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这些推动空中交通管理发展的新角色，名单出人意料: spins 2020-10-22 08:24; 9 月 3 日，美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射的 “ 猎鹰 9 号星链 -11” 任务。由于 COVID-19 流感大流行，飞机飞行次数减少，技术人员弹性部署，许多专业人员在家工作，空中交通管理行业正在考虑未来的操作场景和空域系统中曾经被认为是非传统行为体的飞行器。尽管流感大流行对传统航空业务产生了影响，但小型无人机、城市空中机动车辆、超音速喷气式飞机、商用航天器和高空伪卫星（ HAP ）和气球的发展仍在迅速进行。 · 新的空域进入者代表着新的收入 · 联邦航空局预计在 2022 年前认证 UAM 飞机 · 空客和波音提供了联合空域愿景国际民用航空组织（ ICAO ）表示，新的电动和喷气式飞机具有不同的性能特征，高空和低空飞行，以及一体化的载人和无人驾驶飞机运行，这就要求制定新的空中交通管理（ ATM ）程序和法规。联合国机构建议说： “ 随着航空业出现前所未有的创新，以及目前的 COVID-19 情况，人们长期以来对航空业未来的假设将得到实质性的重塑。 ” 。在流感大流行期间，那些在财政上难以维持生存的航空导航服务提供商以及第三方服务提供商都将非传统空域行为体视为新收入来源的潜在来源。国有的肯尼亚民航局（ KCAA ）正从高空气球中获取收入。今年 7 月，肯尼亚电信公司和 Alphabet 的 Loon 在肯尼亚推出了一项新的移动互联网服务。 Loon 用 35 个气球组成的网络来支持这一服务，每个气球都配有 LTE 无线基站，这些气球在东非上空 20 公里（ 65000 英尺）的平流层中不断飞行。一个高空气球携带着 LTE 天线，前面是一个可移动的门式起重机发射器。 “ 这是我们的收入来源，因为我们像其他飞机一样向他们收取导航费， ”KCAA 总干事吉尔伯特 · 基贝说。 9 月中旬，美国 30 个核心机场的交通运行数量比正常情况下降了 51% ，无人机和无人车辆在年度空中交通管制协会（ ATCA ）技术研讨会上占据了重要地位，这次会议实际上是因为新冠的流行而举行的。美国联邦航空局（ FAA ）飞机认证服务执行主任厄尔 • 劳伦斯（ earllawrence ）形容他的分支机构是进入空域系统的一种门户，他说，他的办公室正在进行许多型号认证（ TC ）项目，涉及电动垂直起降（ eVTOL ）飞机和用于基础设施检查和交付任务的无人机。该分支机构正在处理 30 个无人机系统（ UAS ）类型认证申请。在这些申请者中， 44% 的申请人希望根据适用于通用航空飞行员的操作条例驾驶无人机， 32% 的申请人希望根据商业航空承运人服务条例驾驶无人机。劳伦斯说，其余 24% 的申请者寻求根据第 91 部分和第 107 部分运营无人机，这两个法规适用于重量小于 55 磅的商用无人机。他在 ATCA 研讨会上说： “ 我现在有四个电动垂直升降飞机的正式 TC 申请，它们将成为未来城市空中机动飞机。 ” 。 “ 这些不是概念；这些是完全活跃的认证项目。我希望在 2022 年之前为其中一架飞机颁发型号证书。 ” 劳伦斯说，该部门还正在处理多个补充型号证书（ STC ）的申请，用自动驾驶舱改装现有的飞机， “ 简直就是把机器人放在座位上，把机组人员带走，尤其是在货运操作方面。 ” 。 “ 这些都是活跃的 STC 应用程序，目前主要用于研究，但它们正朝着我们的方向发展。 ” 截至 9 月中旬，美国联邦航空局商业空间运输办公室（ AST ）已经批准了 32 次商业航天发射，预计在本财政年度内还将批准多达 4 次，创下新纪录。美国联邦航空局负责商业太空运输的副局长韦恩 · 蒙蒂斯（ waynemonteith ）指出，美国宇航局 8 月份支持的发射数量与 2010-11 年度的总和相当。 Monteith 在商业空间运输咨询委员会的一次虚拟会议上说： “ 即使在全球卫生紧急情况下， AST 仍将迎来有史以来最繁忙的一年，我们正准备在不久的将来每年提供 50 、 75 、 100 次业务。 ” 。虽然商业航天活动有所增加，但联邦航空局还没有启动空间数据分析系统（ SDI ），这是一个在火箭通过空域时，将遥测数据输入该局交通流量管理系统的系统。经过多年的发展， SDI 将有助于减少美国联邦航空局在发射期间封锁的时间和空域。该系统定于 8 月投入使用，但由于大流行期间实施的限制，该系统已被推迟。美国联邦航空局副局长丹 · 埃尔威尔在 ATCA 研讨会上说，传统空中交通活动的减少并没有让 AST 的工作变得更容易。 Elwell 承认： “SDI 还没有启动和运行。 “ 发射并没有变得更容易，因为我们批准发射许可证的工作没有改变。我们能够更动态地改进窗口，这是运营商和联邦航空局之间的合作努力。无论是在我们保护的空域，还是在窗口打开的时间长短上，我们都取得了很大的进步。 ” 3 月，美国联邦航空局发布了第 2 版的无人机交通管理（ UTM ）作战概念。第 2 版文件描述了一个用于管理离地高度 400 英尺的无人机交通的框架，但也涉及了穿越 G 级非受控空域和其他类别受控空域的日益复杂的操作。 UTM 是美国宇航局 2013 年提出的一个概念的产物，它建立在第三方无人机服务供应商支持的云服务基础设施上，在联邦航空局的监管机构下，通过网络信息交换合作管理低空无人机飞行。联邦航空局正在第二轮实地演示中验证 UTM 结构。今年 4 月，该机构选择了弗吉尼亚理工大学（ Virginia Tech Mid Atlantic AviationPartnership ）位于弗吉尼亚州布莱克斯堡（ Blacksburg ）的中大西洋航空公司（ Virginia Tech Mid Atlantic AviationPartnership ）和纽约罗马格里菲斯国际机场（ GriffissInternational Airport ），以测试 UTM 试点项目第 2 阶段的工作提供无人机交通管理服务。联邦航空局说，演习期间收集的数据 “ 将有助于为跨机构的 UTM 实施计划提供信息 ” 。波音公司和空客公司的空中交通管理系统已经形成了一个从地面延伸到包括所有空域用户的单一综合空域管理系统的联合设想。他们于 6 月中旬在一个名为 “ 航空业新数字时代 ” 的演讲中向国际民航组织的空中导航委员会简要介绍了这一设想。制造商们预计 UTM 和 ATM 的合并，这是一种融合，利用自动化、数字化和连接性作为共同的线程，将空域领域编织在一起。这些支撑 UTM 的技术支柱将迁移到一个空域系统中，该系统在很大程度上仍然依赖于人的监视和干预以及飞行员和管制员之间基于无线电的通信。空客副总裁兼 UTM 负责人伊莎贝尔 · 德尔波佐 · 德波扎（ Isabel del Pozode Poza ）说： “ 为了确保我们能够整合不同类型的飞行器，不仅是小型无人机，也不仅仅是低层空域，我们认为 UTM 是一个巨大的机遇。 ” 。德尔波佐在一次国际民航组织的视频采访中补充道： “ 这显然是我们与波音公司共同的雄心壮志，即开发能够在全球范围内集成并为最终用户服务的飞行器。 ” 。 “ 这需要按照全球标准和全球理解流量管理的方式，以可互操作的方式进行管理。它与飞行器的发展是同步的。 ” 波音公司在向《航空周刊》发表的一份声明中解释了这一联合陈述，他说：“这样做的目的是让所有航空利益相关者参与进来，分享未来对空域和交通管理的期望，这将安全地适应现有飞机的新飞行器运行。特别是， ATM 系统需要继续适应以实现短期运营，并支持长期的行业增长和创新。” 5 月，美国联邦航空局发布了一个版本 1 的运行概念（ conops ），用于运行在 18km 以上的飞行器的 E 级交通管理（ ETM ），这份文件来源于 2019 年 4 月和 12 月，美国宇航局艾姆斯研究中心与美国联邦航空局和航空航天公司共同举办的桌面演习，目的是了解在这些罕见飞行高度的飞行操作。参加演习的业内人士包括 AS2 超音速公务机的开发商 Aerion 公司、 RQ-4 全球鹰高空长续航无人机制造商诺斯罗普 · 格鲁曼公司、推进高空气球的 Alphabet 子公司 Loon 、平流层飞艇开发商 Sceye（注意这个美国的新公司，下次带来它的最新消息）、AeroVironment ，空客和波音极光飞行科学公司分别是太阳能固定翼无人机hawk- 30（现已经改名为sunglider）、西风和奥德修斯 HAPS 飞机的开发商。 