大气层大气垂直分层

地球被一层很厚的大气层包围着，大气层又叫大气圈。

大气层的成分主要有：

氮气，占78．1％；氧气占20．9％；氩气占0．93％；还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。

大气层的形成：在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气，有人认为，大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一，其中包括：氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外还有水汽和尘埃等。 　　根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。

大气层的垂直分层：

大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，再上面就是星际空间了。

1、对流层：接近地球表面的一层大气层，空气的移动是以上升气流和下降气流为主的对流运动，叫做“对流层”。 对流层在大气层的{zd1}层，紧靠地球表面，其厚度大约为10至20千米，它的厚度不一， 其厚度在地球两极上空为8公里，在赤道上空为17公里，是大气中最稠密的一层，占大气层的四分之三还要多。大气中的水气几乎都集中于此，对流层的大气受地球影响较大是展示风云变幻的“大大气层舞台”：刮风、下雨、降雪等天气现象都是发生在对流层内。这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5～6℃。动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。对流层最显著的特点是有强烈的对流运动。

　2、平流层：对流层以上是平流层，大约距地球表面20至50千米，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层”。 在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在－55℃左右，温度基本不变，在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高。这里基本上没有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。

3、臭氧层：在20～30公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭大气层氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击。

4、中间层：平流层以上，到离地球表面50——85公里，叫做“中间层”。 该层的下部温度随高度的变化很小，上部的温度随高度的变化升高。该层内因臭氧含量低，同时，能被氮、氧等直接吸收的太阳短波辐射已经大部分被上层大气所吸收，所以温度垂直递减率很大，对流运动强盛。中间层顶附近的温度约为190开。

5、电离层：电离层（Ionosphere）是地球大气的一个电离区域。60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或xx电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，xx电离的大气区域称磁层。60-90公里高度上空气分子吸收太阳紫外辐射后可发生电离，习惯上称为电离层的D层；有时在高纬度、夏季、大气层中的人类活动示意图黄昏时有夜光云出现。物质组成：氮气和氧气为主，几乎没有臭氧。也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。

除地球外，金星、火星和木星都有电离层。电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收。在电离作用产生自由电子的同时，电子和正离子之间碰撞复合，以及电子附着在中性分子和原子上，会引起自由电子的消失。大气各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒子不时入侵，以及气体本身的扩散等因素，引起自由电子的迁移。在55公里高度以下的区域中，大气相对稠密，碰撞频繁，自由电子消失很快，气体保持不导电性质。在电离层顶部，大气异常稀薄，电离的迁移运动主要受地球磁场的控制，称为磁层。电离层的主要特性由电子密度、电子温度、碰撞频率、离子密度、离子温度和离子成分等空间分布的基本参数来表示。但电离层的研究对象主要是电子密度随高度的分布。电子密度（或称电子浓度）是指单位体积的自由电子数，随高度的变化与各高度上大气成分、大气密度以及太阳辐射通量等因素有关。电离层内任一点上的电子密度，决定于上述自由电子的产生、消失和迁移三种效应。在不同区域，三者的相对作用和各自的具体作用方式也大有差异。

6、暖层：暖(热)层(Thermosphere)又名电离层，中间层以上是暖层，大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。暖层的特点是，气温随高度增加而增加，在300公里高度时，气温可达1000℃以上，像铅、锌、锡、锑、镁、钙、铝、银等金属，在这里也会被熔化掉。本层之所以有高温，主要是因为所有的波长小于0.175μm的太阳紫外线辐射，都被暖层气体所吸收。暖层中的氮（N2）、氧（O2）和氧原子（O）气体成分，在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下，已处于高度电离状态，所以也把暖层称作“电离层”。其中介于中间层和暖层之间，只在白天出现，高度大致为80公里的D层，电离程度都较强烈。100～120公里间的E层和200～400公里间的F层。电离层的存在，对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号，就是和大气层有此电离层有关。

    中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”。在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等。人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，因为热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。　　

