1、第二章第二章 飞行器的飞行环境飞行器的飞行环境矿大力学系 喻梅航空航天概论*目录2.1 地球大气层2.2 太阳系2.3 空间环境Date2.1 地球大气层Date2.1 地球大气层亚里斯多德的猜想与伽利略的设想古希腊哲学家亚里斯多德曾经猜想：我们这个世界是由四个壳层组成的，而这四个壳层又分别由四种原质构成，它们是： 土（实心球）， 水 （海洋）， 空气 （大气）和 火 （一个不可见的外层），在闪电的闪过中，它偶尔成为可见的）。他说，这些壳层之外的宇宙是由神秘的、纯粹的第五种原质构成，他把它叫做 “ 以太 ”。在这样一幅图像之中，是没有 “ 真空 ” （即 “ 无物 ” ）的位置的：在土的尽头，
2、水开始出现；土和水的尽头，气就开始出现；火开始于气的尽头；而在火的尽头，以太又紧接着开始出现，它一直延续到宇宙的终极。Date2.1 地球大气层“大自然厌恶真空 ”古代的哲学家们就是这样说的。水压机看来正是大自然厌恶真空的极好的例证。在水压机的把手被压下去时，活塞就被提起来，从而在圆筒的下半部分留下一段真空。但由于大自然厌恶真空，所以周围的水会打开筒底的一个单向阀门，涌入真空。重复进行这种运作，就会把筒内的水越提越高，直到它从泵口流出。根据亚里斯多德的学说，应该能用这个方法把水提到任意高度的。Date2.1 地球大气层但是那些不得不把水从矿坑底部汲上来的矿工们发现，无论花费多大的努力和多长的时
3、间，都不可能把水汲到离原来水面 10米以上。伽利略的探索的一生的晚年，对这个谜感到兴趣。显然，大自然对真空的厌恶只是到一定的限度为止，除此之外，他不可能再得出任何结论了。他怀疑如果用密度比水大的液体，这个限度会低一些，但他没有来得及做这个实验就死了。Date2.1 地球大气层大气以它变幻莫测的魅力吸引着人们。很早以前，人们就对这扑朔迷离的大气世界产生了浓厚的兴趣，特别对它的“身世 ”是最关心的了。大气是怎样诞生的？原始大气是什么样子？是否与今天的大气一样？ 这一系列问题一直争论至今。人们都承认，地球大气是伴随着地球的形成过程，经过了亿万年的不断 “吐故纳新 ”，才演变成今天的这个样子。但它是怎
4、样演变的哪？一般认为，地球大气的演变过程可以分为三个阶段。（一）原始大气阶段 （二）次生大气阶段 （三）今日大气阶段Date2.1 地球大气层（一）原始大气阶段大约在 50亿年前，大气伴随着地球的诞生就神秘地 “出世 ”了。也就是拉普拉斯所说的星云开始凝聚时，地球周围就已经包围了大量的气体了。原始大气的主要成分是氢和氦。当地球形成以后，由于地球内部放射性物质的衰变，进而引起能量的转换。这种转换对于地球大气的维持和消亡都是有作用的，再加上太阳风的强烈作用和地球刚形成时的引力较小，使得原始大气很快就消失掉了。Date2.1 地球大气层（二）次生大气阶段地球生成以后，由于温度的下降，地球表面发生冷凝
5、现象，而地球内部的高温又促使火山频繁活动，火山爆发时所形成的挥发气体，就逐渐代替了原始大气，而成为次生大气。次生大气的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氢和氨等一些分子量比较重的气体。这些气体和地球的固体物质之间，互相吸引，互相依存。气体没有被地球偌大的离心力所抛弃，而成为大气的第二次生命 次生大气。Date2.1 地球大气层（三）今日大气阶段随着太阳辐射向地球表面的纵深发展，光波比较短的紫外线强烈的光合作用，使地球上的次生大气中生成了氧，而且氧的数量不断地增加。有了氧，就为地球上生命的出现提供了极为有利的 “温床 ”。经过几十亿万年的分解、同化和演变，生命终于在地球这个襁褓中诞生了。原始的单细胞生命，在大气所纺织的 “摇篮 ”中，不断地演变、进化，终于发展成了今天主宰世界文明的高级人类。今天的大气也在这个过程中，获得了如此一个 “美满的家庭 ”。Date