2018 年 8 月，空客 Zephyr 太阳能高空伪卫星无人机创造了 26 天的飞行纪录。联邦航空局表示，目前还没有针对该级别民用飞机运行的空域管理规定。适用的规章适用于在 E 类空域的低空飞行，一般控制空域高达 18000 英尺。该空域未另行分类。考虑到小型无人机。 ETM 将借鉴美国宇航局艾姆斯构想的相同的 UTM 结构， “ 虽然 ETM 开发在可能的情况下利用了 UTM 的概念元素，但其合作分离环境经过修改，以支持空域特有的长时间、跨国飞行、飞行器速度和性能特征之间的极端地区以及高空安全风险等特征， “conops 文件指出。 Bill Carey 在华盛顿特区，比尔负责航空电子、航空交通管理和航空周航空安全。曾任《每日报》记者，他曾报道过商业、商务、军事航空板块以及无人驾驶飞机系统。 2017 年 11 月加入航空周前，他曾在航空国际新闻、航空电子及旋翼杂志工作。; 个人分类: 临近空间|4068 次阅读|0 个评论

谷歌Loon气球是如何找到互联网传输的办法的？: spins 2019-9-18 08:30; 谷歌气球是如何找到互联网传输的办法的？自从去年夏天谷歌的loon项目脱离了谷歌x实验室，谷歌公司的气球已经记录了100万小时的飞行时间，并找到了一些新的方法来实现平流层导航。萨尔坎迪多经常觉得自己像约翰沃森博士观察夏洛克福尔摩斯一样注视着气球在空中转弯的环节。作为去年夏天从谷歌X实验室脱离出来的字母表公司的气球首席技术官，坎迪多负责管理气球穿过平流层向下面的人们传送互联网。气球在人口稀少的地区或山区上空飞行约60000英尺，在那里传统电信不必费心建造上网用的铁塔，一个气球就可以覆盖2000平方英里，让人们享受上网的乐趣。为了在给一个区域提供完全的网络覆盖，loon一次运行5到10个气球。它们可以一起提供一个空中网状网络（更多用户则需要更多气球），备用气球就在附近等待，随时可以运动过来。 loon正在秘鲁西部进行测试，向数量不详的人提供服务。气球只能在高空停留一段时间，一般情况下，气球会在150天后降落。技术上的困难比如电池报废等，都会缩短气球的工作寿命。但更多的时候，罪魁祸首是风，会把气球吹出服务区。对于一个网球场那么大、挡不住风的气囊来说，保持原地不动不是一件简单的任务。 loon的气球导航是通过球体上下移动，寻找能把它们带到需要的地方的气流来进行导航。要做到这一点，它们不是“手动飞行”，也不是由人类手动指挥的。相反，他们遵循复杂的算法，坎迪多的团队花了数年的时间来琢磨一种通过计算机来实现导航的方法，这种方法产生的飞行路径看起来一点也不简单。这种航行方式的问题是，气流是不稳定的东西。靠风在天空中移动就像使用一个道路网，在那里街道会改变方向、车道数和速度限制，甚至在不可预知的时间完全消失。此外，美国国家海洋和大气管理局（nationalocean and atmospheric administration）及其欧洲同类机构利用携带无线电探空仪的一次性气象气球建立的全球风速和风向模型，也有一定的误差。所以，如果你看到一个气球向西飞行，而它的目标是东边，你可能会认为它坏了，或者指挥它的算法有问题。但在过去的六年里，气球的飞行时间达到了100万小时，坎迪多学会了不要这么快做出判断。从波多黎各发射升空后，一个气球通过周期性地改变航向来穿越逆风到达秘鲁，这是一个人类飞手不可能实现的。经过多年的测量和最新的天气报告，包括来自50个左右的气球数据，loon在任何时刻都在高空飞行，他的团队的模型已经发展出了自己的路径。因此，坎迪多并没有草率认为一个流动的气球是坏了或出现故障，而是观察和等待。很多时候，几个小时或几天后，他发现气球在天空中找到了一条意想不到但有效的路径。漂浮的气球像熟练的水手一样逆风前进。他们在自己的区域上空飞行了上8位数的里程，而人类飞行员自然会认为这是在绕圈子飞行。当他们偏离航道的时候，他们“战略性地游荡”，用坎迪多的话说，他们似乎在游荡等待着风呼啸而来带他们回家。