对流层
关于恒星的对流层，请见“对流层 (恒星)”。
| 散逸层（600 km ～ 2000 km至3000 km） |
| 增温层（80至85 km ～ 600 km） |
| 中气层（50 km ～ 80至85 km） |
| 平流层（8至18 km ～ 50 km） |
| 对流层（地面 ～ 8至18 km） |
对流层（troposphere）是地球大气圈中最底部的一层，与地面相接，上至平流层，以空气垂直对流旺盛为最显著特点[1][2][3]。对流层上界随纬度、季节而变化，平均11~12千米。就纬度而言，低纬度地区上界平均为17~18千米，中纬地区10~12千米，高纬地区仅8~9千米；就季节而言，夏季厚冬季薄，在中纬地区尤甚。
对流层集中了整个大气层约75%的质量，以及90%以上[3]的水汽及杂质[4]:72，是密度最高的一层。对流层的直接热源主要是地面，故气温随高度升高而降低（平均每上升1km气温下降6.5℃），这种特征也有利于对流的产生。对流运动配合水汽产生了千变万化的天气现象，几乎所有天气现象均发生于对流层，故而该层也是和人类乃至所有生物生存关系最密切的一层。尽管显著性远不如垂直方向，但对流层的水平方向气象要素仍明显分布不均，有大量不同性质的气团，以及气团间形成的锋面[5]。
对流层顶部与平流层的过渡区为对流层顶，有数百米至一两千米的厚度，此处大气温度随高度上升而下降的趋势减少乃至不再下降或有所上升，平均气温在低纬地区约-83℃，高纬地区-53℃。对流层顶能很大程度阻挡垂直气流，是一个深厚的对流阻滞层。对流层顶聚集了对流层内上升的水汽、杂质，能见度较低。
词源
[编辑]“对流层”一词移植自日语“対流層／たいりゆう-そう”，来源于英语“troposphere”，可能始见于1931年王云五《英汉对照百科名汇》[6]。英语“troposphere”由希腊语tropos（意为turning，旋转；翻转；倒置……<-ing分词形式>[7]）与组合形式“-sphere”（表示“球体的，尤指围绕地球的地区的”）组合而成[8]。
范围
[编辑]对流层的底部与地面直接相接，上部通过“对流层顶”这一过渡层与平流层相接。由于受地面影响大[4]:72，对流层上界随纬度、季节而变化，平均高度据不同说法一般在11[3]~12[4]:73千米之间。就纬度而言，低纬度地区上界平均为17~18千米[注 1]，中纬度地区10~12千米[注 2]，高纬地区8~9千米；就季节而言，夏季厚冬季薄，在中纬度地区尤其明显[5]。
气温结构
[编辑]气温
[编辑]在对流层，除局地局时的逆温层外[5]，气温随高度上升而下降，平均来说，高度每上升1公里，气温下降6.5℃[10][5][3]。这是因为地面是对流层主要的直接热源[4]:72，太阳辐射中能量最强的可见光基本不能被大气吸收，而是直接透过大气射向地面；地面一边吸收热量一边也向外辐射红外线，这部分红外线能量的75%~95%都被对流层的水汽、二氧化碳等物质吸收截留[4]:79-80。上冷下热有利于对流的产生，对流运动配合水汽使其成为大气层中天气变化最复杂的一层，云、雨、雪、雷电等常见天气现象均发生在这一层，故而该层也是和人类乃至所有生物生存关系最密切的一层[2]。
对流层顶
[编辑]对流层顶是对流层顶部与平流层的过渡区域，其距地面的高度自然也会随季节及纬度而变化。对流层顶具有数百米至一两千米的厚度。此处大气温度随高度上升而下降的趋势减少，乃至不再下降或有所上升[5]。对流层顶平均气温在低纬地区约-83℃，高纬地区-53℃[3][10]；由于低纬地区对流旺盛，最低温一般出现在赤道上空[3]。对流层顶能很大程度阻挡垂直气流[10]，是一个深厚的对流阻滞层[5]。因此对流层顶能阻止对流层的大气污染物进入平流层，但一旦因火山喷发等原因污染物进入了平流层，对流层顶的存在也会使污染物在平流层难以消散[11]。对流层顶聚集了对流层内上升的水汽、杂质，能见度较低[10]，飞机一般在平流层飞行[11]。
压力结构
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压力
[编辑]大气层的压力会随高度升高而下降。这是因为位于地表上的空气会被其之上的所有空气压著，反之在高的地方，空气被少一点的空气压著，故之气压亦随之递减。气压随高度而改变是可以根据下列的流动动力学程式所计算：
这里：
假设一个常温，压力会随高度以指数方式而下降：
大气环流