7、外层(Exosphere)：

热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度；大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。 大气层有多厚，这的确是一个很吸引人的问题。人类经过不懈地探索和追求，对大气层的认识越来越清晰了。整个大气层可以分成几个层。大气层从地面到10~12千米以内的这一层空气，它是大气层{zd2}下的一层，叫做对流层。主要的天气现象，如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。 在对流层的上面，直到大约50千米高的这一层，叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了，那里的水汽和尘埃的含量非常少，所以很少有天气现象了。从平流层以上到80千米这一层，有人称它为中间层，这一层内温度随高度降低。 在80千米以上，到500千米左右这一层的空间，叫做热层，这一层内温度很高，昼夜变化很大。 从地面以上大约50千米开始，到大约1000千米高的这一层，叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。在离地面500千米以上的叫外大气层，也叫磁力层，它是大气层的最外层，是大气层向星际空间过渡的区域，外面没有什么明显的边界。在通常情况下，上部界限在地磁极附近较低，近磁赤道上空在向太阳一侧，约有9~10个地球半径高，换句话说，大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。 通常把1000千米之内，即电离层之内作为大气的高度，即大气层厚1000千米。

                          地震短期预报

观察地震云：

一、为何强地震发生前会出现“地震云”与“地光”？

“地震云”与“地光”的出现与地球局部出现地磁的不规则变化有关，强地震前因地壳下面不同物质构成的岩浆潜流出现交融现象，相当于地球内部线圈发生局部“短路”，使局部地磁出现不规则变化导致“地震云”与“地光”的出现。

已经证实大地震前震区上空的电离层厚度会出现往下压缩的现象，这种压缩会使“太阳风”的高能带电粒子沿着被压缩的电离层向下沉降，太阳风高能粒子可达1万电子伏，这种高能粒子进入震区上空电离层沉降区后，会轰击电离层中含有的高层气体，这些高层气体受轰击后就被激发而发出可见光。

二、、“地震云”的实质是什么？

“地震云”实际上是一种聚发光电子流，出现在震区上方大约50公里至200公里（{zg}可达400公里）的电离层高度。

“地震云”在太空电离层中不跟随地球的自转而移动，一旦震区下面的岩浆潜流恢复正常并使局部地磁也恢复正常，“地震云”与地震中心的位置就会因地球的自转而产生位置偏移，但在此之前因为局部地壳引力已失去平衡，所以局部地震仍可随时发生。

三、为什么地震前震区上空会出现电离层被压缩现象？

在地球100公里至400公里高空，空气极其稀薄，这个高度的空间称为“电离层”。电离层的气体元素都呈游离状态出现，当地磁发生不规则变化时，高层气体元素的核外电子出现丢失或整合现象，空间占用减少，因此出现了电离层的向下压缩现象。

四、、地震云有何特点？

地震云是一种有自发光特征的“云”，这种“云”根据电离层被轰击的高层气体的不同而呈现不同的颜色，大多数为日光灯样苍白色，看似在云中装有千百万支日光灯。

强地震往往是地震云与地光同时伴随出现，地震的震级愈高，地震云的色彩往往愈鲜艳。

（1） “地震云”出现时如果没有“云彩”就只能看到“地光”，七级以上大地震前均会产生“地震云”或“地光”。

（2） 当“地震云”或“地光”出现后，将在120小时内发生6级以上强地震，震级愈高，“地光”愈强。

（3） 直接处在地震中心看不到“地震云”或“地光”现象，只有在相距地震中心数百公里的地方才能观察到“地震云”或“地光”，这是因为地震中心上空虽然电离层已被压缩且被太阳风高能粒子撞击而发光，但总体来说电离层空气极其稀薄，所以在本地看不到，必须在远处才能看到，这个原理就如在近距离看不到空气的颜色，但看天空就知道空气是有颜色的，是天蓝色。

（4） 六级以上强地震可能在地震发生之时“地震云”与“地光”会同时伴随，但也有可能“地震云”与“地光”出现后又消失，几个小时后甚至几天后才发生地震，真正发生地震时并没有“地震云”和“地光”同时出现。

（5） 只能在东北方向才有可能发现距离超过1300公里以上的“地震云”，在其它方向发现的“地震云”都是在大约1300公里以内，产生的原因是因为“地震云”位于太空电离层高度，不跟随地球自转而移动。

