关于地球大气层和天气的16个问题

空气是一种环绕地球的气体混合物，在重力作用下保持不变。空气构成了地球的空气大气．我们呼吸的空气中78%是氮气，21%是氧气，0.9%是氩气，0.03%是二氧化碳，还有水蒸气(漂浮的水分子)。此外，还有其他气体和微小的尘埃、植物的花粉颗粒和其他固体颗粒的痕迹。随着大气层在地球上空向外太空延伸，空气变得稀薄，空气中气体的组合也发生了变化。

臭氧，或三个氧分子(O_3.，与O₂人类呼吸的空气)，是大气中覆盖着地球的毯子。的臭氧层它位于大气中9到25英里(15到40公里)之间，是由太阳辐射与某些空气分子相互作用产生的。虽然这种蓝色气体对大气有益，但臭氧形成了一层化学物质烟雾在地面上。雾霾是由某些空气污染物的光化学反应产生的二次污染物，这些污染物通常来自内燃机车辆和工业活动。

臭氧层对地球上的所有生命都很重要，因为它保护所有生物不受太阳紫外线辐射的伤害。科学家认为，大约20亿年前，浅水海洋动物产生氧气。这些流出的氧气帮助形成了臭氧层。随着氧气含量的增加，海洋动物进化了。一旦大气层中有了保护层，海洋植物和动物就能安全地扩散到陆地上。臭氧的损失意味着一些敏感的生物——地球食物链所必需的——可能会因暴露在太阳强烈的紫外线辐射下而死亡。

氧气是所有人类、动物和植物生存所必需的。当地球刚形成时，它的大气中没有氧气——这种无色、无味、无味的气体占我们呼吸空气的20%左右。它完全是由氢，甲烷，氨,氰化氢．氢气逃逸到太空中，来自太阳的紫外线辐射分解了混合物，只留下氮气和二氧化碳。只有当生命开始并发生光合作用(生物体将光能转化为化学能)时，氧气才第一次出现——大约34亿年前。

太阳的白光由很多部分组成波长．分开看时，每个波长对应不同的颜色。构成地球大气层的空气分子和物质粒子在太阳光线到达地球时散射了部分光线，尤其是波长较短的光线，使我们呈现蓝色。这些光波从天空的各个角度向我们袭来，使天空呈现蓝色。

一层空气叫做大气包围着地球。这一层中的空气在升温或降温时从一个地方移动到另一个地方。这种流动的空气叫做风．风把湿气和热量带到世界各地，也产生了大量的天气．你可以看到风吹过树林——有时风移动得很慢，几乎看不见。你也可以感觉到风，微风吹过你的脸和头发。在其他时候，空气可以快速移动，成为极端和破坏性的事件，如龙卷风，吹倒树木，破坏汽车和建筑物。

南极洲是地球上最冷、最高、风最大、最干、最冰的大陆。风速有时可以达到每小时200英里(322公里)，每天持续5小时。

云由数十亿微小的水滴和漂浮在空中的微小冰晶形成。云中的每个水滴大约比雨滴小100倍。一般来说，低空云，或低于地面6000英尺(约1800米)的云，主要是由水滴组成的。然而，在寒冷的天气里，它们也会含有小的雪和冰晶。中层云，即6000英尺到20000英尺(约6000米)之间的云，在夏季由水滴组成，但在冬季有高浓度的冰晶。高空云存在于2万英尺以上，主要由冰晶组成。除了携带水和冰晶外，许多云还含有少量的固体颗粒，如烟和灰尘。

虽然云中的水和冰通常重达数吨，但云的重量分布在一个非常大的区域上。云滴也非常小，大约只有十万分之一英寸宽。事实上，云的单个粒子是如此之小，以至于从地球表面上升起的暖空气能够使它们漂浮在空中。

喷气机留下白色的痕迹，叫做航迹云的就像你有时能在寒冷的冬日早晨看到自己呼出的气一样。喷气发动机排出的又热又湿的废气与大气混合，在高空，大气的蒸汽压和温度比废气低得多。喷射废气中包含的水蒸气凝结并可能冻结，这种混合过程形成云。根据飞机飞行的高度，以及大气的温度和湿度，尾迹可能是厚或薄，或长或短。不同类型的飞机尾迹也可以用来预测天气。例如，一条细而短的航迹表明高空空气湿度低，这是好天气的迹象。一条厚而持久的航迹显示了高海拔地区潮湿的空气，这可能是风暴的早期迹象。

雨云通常是深灰色的，因为云内有深而密集的水滴和冰，光线无法穿透它们。一般来说，云的颜色取决于云与阳光的关系。因此，当云层挡住阳光时，就会呈现灰色。云层越厚，挡住的光就越多。当云层厚约3000英尺(约900米)时，几乎没有阳光能穿过云层。

