下面就从天高任鸟飞谈起,再看看大气圈是地球真正的外壳。
东汉张衡对天地的结构有过“天如鸡卵,地如卵黄”的比喻,不过这个“蛋壳”不是固体的硬壳而是激荡无形、风云多变的大气圈。但它所起的保护作用,却胜于铜墙铁壁。
地球“气壳”的显现原定于美国东部时间2003年2月1日上午9点16分降落在佛罗里达航天中心的美国哥伦比亚号航天飞机,在降落前15分钟左右,与地面控制中心失去联系。当时飞机离地面61.6千米,时速2万千米。电视图像表明,机体在空中坠落,伴有数道白色烟迹,这是飞机解体的表现。大气圈是地球真正的外壳,在航天飞机失事的过程中清楚地显现出来了。
是大气在阻挡航天飞机的冲入,也阻挡着一切来自地外的不速之客。当它们进入到大气圈底部比较稠密的空气中时,闯入物前端的空气体积急遽强烈压缩,温度可陡然升高到几千摄氏度以上,此时航天飞机如失去隔热层的保护,其表面因高热而气化的物质,随闯入物继续前冲,与空气分子撞击发光。
宇宙中高速冲向地球的天然固态物体,因受到大气的阻挡产生高热,减慢了速度,绝大部分在100千米上下的高空化为气体和微尘,只有极少数到达固体地球的表面,成为陨石或陨铁,但它们的体积已因熔化碎裂而大大缩小,所以一般不会在地面上造成灾害。
假使没有大气圈的保护,地球将像月球那样被撞击成百孔千疮,到处是沙砾尘土,一片死寂。
无形的甲胄地球大气圈的质量约有5000万亿吨,不到地球总质量的百万分之一,但它所构成的圈层占有的空间,远远大于地球的固体部分。全部大气圈质量的90%集中在高于海面16千米以内的空间里,并且愈高愈稀薄。
通常我们看到的,构建城墙的材料越是坚固,越能抵御外来侵袭,所以明王朝不惜毁掉大片森林来烧制特别结实的城砖。铜墙铁壁,固若金汤,成为文人夸张的想象。
然而,有形的固体材料再坚固也没有不可摧毁的;而液体无形,也就不会破裂;空气也是如此,流动性更强,那些外来的固态物体,进入到空气所构建的圈层,看起来仿佛在空若无物的空间中快速前进,实际上每前进一步便要消耗掉自身的一分能量,最终会成为强弩之末,而大气圈则始终保持自己是一个连续的完整圈层。
幸好这些无形的入侵者主要是太阳辐射,其中大量是人类生存所需的光和热,我们当然欢迎,但也有能伤害人体及其他生命的杀手,紫外线就是其中的一种。亏得空气中的氧分子能将波长短于240纳米的紫外线吸收,同时自身分解成为氧原子;这些氧原子随即又组成新的氧分子,并组成臭氧。臭氧能吸收波长在240~290纳米之间的紫外线,同时自身分解为原子状态和离子状态的氧。这些大气中的氧原子、氧离子以及氧分子,不断分解和重组,使大气圈中臭氧的含量保持大体稳定,使能够到达地面的紫外线数量不多,而无害于人了。
无形的侵入者还有太阳外层的炽热大气射来的高速带电粒子流,以及来自宇宙空间的、以氢原子核和氦原子核为主的各种高能微观粒子。可以想象,如果这些粒子都扑到地面,可以扫荡一切生命了,但是这样的事情没有发生,原因是在地球大气圈的最外层那些粒子也是带电的,它们受地球磁场的控制在那里快速运动,形成了一个具有磁性的圈层,那些外来的带电粒子碰到它,不是被它俘虏吸收,就是改变方向绕行,地面上就安然无恙了。
看起来空明无物的大气圈,原来是地球的万里长城。由此可知,要是没有科学,人类对自己生活在一个什么样的环境中尚无所知,何言保护,犹如“盲人骑瞎马”、“夜半临深池”,虽然仍可自我感觉良好,而社会何来发展,人类何来进步。