（6） 在东北方向发现的“地震云”若观察不到“地光”现象，说明观察点相距地震中心距离超过1300公里以上，若在其它方向发现“地震云”，距离肯定在1300公里以内（大概值），并且会同时观察到“地光”现象。

（7） 西北或西南方向出现的“地震云”或“地光”，若相距观察者1300公里左右时，可能观察到的“地震云”和“地光”几分钟后就会消失，因为观察者站在地面随地球自转而移动，但“地震云”在电离层高度不跟随地球自转而移动，相距1300公里左右西北或西南方向的“地震云”和“地光”很快就会消失在地平线以下而淡出观察视野。

（8） 在西面方向发现的“地震云”有可能是在东面方向发生地震，这是因为震区上空出现“地震云”后，接着岩浆潜流交融现象就已经自然恢复，局部地磁已经正常不再产生“地震云”现象，此时因为地球自转原因，可能会在西面方向见到原来产生的“地震云”，而实际局部引力已经失去平衡即将要发生地震的位置却是在东面方向。

（9） “地震云”刚生成时，如果能被二个观察点同时看到，在地图上作交叉标识就能确定将要发生地震的震中位置（所用地图必须是以磁北为坐标绘制的地图）。但是，如果观察颜到的“地震云”是先前生成的，此时地震中心实际地磁已经正常，那么随着地球自转所产生的位移也会使所交叉的“震中位置”出现向西偏移现象。

（10） 典型的“地光”容易观察，但有不典型的“地光”会以“会发光的雾”为表现形式，特提醒注意。

（11） 由于“地震云”是位于电离层高度不跟随地球自转而移动，但观察者是站在地球表面随地球自转而移动的，所以观察“地震云”时因地震中心距观察者的距离、方位不同，会造成能观察到“地震云”的时间长短也不同。所以说，若建立“地震云”观察站就必须全天候观察，仅利用爱好者的业余观察非常容易漏报。

（12） 发射专用人造卫星探测电离层变化作地震预报没太大意义，因为探测卫星无法确认电离层开始出现变化之时间，因此也无法利用轨迹和速度来换算地震中心的准确位置，利用探测卫星只能知道地面可能近期内会发生地震，但无法确定会发生地震的准确地理位置。

（13） 如果白天发现疑似地震云可用如下方法确认：因为普通云系高度不会超过10公里，而地震云是位于50公里至200公里甚至400公里高度的电离层，在相隔300公里以外的二处观察点，如果可以同时观察到该疑似地震云，则可断定为是“地震云”。因为在相隔300公里的二个观察点相互间是不可能同时观察到对方上空的普通云系，只有在电离层高度的“地震云”才有可能被二个点同时观察到。

五、普通降水云系与臭氧层之间存在冷暖气体旋流层

在红外卫星云图上我们可以很容易地发现“可见光云图”与“红外云图”在位置及形态上都有很大的不同。

红外云图上的“云”总是以与地球自转相同的方向运行，而我们地面上经常感受到的是东南风，风从东南方向吹来，显然与红外云图上的“云”飘移方向不相符。

为什么红外云图上的“云”总是向东飘移呢？

网友“lhkcc58”认为东方意味着太阳，意味着温度，因为低气压总是向温度高的地方扩散，所以气流中心就会随着地球的自转方而向东移动。

我认为在距地面临10至20公里高度可能存在一个冷暖气体旋流层，根据如下：

（1） D：普通降水云系都在距地面10公里以下，距地面20公里至45公里高度为B：臭氧层，臭氧层之上就是A：电离层了，所以距地面10至20公里高度有一个空间可容许这种C：冷暖气体旋流层的存在。

（2） 从红处卫星云图上可直接观察到这种冷暖气体旋流层的存在，在同一时间内，我们会发现红外云图的云象与可见光云图的云象xx不同，这也是一个直接的证据。

（3） 这种冷暖气体旋流层能以与地球自转相同的方向运行，说明这种冷暖气体旋流层未能摆脱地球自转产生的离心力影响，因为1、地球自转产生的离心力和2、地球自转时产生的“搅拌磁场”作用于冷暖气体旋流层，使其气流能以与地球自转相同的方向运行，又因为东方意味着太阳，意味着温度，3、低气压中心也因太阳的作用而加速，所以就出现了冷暖气体旋流层运行速度比地球自转速度还更快的现象。

