導語：大氣層的垂直結構是什么？大氣層的垂直結構如同一座無形的山峰，聳立于地球表面之上，而且從地面開始，是我們熟悉的對流層，這是大氣層中最接近地球表面的一層，也是我們生活中所處的主要區域，那么氣壓變化有哪些？下面就去了解一下吧！

大氣層的垂直結構

如果說大氣層是從地球表面開始向上擴展的，那么哪里是大氣層的盡頭呢?外部空間又是從?哪兒開始的呢?顯然不存在明顯的邊界，隨著遠離地球大氣迅速變稀薄，直到氣體分子太少幾乎無法檢測到。

氣壓變化

為了了解大氣的垂直范圍，我們來考察氣壓隨高度的變化。氣壓可以簡單地視為地面以上大氣的重量。在海平面平均氣壓大約是1000百帕多一點，其相應的空氣重量約為每平方厘米1千克多一點。顯然，在較高的高度氣壓會較小。

約1/2的大氣位于5.6千米以下的高度;在約16千米高度，已包括了90%的大氣，而在100千米以上的大氣只占所有氣體的0.00003%。在100千米的高度上，大氣如此稀薄以致其空氣的密度小于地面上的任何人造真空的空氣密度。然而，大氣高度仍在繼續擴展，理查德·克萊格對真正稀薄的外層大氣給出了很形象的描述：

“大約離地面幾百千米以外的地球最外層的大氣是一個極端低密度的區域。在海平面附近，每立方厘米的空氣中含有的原子和分子數約為2.3×101°,而在600千米高度處其數量是2.3×10’,這相當于海平面附近的值被100萬個百萬來除。在海平面附近，一個個原子或分子在與另一個相碰撞之前平均運動的距離是7.3×10?厘米，而在600千米高空，這一稱為平均自由路徑的距離大約是10千米。在海平面附近，一個原子或分子平均每秒要發生7.3×10°這樣的碰撞;而在600千米高空，每1分鐘才碰撞一次?！?/p>

氣壓數據得出的曲線顯示，氣壓隨高度的下降率不是常數，而是隨著高度的增加其下降速率在減小，直到約35千米以上的高度，氣壓的降低的速率變化可以忽略不計。換句話說，數據表明，空氣是高度可壓縮的，也就是說隨著氣壓的減小而膨脹，隨著氣壓的增大而被壓縮。其結果是，我們大氣的痕跡可以延伸到遠離地球表面的數千千米之外。因此，如果說大氣的盡頭和外部空間從哪兒開始是很難確定的，這是一個很大的范圍，取決于具體研究什么現象。顯然，大氣層與外部空間之間沒有明確的邊界。

總而言之，氣壓垂直變化的數據表明，組成大氣的絕大部分氣體非常接近地球表面，并且逐漸與外部空間相融合。但相比于固體地球的大小，包裹著我們行星的大氣層確實是非常淺薄的。

溫度變化

在20世紀早期，人們對低層大氣就已經有了很多了解，而對高層大氣只是通過間接的方法有部分的了解。通過氣球和風箏探測可以知道空氣溫度隨高度上升而下降，這種現象凡是登過高山的人都會感覺到，在圖1.22所示的無雪的低地和高山山頂雪被覆蓋照片也表現得很明顯。

雖然沒有在高于10千米以上進行測量，但科學家認為隨著高度增加到大氣邊緣時溫度會降低到絕對零度(-273℃)。然而，1902年法國科學家泰塞倫·德波爾駁斥了這一溫度隨高度持續下降的說法。在研究了200多個氣球探測結果后，泰塞倫·德波爾發現氣溫在8～12千米的高度停止下降。對這一驚人的發現開始人們是懷疑的，但是隨后獲取的資料肯定了他的發現。后來，通過氣球和火箭探空技術的探測，直到更高層的大氣結構也更清楚了?，F在，人們根據溫度將大氣在垂直方向分為四個層次。

(1)對流層我們所生存的溫度隨高度降低的大氣底層稱為對流層。其名稱是1908年泰塞倫·德波爾起的，從文字上講意思是，在該范圍空氣是“翻轉”的，即在這個大氣的最低區域空氣在垂直方向有顯著的混合。

對流層中溫度隨高度的下降稱為氣溫垂直遞減率，其平均值是6.5℃/千米，一個稱為標準遞減率的數值。然而，應該強調的是，氣溫垂直遞減率不是一個常數，會有很大變化而且必須定期觀測。為了確定實際氣溫垂直遞減率和獲得氣壓、風和濕度的垂直變化信息而需要使用無線電探空儀。無線電探空儀是一個由氣球攜帶和通過無線電波在上升過程中傳輸數據的儀器裝置。氣溫垂直遞減率會隨著天氣的擾動在一天中有所變化，也會因季節和區域不同而變化。有時會在對流層中一個較薄的層次中觀測到溫度實際是隨高度升高的現象，這一逆轉現象的發生，就認為出現了逆溫。

