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臨近空間大氣環境特性

在實體上,以大氣熱力學結構随高度的分布為主要依據,可以将大氣層劃分為對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層,臨近空間主要包括平流層的大部、中間層的全部和部分的熱層區域。

平流層距離地面大約(18~55)km,該層大氣以水準運動為主,溫度在同溫層(平流層底部)保持不變,而後随着高度的增加逐漸升高,到平流層頂時可達270K左右。平流層基本沒有雲、霧、雨、雹等天氣現象,能見度非常好,此外在20km高空的水汽含量是5km高度的萬分之一,35km高空的水汽含量幾乎是零,是以可認為平流層基本不含水汽。值得注意的是地球大氣中O3總量的9/10分布在平流層内,其濃度的極大值出現在25km左右的高度上,它吸收了絕大部分波長小于0.30μm的對人體有害的紫外線,對波長在0.44~0.80μm的光也具有一定的吸收能力,特别是對9.60μm的紅外線有強吸收作用。平流層中還具有一定濃度的氣溶膠粒子,當有火山噴發時其中的粒子濃度會增加到原來濃度的10倍以上,并能維持數年之久。

中間層距離地面大約(55~85)km,該空域内大氣有相當強烈的垂直對流運動,溫度随高度的增加而呈下降趨勢,頂部氣溫可降至160~190K,空氣非常稀薄,其空氣品質約占整層大氣的三千分之一,此外該空域内水準方向風速相當大,在60km的高度可達140m/s。

85~100km的高度範圍屬于熱層的底部區域,該區域内大部分氣體分子發生電離而呈現等離子體狀态,區域溫度随高度的增加而迅速升高,此外該層能夠反射電磁波,這對于全球無線通信具有重要意義。

對于臨近空間大氣特性的監測,國内外已經作了大量的研究和實驗。目前國内外已經研制的用來監測中、高層(包括了距地面(20~100)km的臨近空間)大氣環境特性的雷達系統有:探測距離在(1~20)km範圍的平流層—對流層(ST)雷達,探測距離在(50~110)km範圍的中層(MF)雷達,采樣距離在(80~110)km範圍的流星雷達,此外還有雷射雷達、非相幹散射雷達、射電天文系統和GPS觀測裝置等,這些系統都為研究臨近空間的大氣環境特性提供了重要的資料資訊。

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