站在珠穆朗玛峰的顶端,海拔高达8.8公里,抬头望去,天空比地面更蓝更深邃。而在民航客机巡航的高度,通常是10到12公里,窗外的景色已变成深蓝近黑。倘若搭乘亚轨道飞行器飞抵80到90公里的高空,就能看到地球弧线下那条明亮的蓝色光带——那正是整个大气层在阳光下的轮廓。许多人可能不知道,没有大气的月球上,尽管太阳高悬头顶,天空却是漆黑一片,太阳与星星能够同时出现。这个对比恰恰证明,地球上那片湛蓝的天空是地球大气给予的馈赠。如果没有这层气体包裹,地球会变得跟月球一样荒凉寂静。蓝天看上去触手可及,但它其实隐藏着地球的生命屏障。当孩子们问起天有多高时,可以笑着告诉他:那片蓝色的天空大约在12公里左右;如果把整个大气层算上,它能一直延伸到100公里外的太空边缘。在这个过程中,或许能在孩子心中埋下一颗探索宇宙的种子。 我们平时看到的蓝天并非宇宙的真实颜色,而是阳光经过地球大气散射产生的视觉效果。太阳光是由多种颜色混合而成的复合光,进入大气层后波长较短的蓝光被空气分子和微粒散射到四面八方。于是无论朝哪个方向望去,眼睛接收到的都是蓝光叠加而成的景象,从而呈现出澄澈的蓝色。没有足够稠密的大气作为“天空滤镜”,就不会有这种颜色变化。 我们日常所见的蔚蓝大多集中在对流层内。对流层从地面一直延伸到大约8到18公里(赤道地区稍厚些),平均厚度是12公里左右。乘坐飞机起飞时看到云层在脚下翻涌且颜色更鲜亮,是因为飞机正在快速离开对流层。随着高度升高,空气密度骤降导致散射蓝光的“力度”减弱。对流层不仅是视觉上的“蓝天”制造机,也是天气现象的主要发生地:刮风、下雨、打雷、下雪等我们熟悉的天气现象都在这里上演。充沛的水汽、剧烈的温度变化以及活跃的上下对流共同造就了它“对流”的名字。 穿过对流层往上就是平流层,海拔位于12到50公里之间。这个区域空气干燥且稳定,云量极少(偶尔会出现珠母云)。臭氧层静静地待在这里替地球过滤掉大量紫外线。由于空气密度只有地面的1%左右,蓝光被散射得极弱,白天的天空显得灰白沉闷。 继续向上升高就来到了中间层,位于50到85公里之间。这里是大气层中最冷的一层,夜间有时能看到罕见的夜光云——地球上最高、最梦幻的云彩。然而这里的空气已经稀薄到连鸟类都难以生存,普通飞机也只能望洋兴叹。此时抬头望去天空不再是蓝色而是深邃的黑蓝。 再往上就是热层了,高度在85到600公里以上。国际空间站就在这个区域内运行(大约400公里高)。尽管名字里有个“热”字但空气分子稀少到无法有效传递热量;即便分子运动速度极高也传递不出温暖;宇航员在舱外作业时仍然需要穿厚重的宇航服保暖。更重要的是这个高度的大气几乎无法散射阳光;天空彻底变成黑色;星星不再闪烁就像被贴在黑色幕布上一样清晰可见。 科学界把海拔100公里的卡门线视为太空的官方起点——国际航空联合会就是以这条线来界定航空与航天的界限。超过这条线传统机翼无法产生升力必须依靠火箭推进才能维持轨道运动。换句话说一旦越过了卡门线就正式进入太空了。