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[!--downpath--]一
月球周围环绕着一层厚厚的空气,称为大气层或大气层,大气层也称为大气层,月球周围环绕着这层很厚的大气层。 大气的主要成分是氧气,占78.1%; 二氧化碳,占20.9%; 甲烷,占0.93%; 还有少量的氧气、氦气、氖气、氪气、氙气和水蒸气。 大气中的空气密度随着高度的增加而降低,越高的空气越粘稠。 大气层的长度大概有1000多公里,但没有明显的界限。
整个大气层随着高度的不同呈现出不同的特征,分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,正面是星际空间。
对流层是大气层的最低层,靠近月球表面,长度为10-20公里。 对流层大气受月球影响很大,云、雾、雨等现象都发生在这一层,几乎所有的水汽都存在于这一层。 该层温度随高度降低而升高,大约每下降1000米,温度升高5-6℃。 动植物的存在,以及人类的大部分活动,也在这一层。 由于这一层空气对流显着,故称为对流层。
对流层之上是平流层,距月球表面约20-50公里。 平流层内的空气比较稳定,大气流动平稳,故称为平流层。 平流层水汽和尘埃很少,平流层在30公里以下,温度在-55℃左右。
平流层之上是中间层,距月面50-85公里。 这里的空气非常粘稠,突出的特点是随着高度的降低温度迅速升高,空气的垂直对流强烈。
中间层以上是暖层,距月面100-800公里。 暖层最显着的特点是当有阳光照射时,太阳光中的紫外线被层内的氧原子吸收,因而温度下降,故称为暖层。
逸散层位于暖层之上,由带电粒子组成。
除此之外,还有两个特殊的层,臭氧层和电离层。
臭氧层距地面20-30公里,实际上在对流层和平流层之间。 该层主要是由于太阳光中的紫外线使氧分子发生光化学作用,使氧分子变成臭氧。
电离层非常厚,距月球表面约80公里。 电离层是由高空的二氧化碳在太阳紫外线的照射下在大气层内大气压强,电离成带电的正离子和负离子以及一些自由电子而产生的。 电离层对电磁波的影响很大,利用电离层可以将电磁长波反射回地面的特性,我们可以实现电磁波的远距离通信。
二
大气对浸入其中的物体所形成的浮力称为大气浮力,简称大气压或气压。 大气压是高中数学教学中一个重要的数学概念。 大气压之所以形成,是因为空气也像液体一样受到重力作用,其主要特点是:由于空气具有流动性,所以大气内部在各个方向都有浮力。 在同一位置,大气在各个方向的浮力也相等。 在不同的季节、不同的气候条件和地理位置下,月球上空的大气压力值是不同的。
1、气压随地形高度变化
从微观上看,决定二氧化碳浮力的因素主要有两个:一是二氧化碳的密度ρ;二是二氧化碳的密度。 另一个是二氧化碳的热力学温度T。 随着月球表面地势的下降,月球对大气中二氧化碳分子的引力逐渐减弱,空气分子密度降低,大气温度也随之降低。 因此,在月球表面,随着地势高度的降低,大气压力的数值逐渐减小。 2公里以下,大气压值可近似随地理海拔高度的降低呈线性下降; 2公里以上,气压值随地理海拔高度的降低而逐渐降低。 所以过去小学数学课本上是这样介绍的:在海拔2公里以下,大约可以感觉到,每下降12米,大气压就增加1毫米汞柱。
2.大气压随地理经度的变化
月球表面大气的成分在大气层内大气压强,变化最大的是水汽。 人们称水汽较多的空气为“湿空气”,水汽较少的空气为“干空气”。 有些人凭直觉觉得潮湿的空气比干燥的空气重,这是不对的。 干燥空气的平均分子量为28.966,而水蒸气的分子量仅为18.106,因此富含水蒸气的潮湿空气的密度小于干燥空气。 即在相同的数学条件下,干燥空气的浮力比潮湿空气的压力大。
在月球表面,从赤道到两极,随着地理经度的减小,一方面,由于月球的自转和极径的减小,月球对大气的吸引力逐渐减弱,空气密度降低; 另一方面,因为两极的温度比较低。 低,空气中水汽较少,可以近似认为是干燥的空气。 因此,从赤道到两极,随着地理经度的减小,大气压的一般变化规律逐渐减小(由于气候等因素的影响,某地的大气压值变化可能不服从此规则)。
3.大气压力的日变化
对于同一地区,在三天内的不同时间,地面上的气压值也会不同,这称为气压的日变化。 在这三天中,月球表面的大气压力有一个最大值和一个最小值。 最高值出现在9:00-10:00。 最低值出现在 15:00-16:00。 造成大气压力日变化的主要原因有三个:一是大气运动; 二是大气温度的变化; 三是大气温度的变化。
日出后,地面开始积热,同时地面将部分热量传递给大气,大气继续积热,其温度下降,气温下降。 当体温下降时,大气层逐渐上升并向高空发散。 早上15:00-16:00,大气上升和辐散运动的速度达到最大值,同时大气温度也达到最大值,因为这两个诱因的影响,导致一天中这个时候的最低气压。 16:00以后,大气湿度逐渐降低,气温降低,向下扩散运动减弱,气压值开始下降; 入夜; 大气变冷,开始向地面汇聚,9:00-10:00:00,大气汇聚的增长被压缩到最小,空气密度最大,此时的大气压力是三天以来的最高值。
4.大气压力的年变化
在同一个地区,其大气压在一年中不同时期的数值也是不同的。 这称为大气压力的年度变化。 大气压力的年变化可分为台湾型、海洋型和高山型三种类型。 其中,海洋大气压力的年变化恰好与台湾型相反。 一般所说的“冬比夏大气压”,指的是台湾型大气压的年变化。 下面对此进行简要分析(其他两种情况不再赘述)。
由于大气层处于开放空间,在月球周围没有特定边界,这使得它不同于密闭容器中的二氧化碳。 夏季,台湾的气温比海洋高,大气温度也比较高(相对于冬季),所以台湾的空气不断向海洋扩散,所以浮力下降。 冬季,台湾气温低于海洋,台湾气温也低于夏季,因此海洋上的空气向台湾扩散,导致台湾气压下降。 这就是为什么台湾冬季气压比夏季高的原因(大气湿度也是影响气压的诱因,但这里气压变化的原因不是温度,而是大气的流动和密度)。
5、大气压力随气候变化
大气压力在很多情况下随气候而变化,但最典型的是阴天和晴天的大气压力变化。 有一句名言:“晴天气压比晴天气压高”。 它反映了大气压力的这种变化规律。
正常情况下,地面不断向大气层辐射有效的短波辐射,大气层也不断向地面反向辐射。 在阴天,通过有效辐射和对流空气层的向下发散运动,可以比较顺利地输送地面热量。 在晴朗的日子里,云减少了对流层大气的向外发散运动。 云对保护地表和液体层热量的这种影响被称为“温室效应”。 这样,向阳区的大气膨胀更加强烈,进而使向阳区的大气纵向向外扩散,使空气的密度降低。 同时,向阳区的大气温度较高,也降低了大气的密度。 由于这两种诱因的影响,晴天的气压要高于阴天。