大气

大气是多种气体的混合物，这些成分以分子、原子和离子的形式混合存在，其间还夹杂着自由电子。

大气密度是影响大气性质的一个重要指标。

（三）光化学反应的大气密度效应

与大气的密度垂直分布廓面类似，大气的各个组分的密度也是高空低，低层高。

地球大气的密度垂直分布

地球大气的密度垂直分布地球大气的密度垂直分布精选

那么大气密度减少到什么程度，算是大气层的外缘呢，或者地球的大气层到底有多厚？

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地球大气在重力的作用下，下层大气的密度大，高层大气的密度小。

大气密度同样影响着重力分层的作用：大气密度大时，具有天气现象发生对流和湍流混合，分子碰撞多，各种分子混合均匀，会减弱重力分层的作用，反之则重力分层占主导，导致各层大气组分不同。

大气密度高、碰撞频繁，分子离子和电子快速复合，夜间D/E层电子几乎消失。

密度不同导致的分子之间碰撞几率的差异，进一步引起大气性质的不同，称为密度效应。

密度效应可以表现在不同的方面，在空气动力学方面，100千米以上的大气密度太低，不能产生航空升力，这个高度以发现人名字命名为卡门线。

这些光化学反应产生的单原子、离子和电子，处于不稳定状态，一直寻找机会复合成稳定的分子（或单原子分子），在大气密度高的地方，复合的速度快。

（三）光化学反应的大气密度效应光化学反应产生的速度与光子的多少（光密度）和分子的密度有关，光密度和分子密度越大，反应越快。

100km高空，大气密度为1×10¹³个/cm³（百万级，卡门线），分子自由程约为1米；

120千米高空，大气密度1×10¹2个/cm³，平均自由程大于10米；

300km高空，大气密度为1×10⁹个/cm³（个级），平均自由程达数千米。

大气密度不同，分子之间的碰撞的频繁程度不同，影响着大气的电离性质、各个组分的浓度（ppm）垂直分布、极光的高度、温度垂直分布、二氧化碳的温室气体效应。

天文学家LymanSpitzer对此定义了“散逸层”的概念，散逸层又称“外层”、“逃逸层”，是热层（暖层）以上的大气层，也是地球大气的最外层。

1995年，美国航空航天局和欧洲航天局的联合项目向太空发射的SOHO探测器（SolarandHeliosphericObservatory），旨在研究太阳，但也可研究地球大气逃逸层。

大气层无时无刻不在受到天外来客的轰击，包括陨石、高能粒子和电磁波（其中人眼可见的部分叫光），它们为大气层带来的物质和能量在不同密度的大气中引起的化学和物理变化不同，称为密度效应。

（一）大气各组分的重力分层大气是多种气体的混合物，这些成分以分子、原子和离子的形式混合存在，其间还夹杂着自由电子。

1963年，国际航空联合会FAI建议将100千米线作为外太空与地球大气层的界线。

经过计算卡门建议将海拔100千米指定为外太空与地球大气层的界线，后来称为卡门线。

卡门线（Kármánline）是一条位于海拔100km（330,000英尺）处，被大部分认可为外太空与地球大气层的界线的分界线。

2019年2月，一篇发表在JGRSpacePhysics的论文检视了SOHO卫星在1996年至1998年的观测数据，发现地球地冕的范围远超出了人们的预期，最外侧高度可以达到近63万千米，而地月的平均距离也就38万千米，相当于月球还在地球的地冕范围内，即月球还在地球的大气层当中。

否则就是在强词夺理地拼凑结果，同时由于真实大气中的影响因素众多导致中性稳定度大气的垂向温度递减率变化范围较大导致这个问题迟迟没有在实际观测中发现。

因此，一个自然而然的逻辑就是：既然在大气稳定度的相关证明中，可以使用气团的虚拟孤立隔绝假设，那么我们为何不可以在推导中性稳定度的大气的干绝热递减率的时候也用这个方法呢（而且把这个方法用到极致，即同时考虑热隔绝和体积功交换的隔绝，因为对于理想气体而言，在其状态的模拟分析中，只要其满足能量守恒原理且符合理想气体状态方程的约束，是可以任意地指定其压强和体积的变化方式的）？

因此，不仅应该可以拿中性稳定度大气的垂向温度递减率去判断不稳定大气中的大尺度气团的稳定性，同样可以用于去判断不稳定大气中的微小气团的稳定性，在这个分析过程中是不应该存在所谓的临界尺度的。

在实际大气观测中经常可以观测到0.98度每百米的温降分布，但问题是，常见的大气实际上是比较稳定的大气，而不是中性稳定度的大气，更不是处于不稳定的稳定度的大气。

对于非常稳定的大气来说，中性稳定度大气的垂向温度递减率这个标准应该不仅可以拿来进行非常稳定的大气里的厘米级和米级气团的稳定度的判断，应该同样可以用于非常稳定的毫微米及以上的这种微小气团的是否稳定的稳定度判断，而不应该出现此时对于微米级左右的微小气团的稳定度判断失效的现象。

我认为，一个更加简洁的思路是：处于中性稳定度大气应该指的是，该大气中的任意一个气团在任何一次随机的轻微垂直升降过程中，由于垂向变化导致的势能变化正好与周围大气同等高度处的温度变化所导致的内能的变化相等，即该气团只需要与重力场进行能量交换而不需要与周围大气进行热交换和功交换，呈现出随遇平衡的特征，那么这种垂向温度递减率分布的大气就是中性稳定度的。

更加重要的是，做双隔绝这个假设的目的，不是要真的说明在真实的大气中会发生这样的过程，而是为了证明，为何垂向温度递减率大大小于中性稳定度的大气的垂向温度递减率的大气，其垂向运动特征是非常稳定的死沉的大气，即，这个假设为的是证明，即使这种大气中有某个或某些任意尺寸的气团偶然发生了垂向运动扰动，也会立即返回起始位置，因此是非常稳定的大气。

一种成分在大气中分子数（正比于体积）的比例称为体积VMR浓度（ppm，concentration,volumemixingratio），常简称为浓度，指每特定数目（如每百个，每百万个）大气分子里某种气体的分子数量。

降到85km以下，大气分子数量显著上升，高速飞行挤压前方空气产生数千度高温（不是单纯摩擦，是空气绝热压缩放热），微米级微陨石瞬间熔化、完全蒸发，微陨石和绝大部分普通流星在中间层50～85km完全汽化烧毁。

大气光化学反应造成的不同组分的分层决定了极光的颜色分层。

二氧化碳的重力分层显著从多年来各个高度CO2浓度变化的程度也能看出来，地面二氧化碳由于人为排放而增加，地表大气二氧化碳浓度增加最为显著，而100千米高度的变化不显著。

大气密度同样影响着重力分层的作用：大气密度大时，具有天气现象发生对流和湍流混合，分子碰撞多，各种分子混合均匀，会减弱重力分层的作用，反之则重力分层占主导，导致各层大气组分不同。

地球大气在重力的作用下，下层大气的密度大，高层大气的密度小。

那么大气密度减少到什么程度，算是大气层的外缘呢，或者地球的大气层到底有多厚？