地球の大気の垂直構造

今日の地球の大気の化学組成は、生化学的プロセスを通じて何百万年もかけて形成されました。基本的に、大気は窒素 (71%) と酸素 (28%) で構成されています。大気を構成するガスのリストには、とりわけ、二酸化炭素、アルゴン、水蒸気、メタンなどが含まれます。

一般に、大気は対流圏、成層圏、中間圏、熱圏の4層に分かれます。大気には物理的な上限はなく、高度に応じて空気が徐々に希薄化するだけです。通常、気象学では、大気の厚さは 80km から 100km の間であると考えられています。おおよその値では、大気中の全ガスの 75% が高度 10km 以下に、95% が 20km 以下に含まれています。

これらの各層では、温度、圧力、空気密度にさまざまな変化があります。これらのバリエーションは、各レイヤーを定義する役割を果たします。各層の間には、対流圏界面、成層圏界面、中圏界面という遷移帯があります。

対流圏は気象学の観点から最も重要な層です。それは地球の表面に隣接しており、大気の総質量の約 3/4 を含んでいます。ほとんどすべての水蒸気は対流圏に含まれているため、雲や気象現象の自然環境となります。

対流圏では、高度に応じて気温が低下する傾向があります (1 キロメートルごとに約 6.5 ℃) 。対流圏の最上部には対流圏界面があり、温度の低下が止まり、ほぼ一定になる領域です。

成層圏は対流圏界面に隣接する層で、高度約50kmまで広がります。一般に、成層圏の垂直方向の温度プロファイルは、最下層ではほぼ一定で、高度が上がるにつれて上昇し始めます。この層の加熱は、オゾン形成の過程でのエネルギーの放出に関連しています。成層圏の最上部には成層界面があります。この移行ゾーンでは温度変化がほとんどありません。

中間圏は、まさにこの高度でのデータ取得が難しいため、ほとんど知られていない層です。標高は約50kmから80kmに及びます。この層では温度が低下する傾向があります。上限の温度は約-95℃と推定されています。中間圏には水蒸気はほとんど存在しません。中間圏界面は、隣接する遷移ゾーンです。厚さ約 10 km の中間圏界面の温度はほぼ一定です。

熱圏は高度 90 km を超えたところにあり、高度に応じて平均気温が連続的に上昇するのが特徴です。熱圏の温度は昼と夜で数百度も変化する可能性があるため、「平均」という概念の意味は非常に限定されていることに注意してください。この層内の空気は希薄であるため、温度は直接測定されず、圧力と比重から推定されます。著者の中には、熱圏の上の別の層である外気圏を考慮する人もいます。地球の大気中の空気は徐々に消えていき、最終的には完全に開かれた宇宙が現れます。