冬季内出现高气压。这高气压正是下降气流,通常 来自对流层上部。如果高气压系统加强,下降的气流可能来自对流顶,气温 极低,而且空气极干。对流顶空气下降,也可能把平流层的底部拖下来。西 伯利亚高气压是一个历时达数月之久的“反气旋”,它不仅拖下对流顶,也 把平流层的底部给拖下来。1984 年 3 月 1 日下午 1 点左右,天朗日丽,美国 新英格兰南部正是严冬,地面积雪。笔者忽然想起“冬日之可爱”,来到庭 院内晒太阳。这时,已知户外阴影中气温为-20℃,身穿厚衣,并未觉得很冷。 这时天空不是蔚蓝色,而是亮蓝,只觉得天亮得可怕。阳光灼人,与往日大 不相同。深知不妙,急返室内。手掌未戴手套,这时手背全黑,鼻与脸已成 灰色。翌日去医院看病,证实是为太阳紫外线所灼伤,一年以后才愈。那晚 天气报告,西伯利亚高气压系统扩大,下降气流居然进入北美洲。芝加哥气 温在气流中测得为-57℃,有多人受灾。如问我怎知它是平流层内的空气,因 为我的感觉是空气太干,天空又特亮,类似平流层空气的性质。已历数月之 久的高气压系统连续下降的高空空气,必然把平流层的底部也拖下来,这并 非不可能的事。 蘑菇云 太空流星体坠入大气层内,受空气摩擦而成为蘑菇云。1985 年 4 月 9 日,一架飞机由东京飞往阿拉斯加州安克雷奇机场,这是日本航空公司 036 号货运班机,飞行途中,驾驶员看到一块状似蘑菇的大云逐渐扩大,直 径长约 320 公里,高度达 18 公里,看不见有火球,也无闪光,距离飞机相当 于班机两分钟时间的航程。
  最初,驾驶员误认这是一颗核导弹爆炸。货机到 达安克雷奇机场后,详细检查,并未发现任何具有放射性的微尘落在飞机上; 附近陆地及海底也无火山爆发。据专家研究,可能有一颗流星进入浓厚的云 雾中后爆炸,释放的热能使云层受热,翻腾滚转,从而形成蘑菇状的云气。 大气层的功过 1986 年以前,美国已有多次发射航天飞机环绕地球星, 每次都获得成功。航天飞机内工作人员无重量,在机内脚朝上,头朝下,倒 立着睡觉,睡觉安适程度不亚于在地球星上睡在床上。轻微地呼气,能使舌 尖上一小片饼干立即飞走,机内碎纸片乱飞,只有用胶纸才可把它粘住。 训练工作人员具有无重量的经验,其办法是把一架飞机驶入极高的高 空,高达 8000~10000 米,然后停止驾驶,任它由高空下坠,这时候,机内 人员已失去重量,可以自由活动,身体浮在机内空气中,开始工作,可以获 得无重量的实际经验。飞机下坠,到达 3000 米或 2000 米的高空时再操纵飞 机,恢复正常航行。 空中闪电对于航行也有害。1987 年春,发射的一枚小型火箭居然为闪电 击中,使火箭失控。同年 3 月,在肯尼迪角(卡纳维拉尔角)发射一颗人造 卫星,价值 1.6 亿美元,升空后为闪电击毁。 六鹢退飞新解 有谁见过鸟退着飞?这是奇闻。从前在私塾读书,见“六 鹢退飞过宋都”(《春秋·左氏传》)。塾师讲解时,十分起劲。他说,举 目一望,天空有鸟飞来;数一数,共有六只;仔细一瞧,是鹢;再细看,六 只鹢不是向前进,而是在向后退;一直退过了宋首都(今河南省商丘)。鹢 属于水鸟类,体格很大,怎么能退飞?不可解。塾师怕学生不懂,两臂齐伸, 似乎比划着鹢退飞的样子。那时候不明白,现今依旧不明白。查《辞源》, 解为“过疾风,逆风不进,反退后也”。这“疾风”是什么风?该文也未作 说明。 从地理方面来看,宋都在现今河南省东南部,属于温带季风区。其地无 台风,也无其他风暴。夏季有东南季风,可以降雨,但风力不强;冬季有西 北季风,风力较强。虽然较强,也不可能使六鹢退飞。据经验,西北季风如 同平流层内西风合流,形成“射流”,风力强大,才可以出现使“六鹢退飞” 的现象。这平流层怎么可以下降呢?我在上面已说过,西伯利亚高气压(反 气旋)系统内下降气流,时间久了,平流层内西风就可以被拖下来。黄淮海 平原隆冬季节内常出现不可解的西北狂风,极有可能是地面上老西北风同平 流层内老西风合流的缘故。
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  • 关键词:大气层
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