III.

大気の構造

地球大気は、いくつかの層にわけられる。一番下層は対流圏(高度10～20km)である。原則として、高度があがると気温は1kmにつき約6°Cの割合でさがっていく。ほとんどの雲はこの層でできる。対流圏は熱帯地方で高度17km(気温は約-80°C)、温帯では約10km(気温は約-50°C)までおよぶ。対流圏の上層が成層圏(高度20～50km)である。成層圏下部では、気温は一定か、あるいは高度とともにわずかにあがる。オゾン層(高度約30km前後)の中では気温の上昇はずっと急速である。成層圏の上部境界は高度50km程度だが、気温は地表とほぼひとしい(約0°C)。50～90kmの領域を中間圏とよび、高度が高くなると気温がさがるのが特徴で、高度90km付近では-80°Cほどになる。

高度約90kmから上では、大気は太陽からの紫外線、X線、電子の流れによってイオン化されている。この層はある特定の周波数領域の電磁波を地表へはねかえす。このイオン濃度の比較的高い層を電離層といい、高度80～600kmにかけていくつかの電離層が存在する領域を電離圏という。なお、この層は約1200°Cと、高温であることから熱圏ともよばれている。電離圏の上は外気圏とよばれ、数万キロメートルの高さにまでおよび、これが大気の一番外側である。→ 大気圏

空気の密度は、高度があがるにつれて気圧に比例、気温に反比例して急速に小さくなる。気圧は気圧計で測定し、パスカル(Pa)、またはヘクトパスカル(hPa)という単位であらわす。海面での標準大気圧は1013.25hPaで、1気圧といわれる。高度がますごとに、気圧はへっていく。

対流圏と成層圏下部の観測は、気圧、気温、湿度の測定器と、観測されたデータを地上におくるための電波送信機とをつんだ探測気球(→ 気球)でおこなわれる。数百キロメートルまでの上空はロケットで探査し、おくってくる気象データでしらべることができる(→ 高層気象観測)。オーロラの形状とスペクトルを研究することによって、高度約800kmまでの情報をえることができる。→ 宇宙探査