地球大气密度、温度随高度的变化

地球大气密度、温度随高度的变化

引用

科学网

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地球大气密度、温度随高度的变化

图1：大气层结构示意图

图2：大气层结构与高度响应关系

图3：地球大气层结构图

图4：大气密度随高度的变化

图5：大气温度随高度的变化

图6：大气层结构与温度分布

图7：楼层高度与温度关系图

图8：大气密度设计研究图

图9：美国标准大气对比图

大气密度与温度变化规律

大气密度在标准状况（0℃，1015.15百帕）下为1.293克/升。其数值随高度按指数律递减，是决定物体在大气层中运动时所受空气动力大小的主要因素之一。

大气温度随高度的变化可将地球大气分为不同层次：

• 对流层（Troposphere）：海拔高度10km以下，大气温度以6.5K/km的速率下降。对流层空气的起伏上下造成旋转的气流（湍流），且经常有水汽形成的云。

• 平流层（Stratosphere）：海拔高度10km至24km，大气温度保持恒定，故平流层也称同温层。平流层大气只能作水平方向的移动，剩余的水汽很少。平流层的氧分子经太阳紫外辐射的作用形成臭氧（O3），O3对波长小于0.3μm的紫外线有很强的吸收。

• 中间层（Mesosphere）：位于平流层之上，温度再次下降。

• 热层（Thermosphere）：位于中间层之上，温度随高度增加而升高。

大气质量约为5.3×10^21克，约占地球总质量的百万分之一。大气密度随高度的增加而按指数函数下降，90%集中在离地表15千米高度以内，99.9%在50千米高度以内。在2000千米高度以上，大气极其稀薄，逐渐向行星际空间过渡，而无明显的上界。

大气层对飞行的影响

平流层中气流较平稳，空气阻力较小，但不利的一面是因空气稀薄，飞行器的稳定性和操纵性恶化。现代高性能的战斗机和侦察机都能在平流层中飞行。喷气式民航机的使用使飞行高度提高到11千米左右，在平流层飞行，增加了乘坐的安全性和舒适性。

参考资料

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