余柏
你買了一個氣球,卻不小心松開了繩子,氣球徑直飄到上空,變成一個小點,最后在你的視線中消失。這時,你會不會想:氣球最終會飛到多高的地方?它什么時候會掉下來?
雖然天空看上去無比高遠,但我們目之所及并未超過大氣層,這是圍繞著地球的氣體,在不同高度的大氣會上演不同的現(xiàn)象,有不同的人造飛行物,一起來看看吧!
世界上飛得最高的鳥類——黑白兀鷲能飛到11300米的高空。這相當強悍,只有少部分鳥類能飛到4000~9000米高,如大天鵝最高可飛至9000米,斑尾塍鷸(chéng yù)能飛到6000米高,其他鳥類則很少能飛到1000米以上。它們無法飛得更高,是因為越高的地方大氣越稀薄,溫度也越低,已經(jīng)沒有足夠的氧氣和適宜的溫度維持它們的生存了。
大多數(shù)天氣現(xiàn)象,如刮風、打雷、下雨等最常發(fā)生在2~8千米的高度,因為那里的氣體占地球大氣總量的75%,水蒸氣占總量的99%,而空氣和水蒸氣就是天氣現(xiàn)象的原料,比如風是由太陽輻射引起的冷暖空氣流動,雨則是由水蒸氣液化形成的降水。
飛機需要安全平穩(wěn)地飛行,但天氣活動劇烈的區(qū)域容易使飛機產(chǎn)生顛簸,且能見度低,所以飛機常常穿越厚厚的云層,在9~12千米的高空飛行。鳥類一般也飛不到這么高的位置,減少了飛鳥撞機的可能。
氣球最高只能升至10千米左右,因為氣球升得越高,周圍的空氣越稀薄,氣球的內(nèi)部氣壓漸漸比外部氣壓大,氣球會不斷膨脹,最后爆裂。供游客乘坐的熱氣球一般也只飛至大約10千米高。
氣象氣球則比玩具氣球和熱氣球飛得更高,它專門探測高空的大氣數(shù)據(jù)。這種氣球由高強度材料制成,可上升到30千米的高度,是普通氣球的3倍。
生物大都在地表,鳥類飛不過12千米高,但更高處居然還有生物存在。2013年,英國科學家米爾頓·溫賴特利用氣象氣球,在25千米的高空收集到一種帶有鼻狀開口的微生物 ,它們呈團塊狀飄浮在空中,并有防紫外線輻射和儲存水的能力。溫賴特推測這種微生物很可能隨太空隕石而來,但更多學者認為它是由飛機或火山噴發(fā)帶至高處的。
太陽光中的紫外線會對人類和其他生物造成一定傷害,例如使人體皮膚曬傷,而臭氧層能吸收大量的紫外線輻射,使地球生物得以生存繁衍,其高度為20~25千米。
來自太空的細小固體或塵埃在穿越地球大氣層時,會與氣體發(fā)生高速碰撞,然后在20~50千米的高度逐漸氣化或燃燒殆盡,產(chǎn)生大量的光和熱,這便是我們常說的“流星”。
大多數(shù)人以為火箭只負責將航天器送上太空,但其實還有一種火箭叫“探空火箭”,專門用來探測高空的大氣數(shù)據(jù)。探空火箭的飛行高度可達30~200千米。
在許多靠近極地的地區(qū),人們可以看見美麗的極光。極光是太陽風的帶電粒子流被地球磁場引向南北兩極后,與氮氧分子碰撞所產(chǎn)生的。
極光看似離地面不遠,但實際上,它位于100~300千米的高度,而國際上,100千米以外的區(qū)域就被定義為太空。
人造衛(wèi)星在哪飛?它們的運行高度多為300~500千米,圍繞地球以固定軌道飛行。其中有氣象衛(wèi)星,用于觀測地球、獲取大氣層的氣象數(shù)據(jù);有通信衛(wèi)星,手機、廣播的國際通信就是通過通信衛(wèi)星實現(xiàn)的。
目前太空中飛行著國際空間站,而中國天宮空間站預計2022年建成。它們是宇航員進行科學研究、航天器維修、休息居住等活動的地方,飛行高度為400~450千米。
在人造衛(wèi)星中,地球同步衛(wèi)星的位置更高,它的運行高度約為3.6萬千米。
地球同步衛(wèi)星的運行速度、方向均與地球自轉(zhuǎn)一致,轉(zhuǎn)完一圈用時一天,觀測的范圍更廣,可以用來觀測地表上的自然資源和人類活動,比如全球植被覆蓋情況;人們進行路線導航也是通過地球同步衛(wèi)星實現(xiàn)的。