大氣圈的厚度與構造
一、大氣圈的厚度
地球上的大氣圈有多厚？也就是說從地球表麵向上有多高，才能到達大氣圈的最上邊沿？對於這個問題，人們在很久以前，就已開始探索研究。
最初，人們是根據雲的高度來確定大氣圈的厚度。我們知道，雲是漂浮在大氣中的細小水滴或冰晶組成的。有雲的高空，一定有大氣的存在。根據對普通常見雲的觀測，最高的雲可達10~15千米。因此，最初人們認為大氣圈的厚度在15千米以上。
流星是宇宙中的小天體，當它進入地球大氣圈以後，因為它以每秒20～100千米的速度運動，與空氣摩擦生熱而發光。於是，人們又根據流星出現的高度，來確定大氣的厚度。流星一般開始出現在70~120千米的高空，因此人們就認為大氣圈的厚度也就在70~120千米以上。
日出以前，天空便開始發亮，日落以後，天空並不立即變暗。我們把這種日出以前和日落以後的天空皓亮現象，稱為“曙暮光”。曙暮光是由於高層大氣分子被太陽照射以後散射出的光亮。因此，根據測量曙暮光的高度，又確定大氣圈的厚度在280千米以上。
在兩極地區的上空，常常可以出現五彩繽紛的放電現象，人們把它稱為“極光”。極光是太陽輻射出來的電子流，進入高空稀薄的大氣層後，產生的一種放電現象。因為地球是一個大磁場，所以極光僅出現在地球南極和北極地區的上空。根據對極光的測定，大氣圈的厚度又在1200千米以上。
人造地球衛星的上天，為人類進一步征服自然界開辟了新紀元。人造地球衛星到達了人類從來沒有去過的高空，為我們搜集了大批研究高層大氣的情報。根據近年來人造地球衛星探測的資料，地球大氣圈的厚度應在3000千米以上。
大氣圈的厚度究竟是多少呢？這還要很好地研究才能解決。我們知道：空氣是一種可以壓縮的流動氣體，在地球引力的作用下，上層空氣壓在下層空氣的上麵，下層空氣的密度就被壓得變大了，離地麵越高的地方，受到上層的空氣的壓力越小，所以越往上去，空氣的密度越小，空氣就越稀薄了。據研究，地麵上每立方厘米空氣有255×1019個分子，在離地麵5千米的上空，每立方厘米空氣中有153×1019個分子；在100千米的高空，每立方厘米空氣中有18×1013個分子；在1000千米的高空，每立方厘米空氣中，就隻有10萬個分子，大約僅相當於地麵空氣密度的26×1014分之一。由此可見，空氣是越向上越稀薄，以至於絕跡。所以大氣圈的最上層，沒有一個明顯的界限。因此，要確定大氣圈的厚度是比較困難的。
二、大氣圈的構造
在3000多千米厚的大氣圈裏，人們生活在近地麵的大氣層中，對於近地麵的大氣情況，通過長期的反複實踐，有了一定的了解。但是，高空中的大氣是什麼樣呢？很久以來人們就在探索。
早在18世紀中葉，人們就開始利用風箏把氣象儀器帶到空中去觀測大氣。但是，風箏隻能上升到二三千米的高度，而且在風小時還升不起來，風大時又容易發生危險。到18世紀末期，人們發明了載人氣球，用氫氣球將人和氣象儀器帶到空中，進行探測。雖然獲得了大氣中的一些資料，但是這種方法既笨重又不經濟，在探測高度上也是有限的。到了20世紀30年代，隨著電子技術的發展，發明了無線電探空儀，用氫氣球將氣象儀器和無線電發報機帶到高空中去。隨著無線電探空儀的上升，氣象儀器把沿途測量到的大氣溫度、大氣濕度、大氣壓力等氣象數值，通過無線電訊號不斷地發回到地麵接收站。此時，才算比較圓滿地解決了空中的探測問題。以後，人們隨生產和軍事科學的進展，對大氣的探測又提出了新的更高的要求，利用無線電探空儀探測大氣高層的氣象資料已遠遠不能滿足要求了。經過廣大科學工作者的努力，終於發明了氣象火箭、氣象雷達、氣象衛星等，從而，人們對於大氣高層的氣象資料有了進一步的了解。