【航空航天基本知识有哪些?】我们知道,人类的家园是地球,而地球的外面覆 盖着一层大气,如果没有水和大气以及适宜的温度和 环境,生物是很难生存的 。通常,在人们的眼中,“天”很高,要想冲出厚 厚的大气层,进入太空非常非常困难 。其实,与地球 相比,大气层是很稀薄的 。人们知道,地球的直径大约为12700千米,而大 气层的厚度只有100 ~ 800千米 。
如果将地球比作一 个苹果的话,那么,我们可以把大气层看成是苹果的 皮,可这层“苹果皮”本身却是变化多端的 。比如最贴近地球表面的一层,叫做对流层,其高 度从海平面起一直到大约11 000米止,其顶界是随纬 度、季节等情况而变化的,在赤道地区为17 000米,在中纬度地区(如北京、天津地区)为11 000米,在地球两极地区则为7 000 ~ 8 000米 。
对流层的主要特点是,空气温度随着高度的增加 而降低,因而又称为变温层,平均而言高度每上升 1000米,气温约下降6 。5度 。^与此同时,气压也随高度的增加而降低 。由于地 球引力的作用,在5500米的高度范围内,包含了大 气总量的一半,而整个对流层,大约占了全部大气质量的3/4 。
由于几乎所有的水蒸气都集中在这一层大气内,再加上大量的微粒,因而,这里也是风云变幻最为剧 烈的一层 。从大约11000米的高度起,直到30 500米 左右,其大气温度基本不变,平均保持在-56 。5度;上 下,因此被称为同温层(实际情况是:在25 000米以 下,气温随高度的升高而上升 。
在同温层顶,气温约升至-43 ~ -33丈) 。同温层的气温之所以具有这样 的特点,是因为该层大气离地球表面较远,受地面温度的影响较小,并且其顶部存在着臭氧,能够直接吸 收太阳的辐射热等 。同温层所包含的空气质量大约占整个大气的1/4 弱 。在这一层大气内,没有上下对流,只有水平方向 的风,所以又叫做平流层 。
另外,该层大气几乎不存 在水蒸气,基本上没有云、雾、雨、雹等气象变化的现象,这对飞行器的平稳飞行是非常有利的 。不过,由于空气密度很小,飞机在这一高度层上又不适宜机动飞行 。人类的航空活动差不多都集中在对流层和温层 内 。为了保证飞机和发动机的工作效率,飞机飞行的高度一般不超过30千米的界限 。
从30千米到80 ~ 100千米的高度范围,被称为 中间层 。这一层空气的特点是:以45千米为界,温 度先升后降 。由于大量的臭氧存在,其气温先由同温层顶的_33弋提高到17至40^左右;从45千米 起,随着高度的升高,气温又开始下降,一直降低到-65 。
5弋 ~ -113^ 。中间层的空气已经很稀薄了,其空气质量约只占 整个大气层的1/3000 。在80千米高度上,空气的密度只有地面的五万分之一;而在100千米高度上,空 气的密度仅为地面的一千万分之八 。由于空气非常稀薄,并且气体开始呈现电离现象,因此,人们一般把 飞行高度达到80 ~ 100千米的飞行器,看成是不依靠大气飞行的航天器 。
1967年10月,美国试飞员约瑟夫?沃尔克驾驶 X – 15A火箭飞机飞出了 7297千米/小时的惊人速度,创造了有人驾驶飞机速度的世界纪录 。而且,他还曾多次飞到了 80千米以上的高空,成为美国第一个 “驾驶飞机的宇航员” 。按照美国航空航天局规定,?飞行高度超过80千米的飞行员即可称为宇航员 。
在中间层之上直至800千米髙空的范围,称作电 离层 。其特点是:含有大量的带正电或负电的离子,空气具有导电性 。并且,其温度随高度的增大而迅速升高,在200千米高度时,气温可达400度 。所以,这里又被人们叫做“暖层” 。在电离层顶端之外,便是大气的最外层——“散 逸层”了 。
由于地球引力的减弱,气体分子和等离子 体与地球已若即若离 。
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