中文名

中間層

外文名

Mesosphere

區(qū)    域

50km-85km的大氣層

大氣現(xiàn)象

夜光云，流星

別    名

中層

簡(jiǎn)介

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中間層又稱中層,。自平流層頂?shù)?5千米之間的大氣層,。

該層內(nèi)因臭氧含量低，同時(shí),，能被氮,、氧等直接吸收的太陽(yáng)短波輻射已經(jīng)大部分被上層大氣所吸收,，所以溫度垂直遞減率很大，對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛,。中間層頂附近的溫度約為190開,；空氣分子吸收太陽(yáng)紫外輻射后可發(fā)生電離，習(xí)慣上稱為電離層的D層,；有時(shí)在高緯度,、夏季、黃昏時(shí)有夜光云出現(xiàn),。

背景知識(shí)

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地球大氣按其基本特性可分為若干層,，但按不同的特性有不同的分層方法,。自地球表面向上,，隨高度的增加空氣愈來俞稀薄,。大氣的上界可延伸到2000～3000公里的高度。在垂直方向上,，大氣的物理性質(zhì)有明顯的差異,。

根據(jù)氣溫的垂直分布、大氣擾動(dòng)程度,、電離現(xiàn)象等特征,，一般將大氣分為五層對(duì)流層、平流層,、中間層,、熱層和 外層（又稱外逸層或逃逸層）。接近地面,、對(duì)流運(yùn)動(dòng)最顯著的大氣區(qū)域?yàn)閷?duì)流層，對(duì)流層上界稱對(duì)流層頂,，在赤道地區(qū)高度約17～18千米,，在極地約8千米；從對(duì)流層頂至約50千米的大氣層稱平流層,，平流層內(nèi)大氣多作水平運(yùn)動(dòng),，對(duì)流十分微弱，臭氧層即位于這一區(qū)域內(nèi),；中間層又稱中層,，是從平流層頂至約80千米的大氣區(qū)域；熱層是中間層頂至300～500千米的大氣層,；熱層頂以上的大氣層稱外層大氣,。

物質(zhì)組成

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氮?dú)?/a>和氧氣為主，幾乎沒有臭氧,。該層的60-90公里高度上,，有一個(gè)只有在白天出現(xiàn)的電離層,，叫做D層。

主要特征

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從平流層頂到85公里高度為中間層,。其主要特征：

（1）氣溫隨高度增高而迅速降低,，中間層的頂界氣溫降至－83℃～－113℃。因?yàn)樵搶映粞鹾繕O少,，不能大量吸收太陽(yáng)紫外線,，而氮、氧能吸收的短波輻射又大部分被上層大氣所吸收,，故氣溫隨高度增加而遞減,。

（2）出現(xiàn)強(qiáng)烈地對(duì)流運(yùn)動(dòng)，又稱為高空對(duì)流層或上對(duì)流層,。這是由于該層大氣上部冷,、下部暖，致使空氣產(chǎn)生對(duì)流運(yùn)動(dòng),。但由于該層空氣稀薄,，空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)不能與對(duì)流層相比。

溫度垂直分布

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相對(duì)于在中間層之下的平流層,，氣溫會(huì)隨高度而增加,，中間層與對(duì)流層一樣氣溫會(huì)隨高度按比例遞減。在中間層底部,，高濃度的臭氧會(huì)吸引紫外線使平均氣溫徘徊在-2.5℃左右,，甚至?xí)哌_(dá)0℃左右。但隨著高度增加臭氧濃度會(huì)隨之減少,，所以在中間層頂?shù)钠骄鶜鉁赜謺?huì)降至-92.5℃的低溫,。因此，通常在中間層頂附近,，是大氣垂直結(jié)構(gòu)內(nèi)最低溫的部分,。由于中間層的平均氣溫遞減率卻比對(duì)流層的小，雖有少部份的對(duì)流活動(dòng)發(fā)生,，但相對(duì)地都較穩(wěn)定,，甚少發(fā)生高氣壓、低氣壓的現(xiàn)象,。亦因?yàn)橹虚g層的大氣密度非常之低,，所以這層的熱力構(gòu)造主要由氧分子把太陽(yáng)的紫外線吸收進(jìn)而把大氣加熱，與及二氧化碳放射出紅外線而冷卻兩者的平衡去決定,。