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正因对流层是大气层中湍流最多的一层，喷射客机大多会飞越此层顶部（即对流层顶）用以避开影响飞行安全的气流。
大规模的大气环流，其基本结构大致上都维持不变。地球上的风带和湍流由三个对流环流（三圈环流）所推动：哈德里（低纬）环流、费雷尔（中纬）环流、以及极地环流。这三个对流环流带领盛行风及由赤道传递热能到极地方向。
对流层内的区分
[编辑]| 对流层内的区分 |
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| 艾克曼层 (100m-1 km) |
| 接地层 (0m-100m) |
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高纬地区的地表摩擦力影响气流，形成了一个平均厚2公里的行星边界层。这一层的形成主要依靠地形而有所不同，而且亦会被逆流层的分隔而与对流层的其他部份分开。
虽然位于对流层下层的大气会与地表产生摩擦，但上层的空气却没有受这种摩擦力所影响。所以在对流层上层及下层的天气现象都会有所不同。基于这种现象的差别，对流层会再被分开三层。从海平面0米至100米的地方是接地层、从100米至1公里的是艾克曼层及从1公里至对流层顶的11公里处则称为自由大气。接地层会受到与地面的摩擦比较大，所以其大气的运动及喘流甚为不规则且较为活跃。艾克曼层则会受到科里奥利力、气压倾度力和与地面的摩擦力这三道力量摩合而运动。至于自由大气顾名思意，它不受地面的摩擦力所影响，大气处于一个自由运动的状态之中。
自由大气的上层部份，即对流层的上部会有急流流动著。其高度大约于离地面11公里附近，是风速最高的地方。如在日本上空流动的西风带亦是位于离地11公里的高度附近，且风速最高。虽然急流可说是于对流层内，作水平方向的大气运动之中最大规模的一种，但在垂直方向的大气运动中也属于大规模。又例如在热带地区热空气上升，到达副热带高压带下降的哈得里环流之类的大气环流就是其中一个例子。这样地在对流层里不断地出现作水平及垂直方向的大气运动，自由大气就是这类大气运动繁盛的一层。
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对流层蕴含以下成份：
注释
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ 现代汉语词典（第7版）. 商务印书馆. 2016: 331.
- ^ 2.0 2.1 朱清时 (编). 义务教育教科书·科学（八年级上册）. 杭州: 浙江教育. 2013: 48–49. ISBN 978-7-5536-0746-7.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 伍光和 (编). 自然地理学. 北京: 高等教育. 2008: 88-89. ISBN 978-7-04-022876-2.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 朱翔; 刘新民 (编). 普通高中教科书·地理（必修一）. 长沙: 湖南教育. 2019. ISBN 978-7-5539-4784-6.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 对流层. 中国大百科全书. 2024-01-18 [2024-02-02]. （原始内容存档于2024-02-02）.
- ^ 黄河清. 近现代汉语辞源. 上海辞书出版社. 2020: 378. ISBN 978-7-5326-5403-1.
- ^ 张柏然 (编). 新时代英汉大词典. 北京: 商务印书馆. 2007. ISBN 7-100-03308-X.
- ^ 新牛津英汉双解大词典 2. 上海外语教育出版社. ISBN 9787544625678.
- ^ 谢础; 贾玉红; 黄俊; 吴永康 (编). 航空航天技术概论（第2版）. 北京航空航天大学出版社. 2008: 65. ISBN 978-7-81124-428-1.
- ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 辞海 - 对流层. www.cihai.com.cn. [2024-02-02].
- ^ 11.0 11.1 平流层 - 《中国大百科全书》第三版网络版. www.zgbk.com. 2024-01-17 [2024-02-21].