一个彩虹是一个弧线，它显示了构成可见光的所有颜色，以及它们不同的波长。彩虹由七种颜色组成，它们总是以相同的顺序出现:波长最长的红色在最上面，其次是橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色(一种深红蓝色，通常很难看到)和波长最短的紫色。记住这些颜色顺序的一个好方法是把每个颜色的第一个字母拼成ROYGBIV，发音为“roy-jee-biv”。

当阳光穿过水滴，被水滴的圆形折射或弯曲成不同的波长时，就会出现彩虹。彩虹有时可以在瀑布的薄雾中看到，在阵雨中，当太阳仍然照耀着天空时。彩虹出现在太阳对面的天空中。因为太阳也必须在天空中很低的地方，靠近地平线，如果当天是晴天，有几场短暂的阵雨或雷暴，下午晚些时候是寻找彩虹的最佳时间。

在一个大的雨云中，当水滴相互碰撞并增大时，它们就会带电。这种活动也会在地面上产生电荷。有时电荷会增加，直到它们变得非常强(高达2亿伏特!)，以至于电流以a的形式在云和地面之间的空气中流动闪电螺栓。闪电的直径大约是0.5到1英寸(1.3到2.5厘米)宽，但它可以达到5英寸(12.7厘米)宽。闪电从云层到地面的平均长度为3到4英里(4.8到6.4公里)。闪电不仅会发生在雷暴中，也会发生在暴风雪、沙尘暴和火山喷发的上空。

当闪电在天空中闪烁时，它引起雷声．闪电发出的光几乎立刻就能到达你的眼睛，但雷声几秒钟后才到达。如果你计算闪电和雷声之间的秒数，你可以估计出闪电的距离:每5秒等于1英里(1.6公里)。

一个飓风它也被称为热带气旋或台风，是一种巨大的风暴，由巨大的乌云、暴雨和强风系统围绕着一个平静的中心。它起源于热带的温暖水域，然后缓慢地穿过世界上的海洋(如大西洋、墨西哥湾、加勒比海和西太平洋)，以每小时5到20英里(8到32公里)的速度，围绕着一个低气压核心旋转。虽然整个风暴移动缓慢，但风暴中盘旋的风的速度从每小时75英里到每小时近150英里(121至241公里)不等。在这些“怪物风暴”中，房屋被吹得四分五裂，强壮的树木的叶子和树枝被刮掉，植物被从地里拔出来，洪水冲走了任何没有牢牢扎根在地上的东西，包括房屋、动物和人。风暴的中心——在某些情况下直径接近15英里(24公里)——被称为飓风眼。今天，太空卫星可以追踪飓风的路径，这样就可以给风暴路径上的人们提供早期预警。

龙卷风——通常在雷暴期间形成的强烈的漏斗状风暴——对附近的任何人都构成危险。这些“龙卷风”可以摧毁路径上的任何东西，包括房屋、人、汽车、树木、动物，甚至整个社区。有时轻型移动房屋会被翻转。1974年4月3日，一场强烈的龙卷风席卷了俄亥俄州的Xenia，将一所农舍夷为平地，摧毁了里面的一切，只留下三件完好无损的脆弱物品:一面镜子，一箱鸡蛋和一盒圣诞装饰品!偶尔，龙卷风还会做其他奇怪的事情，比如把火车从轨道上拉起来，扔在很短的距离上!

在美国，平均每年发生1000次龙卷风。从云层向下流动的冷空气与从地面上升的暖空气相遇;如果大气条件刚刚好，龙卷风就开始了。龙卷风主要发生在被称为龙卷风走廊的10个州，从德克萨斯州延伸到内布拉斯加州，还包括科罗拉多州、爱荷华州、伊利诺伊州、印第安纳州、密苏里州和阿肯色州。大多数微弱的龙卷风持续时间不到10分钟，而且传播距离很短。众所周知，强大的龙卷风可以持续数小时，一些龙卷风的飞行距离超过100英里(161公里)。

一个一磅重的物体被龙卷风携带的最远距离约为100英里(161公里)。在1915年11月10日的堪萨斯大本德龙卷风中，小镇的碎片被卷走了80英里(128公里)。其中包括收据、支票、照片、钱、衣服、瓦片和几页的书，这些东西几乎落在东北部80英里外格拉斯科北部和西部的每个农场上。龙卷风穿过小镇后，穿过夏延谷底，4.5万只迁徙的鸭子从龙卷风路径尽头东北方向25英里(40公里)处从天而降。1953年马萨诸塞州伍斯特市发生龙卷风后，大块湿漉漉的冰冻床垫落入波士顿港，距离床垫被捡起的地方50英里(80公里)。