對(duì)流運(yùn)動(dòng)

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中間層夏季會(huì)比冬季處于一個(gè)氣溫更低的狀態(tài),。這是因?yàn)槎緯r(shí)，大氣重力波破碎在這一層輸送向西的動(dòng)量，如同施加向西的拖曳力,。為了平衡這一拖曳力,，大氣必須朝極地經(jīng)向運(yùn)動(dòng)獲得朝東的科氏力。這一由夏極地到冬極地的經(jīng)向運(yùn)動(dòng)造成了夏極地的大氣上升,，絕熱膨脹冷卻,；冬極地的大氣則下沈，絕熱壓縮加熱,。這一環(huán)流對(duì)溫度的影響超過了太陽(yáng)輻射加熱,，因此中間層頂?shù)臏囟确炊顷?yáng)光直射的夏極地最冷，無陽(yáng)光的冬極地最熱,。因此,，夏季中間層頂?shù)臍鉁乜梢缘椭?100℃以下。如此低溫之下,，像夜光云般的特殊薄云也有可能被觀測(cè)到,。而在中間層頂以上的大氣所蘊(yùn)含的原子?分子因受到太陽(yáng)的紫外線影響而進(jìn)行電離，增加了自由電子,。這樣地大氣進(jìn)行電離的一層稱作電離層,，而當(dāng)中最底的一層D層就位于中間層頂付近，即離地面50至90公里的高空,，所以中間層頂部的電子密度處于一個(gè)比較多的狀態(tài),。

氣壓

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中間層不會(huì)發(fā)生高?低氣壓。但因?yàn)橹虚g層的大氣密度非常之小,，故像行星波之類的長(zhǎng)周期波動(dòng),，會(huì)以一個(gè)大的震幅從底層傳遞上來。根據(jù)這樣的波動(dòng)現(xiàn)象,，在震幅極端大的地方會(huì)形成力學(xué)上不穩(wěn)定的部分,。再者，這種波動(dòng)現(xiàn)象亦同樣對(duì)其附近的大氣循環(huán)做成較大影響,。

電波傳播

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在中間層,，氣溫隨著高度的上升而下降。中間層與電離層的下部相重疊,。在距地面50～800千米的空間，稀薄的空氣分子,，在強(qiáng)烈陽(yáng)光照射下,，形成離子。電離層好像一面鏡子,，把廣播臺(tái)發(fā)出的電波返射回地面,，這樣我們就能收到廣播。

中間層現(xiàn)象

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大氣層存在許許多多的有趣現(xiàn)象，各層所散發(fā)出的不同魅力,，如中間層的夜光云,、夏冬季天氣的反常……除了對(duì)流層,、平流層,，離我們比較遠(yuǎn)的中間層、暖層,、外層,，也和我們的生活密不可分。

探測(cè)儀器

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瑞利散射激光雷達(dá)能夠探測(cè)22-60 km范圍內(nèi)大氣溫度的垂直分布,。

瑞利散射激光雷達(dá)適合于探測(cè)中間層低層大氣溫度分布,。其主要原理是：認(rèn)為中間層低層大氣的大氣回波主要是分子瑞利散射信號(hào)，忽略氣溶膠粒子的散射信號(hào),；假設(shè)已知某一高度上大氣密度,，可求得大氣密度廓線；結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程和大氣靜力學(xué)方程求得大氣溫度,。^[2] 
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參考資料

1.  瑞利散射激光雷達(dá)探測(cè)平流層和中間層低層大氣溫度  ．大氣科學(xué)官網(wǎng)．2002[引用日期2016-11-28]