（4） 卫星红外摄像只能捕捉到与周围有温度差异的云象，因为在红外卫星云图上可以很容易地观察到冷暖气体旋流层的气流，所以可以认定10至20公里高度的气流为冷暖气体旋流层而不是静止不动的单纯气体空间。

六、六千米以下高度会出现“形态地震云”

天涯地震吧游客“5583451”提出一个很有创意的观点，认为除了电离层高度可产生本质为电子流的“地震云”外，高度为六千米以下的普通云系也会产生“地震云”，他认为地震中心震前会出现一种“磁流”，这种“磁流”会影响到普通云系，使普通云系改变形状和方向，并向磁点指向或沉积，从而产生六千米以下高度，本质为普通云系的“形态地震云”。

这位网友从电离层彩色地震云中分析出：红在上，黄在中，蓝在下，说明地震前发生在电离层磁场的电磁波是微波。

1666年，英国科学家牛顿{dy}个揭示了光的色学性质和颜色的秘密，发现光的颜色决定于光的波长。

可见光的波长范围在0.77 – 0.38微米之间。波长不同的电磁波，会引起人眼的颜色感觉不一样。红色：0.77 – 0.622微米；橙色：0.622 – 0.597微米；黄色：0.597 – 0.577微米；绿色：0.577 – 0.492微米；蓝靛色：0.492 – 0.455微米；紫色：0.455 – 0.380微米。

这位网友还认为：蓝是最短的波长，红是最长的波长，用红黄蓝的垂直方向作指点，可能就是地震点，所以可用微波法测距，来指明准确的震中位置。

观察红外卫星云图找“乱云”方式：

  卫星红外云图上可见地震中心在震前会出现“乱云”现象

网友“lhkcc58”和“wwssff333”通过观察卫星红外云图后发现，地震发生之前，在红外云图上总能观察到地震中心位置会出现一种“乱云”现象，因此认为“乱云”可作地震预报的根据之一。

据观察，这种“乱云”有如下特征：

（1） “乱云”出现的位置非常稳定，有时附近其它云彩位置已经移动了非常多，但“乱云”却可以几个小时甚至十几个小时保会位置不变。

（2） “乱云”形态怪异，象是云中会长出毛刺一样，毛刺伸出方向无规律，与其它云彩形态明显不相同。

（3） “乱云”在红外云图上都呈白色。

（4） “乱云”可突然出现或消失，“乱云”位置的云彩如果开始位移，就不会再保持原来的“乱云”形态。

这“乱云”到底是怎么回事呢？

我认为地震发生之前出现的“乱云”是地震预兆头的一项重要征象之一。

岩浆潜流之间发生局部摩擦或局部地质发生挤压时，地面应力场就会发生变化，这就可能导致地面山脉间出现温度差异现象，这种山脉间的温度差异可以被卫星上的红外摄像捕捉到，在红外卫星云图上表现的就是这种“乱云”现象，所以这种“乱云”位置相当稳定，不随其它云系而飘移。当这种“乱云”消失后，其它云系在这位置刚好飘移经过时，我们当然看不到原先的“乱云”征象了。

观察卫星红外线探测图上的红外热源升高现象：

地震发生时，地震中心位置会出现红外热源升高现象

网友“地球听诊器”通过人造卫星红外线探测图发现一个现象：地震发生之前，地震中心位置会出现红外线热源升高现象，因此认为利用卫星探测地球红外热源变化的方法能够作出地震预报并确定地震中国心位置。

为什么在地震发生之前，会出现地震中心位置红外热源升高现象呢？这问题可能就如网友“若比邻60”所说的：凡是地震的地方都会聚集很大的应力，而应力也可理解为一种压力，而压力是可以产生热的，这种热源就可以直接产生红外热源辐射