溫度下降一直持續到大約12千米的平均高度，但對流層的厚度并不是到處都一樣的。在熱帶地區，對流層可達到16千米以上，而在極地地區就大大減小，只有不超過9千米高了。在赤道附近，由于地面溫度較高和充分的熱對流使得對流層在垂直方向得到較大擴展了;其結果是，氣溫垂直遞減率也可以到達很大的高度。因此，盡管熱帶地區地面有相對較高的溫度，但對流層的最低溫度也出現在熱帶而不是極地地區。

對流層是氣象學家最為關注的焦點，因為幾乎所有重要的天氣現象都發生在這一層里。所有的全部云和降水，以及劇烈的風暴都發生在這一大氣的最底層里，這也是為什么對流層經常被稱為“天氣圈”。

(2)平流層：對流層之上是平流層，對流層與平流層之間的邊界稱為對流層頂。在對流層頂之下，大氣的性質主要表現為大尺度的擾動和混合;而在此高度之上的平流層，大氣就不具有這些性質了。在平流層開始到20千米高度處，大氣溫度幾乎保持不變，然后出現急劇升高一直到50千米的平流層頂。較高的溫度發生在平流層，主要是因為這里臭氧集中，而臭氧吸收大量來自太陽的紫外線輻射，因而平流層被太陽輻射加熱。雖然臭氧的最大濃度分布在15~30千米，但在此高度之上的少量臭氧吸收的紫外線能量也足以產生較高的溫度。

云層

(3)中間層：在大氣的第三層溫度又開始隨高度下降直到距地面大約80千米高度的中間層頂，這里的平均溫度約為-90℃。大氣層最低的溫度出現在中間層頂。中間層大氣底部處的氣壓已下降到海平面氣壓的百萬分之一。由于很難操作，中間層大氣是整個大氣層中探測了解得最少的部分之一。原因是最高飛行高度的飛機和探空氣球都無法到達這一高度，同樣，最低軌道的衛星也無法做到。最近的技術發展將填補這一空白。

(4)熱層：是從中間層頂向外延伸的沒有確定上界的大氣層第4個層次，稱為熱層。該層只含有很小部分的大氣質量。在這極端稀薄的最外層大氣里，因為氧和氮原子吸收波長很短能量極大的太陽輻射，溫度又開始隨高度上升。熱層溫度最高可超過1000℃的極端值。這一溫度和地面附近溫度不具有可比性。溫度是用分子平均運動速度來定義的，因為熱層氣體的分子以非常高的速度運動，所以那里的溫度非常高。但是由于氣體分子非常稀少，因而總體所具有的熱量是極小的。正因為如此，在熱層中繞地球運行的衛星的溫度主要是由其吸收的太陽輻射量來確定而不是依據其周圍幾乎不存在的氣體的溫度。如果宇航員在熱層中把手伸到空氣中是不會有熱的感覺的。

氣壓變化有哪些

大氣運動：大氣的運動導致氣壓的變化，例如，大氣上升輻散運動會導致氣壓降低，而下降輻合運動則會使氣壓升高。

大氣溫度變化：溫度的變化直接影響大氣密度和氣壓，當溫度升高時，空氣膨脹，密度減小，氣壓降低;反之，溫度降低時，空氣收縮，密度增大，氣壓升高。

大氣濕度變化：濕度的變化也會影響氣壓，高濕度通常伴隨較低的氣壓，而低濕度則可能對應較高的氣壓。

海拔高度：氣壓隨著海拔的升高而減小，因為大氣重量隨高度增加而減小。

季節變化：不同季節的氣壓也不同，通常冬季的氣壓高于夏季，這是因為冬季氣溫較低，空氣冷卻收縮，密度增大，導致氣壓升高。

天氣狀況：晴天的氣壓通常高于陰天，這是因為晴天時地面熱量可以更通暢地通過有效輻射和對流氣層的向上輻散運動向外輸運，導致大氣膨脹，密度減小，氣壓降低。

大氣密度變化：大氣的密度變化也會影響氣壓，空氣密度愈大，單位體積內空氣的質量愈多，產生的大氣壓力也愈大。

這些因素共同作用，導致了氣壓的日變化、年變化以及其他隨時間和空間的變化。