为什么很难回答天有多高

中国有句俗话“不知天高地厚”,专指知识浅薄、狂妄自大、心浮气躁而没有自知之明的人。其实你真的知道天有多高、地有多厚吗?对于“地有多厚”还好说,地球半径大致为6400千米,如果能在脚下打个洞,大不了也就是12 800千米(当然这是不可能的),而“天有多高”就不好回答了。

中文里“天”的意义十分丰富,抛开人文和宗教意义的不说,单是自然意义的也并不确定。从“天上有日月星辰”来说,这里的“天”指的是整个宇宙,而宇宙是有限而无界的,就像一只蚂蚁在篮球上,无论朝哪个方向爬,都找不到边界。如果从“天是蓝的”来说,显然“天”指的是地球大气层。

地球大气层有多厚呢?在1个标准大气压(约为101.3千帕)、0℃的标准情况下,可以计算出大气厚度将近8千米,科学家把这个值叫作均质大气高度。在地面上,这区区8千米,即便步行也要不了多少时间,与地球半径相比真是太薄了。但是,这个值是在假定气压、密度和温度都不变的情况下计算出来的。实际上,大气的气压、密度和温度都随高度而变化,高度越高空气越稀薄。在地球引力的作用下,地球大气99.9%以上集中在距地面80千米以内,其主要成分的比例保持不变,所以叫作均质层或匀和层。而在80千米以上,大气已所剩无几(只占全部大气的十万分之几),大气成分的比例也不断发生变化,比较轻的气体如氢、氦等越来越多,大气就不再是均匀混合了,这一层叫作非均质层或非匀和层。地球大气圈的顶部没有明显的分界线,是逐渐过渡到星际空间的。800千米以上直到2000~3000千米是大气圈与星际空间的过渡地带,又称外逸层。在这里空气极端稀薄,受地球引力又较小,经常有一些气体的电子或离子摆脱地球引力场,逃逸到宇宙空间。在2000~3000千米的高空,地球大气密度和星际空间的密度非常相近,这一高度可以大致看作是地球大气的上界。极光出现的最大高度为距地面1000千米处,也有人将此定义为地球大气的上界。

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