陶世龙：走出认识地球的误区（二）青天的秘密(图)

http://www.sina.com.cn 2004年11月09日10:56 人民网

“青天何历历，明星如白石。”--李白

　　蔚蓝辽阔的天空加上闪烁的群星，留给人们无限的遐思，时常被入诗入画。它的纯净无瑕和开阔，成了公正廉明的象征，青天为人所呼唤。

　　青天是我们能直接感受到的自然之天。但这个天并不总是蔚蓝色的，许多时后表现为浅蓝色、黄色、鱼肚白色，灰色...并有云雾飘浮，日出日落时还常伴有霞光万道，每当黑云低垂,则多有大雨从天而降，乃至雷电交加。住在地球各处的人，最初都不约而同地把这个天看作神灵的住所，天堂的所在，因为这个天对人类的影响太大了。

　　从科学的角度来看，我们头上青天则并无神秘之处，它不过是地球大气圈存在的表现，是空气分子散射阳光产生的效果。

　　太阳光本是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光混合在一起的，其中蓝色光、靛色光和紫色光较易被空气的分子散射开来，而又以蓝色光散射得最多。但在大气中常不仅是空气，还悬浮有液体和固体微粒，如细微的水滴和尘埃。这些微粒比空气的分子大，经它们散射出来的是其他颜色的光，因此当它们的含量多了时，天空的颜色就会改变，沙尘暴到来天空变得灰黄，降雨前天空呈现灰黑，即其表现。

　　因此李白诗中的天空景象并不是经常可见，而且在空间上也是有限的。因为阳光在过于稀薄的空气中不能散射，只是地球大气圈低层的空气才能产生这种效应。全部地球大气质量的99.999%以上，集中在地球周围高度低于十公里左右的空间内，这里的地球大气，从高到低，由疏到密，还有很大差异，散射出来的各色光的多少不同，天空的颜色也不一样了。上世纪三十年代，探测者乘坐气球探空，在付出生命代价后获得的记录使人们得知，随着气球的上升，所见到的天空颜色逐渐加深，从淡蓝、深蓝、紫色、紫黑直到成为黑色。在18千米的高度上看到的天空，“犹如黑色的丝绒，略带深蓝之色。”

　　在珠穆朗玛峰上看到的天空已是紫色的了。而在十几公里的高度以上，我们日常所见的天空就看不到了，只剩下无边的黑暗。1961年4月12日，第一艘载人宇宙飞船上天，宇航员加加林看到了黑洞洞的天空，证实了科学家的论断。

　　在以后的太空探测中，有宇航员描述所见，我们的地球在太空中看来，有点象一颗晶莹的蓝色玛瑙球。这兰色就是我们头上的青天。

　　青天是地球大气圈存在的表现，它紧紧裹住固体地球，使地球在无边的黑暗中也能够显现出自己的轮廓。

　　在这张航天飞机拍得的地球图片中，我们可以一眼看出青天的高度是有限的（图，据NASA，航天飞机Atlantis拍摄，1991）。还要补充一点，风云雷电这些天空现象能够展现的空间更是有限，因为它们的出现需要大气中含有水，而地球大气圈中的水分约有百分之九十集中在5公里高度以内的大气底层，雨雪冰霜，寒潮热浪等等天气变化，都发生在这里。在此以上，尽管下面如何黑云弥漫，大雨滂沱，上面仍是晴空万里。乘坐过穿越对流层航行的飞机的旅客都可以证明。

　　如果把自然之天定义为就是我们头上的青天、苍天、黄天...，或者“鸡鸣早看天”的天，那这个天是有涯的，天高也可测。也证明什么天上宫阙，琼楼玉宇，玉皇大帝均属子虚乌有。这个天就是地球大气圈的低层，我们要认识的自然之天，主要就是它。

　　但越过青天，在漆黑一片中，群星仍在，只是不是晶莹如白石，而是刺目如火花了。以为它们镶嵌在蔚蓝色的天穹上是一种错觉，它们离我们头上的青天远去了，远到需要以光年来作为长度的单位。1光年等于9,460,530,000,000千米(公里)，而现已观测到的离我们最远的天体，远在100亿光年的距离以外！

　　所以青天之外还有天，这个天就是宇宙。许多署名为谈天的书，谈的就是谈宇宙。

　　在这本书里，因我是在试图解决认识地球的误会，所以不去谈那天外之天，而是着重在去看一看我们头上的青天。因为这个天，实际上也是地球的一部分。

　　通常都说我们住在地球上，但严格地说并不准确，应该是我们住在地球中。

　　因为在我们的头上还有一个十几公里厚的空气层，人类就象栖息在海底的鱼类，生活在空气的海洋中。我们离不开空气，就象鱼类离不开海水一样。人类习惯于承受空气压力就象鱼类承受海水压力一样。尽管空气很轻，但由于空气层那样厚，分量就大了，在海平面的高度上，1升干燥空气的质量约为1.3克，算起来在这里每平方米面积上承受的空气重量达到10吨!

　　在地球上，地势升高，压在上面的空气层减薄，空气的密度也相应变小，在5,000米的高度，1升干燥空气的质量，只有0.7克左右。地面承受的大气压力仅有海平面上所受的大气压力的二分之一稍多一点。这种空气的密度和压力还能为人类所忍受，再往高处去，空气越发稀薄，气压越发降低，人类就很难长期在那里居住。比如说，登山运动员攀登海拔8,848米高的珠穆朗玛峰，在达到一定高度以后，因大气中氧气奇缺，就必须吸入自己携带的氧气，正是这个道理。

　　因此尽管地球的面积广大，适合人类居住的地方有限，高度就是一项限制，高度在5千米以下的一带，空气稠密，适于人类呼吸。特别是只有这个高度内的空间里，集中了地球上绝大部分的水，而水是人类要生存下去所不可缺少的。其他生物也是这样，所以并不是天空可以任鸟飞。

　　下面就从天空任鸟飞谈起，再看看大气圈是地球真正的外壳。