就像飞行的夏洛克一样，他们获得的数据比聪明的人类还要多，产生的结果只有在事后回想起来才那么明显。无法想象到，为了攻克这项任务的复杂性， loon的工程师们使用了他们所称的制图师地图。它将距离表示为时间的函数，而不是英里：深蓝色阴影表示到达指定目的地需要几分钟，深红色表示您将飞行几天。下面显示的是一个为期一周的时间间隔，结果是一个起伏的斑点，让人想起上世纪90年代的windows屏幕保护程序，但从中提炼出一个互联网气球的世界观：重要的不是距离，而是到达目的地所需的时间。为了适应气球飞行的方式，loon的工程师们使用了一个动态地图，该地图随风向变化而变化。深蓝色意味着你移动得很快，红色意味着你移动得更慢。这种理念所获得的经验是loon取得长期成功的关键，因为坎迪多和他的团队不能把时间花在指挥全球的气球编队上。 “ 现在我们做的是零动手（全智能）飞行，”他说。与此同时，他的同事们正致力于其他方面的智能化，比如提醒他们的气球注意联邦航空局关于临时飞行限制的通知。（与世界各国当局的沟通，包括将文件传真给联邦航空局，并与外国空军交换whatsapp信息。）在从x实验室脱离并成为独立公司的这一年中，loon取得了一些里程碑式的进展，标志着硬件和软件的改进。它的气球覆盖了大约2500万英里。一个气球（不受150天的限制）最近创下了任何飞行器在平流层的飞行记录，飞行了223天。另外一个是，在掌握了风场情况下，实现了气球在一个地方驻空将近五个月的记录。注意两个气球在波多黎各上空的飞行路线。白色的气球飞到西南部很远的地方，再通过风把它带回来，而它的橙色同伴则在附近“战略游荡”，快速找到回家的路。将这些技术转化为收入还很漫长。 2017年9月，飓风玛丽亚袭击了波多黎各，在那里，loon发射了气球。此后，该公司利用其高空传输为超过10万人提供互联网连接。但在loon宣布将在印尼提供互联网服务四年后，它还没有完成交易。发言人斯科特·科里尔说： “这些活动正在进行中，我们最近取得了一些令人鼓舞的进展。 ” 一项飞往肯尼亚的协议宣布一年之后，最近肯尼亚当局批准了loon在该国领空进行试验。它希望在年底前开始商业服务。今年5月，秘鲁8.0级地震后，气球帮助秘鲁上空提供了网络服务（在秘鲁进行了大量的测试）。科瑞尔补充说，该公司正在“进行商谈”，以便在那里开始一项常规的商业服务。坎迪多和他的工程师们则继续专注于帮助他们的气球做路径规划。他们并不在云层里，他们在云层上方飞行。; 个人分类: 浮空器|8509 次阅读|0 个评论

驾着滑翔机“飘”上平流层-Perlan project: 热度 2 spins 2016-3-1 19:22; 本文虽然介绍的不是浮空器，但是读完你就会感觉参加perlan project的这些人一定与浮空器领域的学者有着同样的情怀。滑翔机飞行员依靠山岳波（mountain wave）冲浪始于1932年。该过程就想在海上冲浪一样，唯一不同的是滑翔机冲浪是处于地形波之中，而不是像冲浪一样在海浪的表面运动。NASA的试飞员 Einar Enevoldson曾发现证据表明：在冬天，接近极地的区域，地形波可以扩展到对流层以上直达平流层。以前从未有人研究过冬天里亚极地区域平流层的气流。1992年到1998年之间，他搜集了更多的证据表明这个气流是存在的，而且强大到足够将一架滑翔机提升到客观的高度。1998年，伊丽莎白.奥斯丁博士加入了研究的队伍。她发现极地气旋，和它的主要组成部分，平流层极夜急流，仅仅冬天才存在，可以提供高速的平流层气流以掀起难以置信的“巨浪”。普兰项目目标就是去研究这些气流，以及利用它们达到太空边缘。普兰计划可以分为三个阶段：第一阶段史蒂夫·福塞特和艾纳Enevoldson在2012年9月驾驶普兰1号，利用地形波创造了50722的英尺的滑翔机飞行高度记录，地点是在阿根廷的埃尔卡拉法特。普兰1号目前在西雅图的飞行博物馆永久展出。第二阶段 2016 6月空客的普兰2号任务将会设计和建造一个加压的滑翔机达到太空边缘90000英尺的飞行高度。这将打破由U-2和SR-71创造的固定翼飞行飞行高度的世界纪录。第三阶段 2019 5月该阶段的目标是达到100000英尺的平流层顶部的飞行高度。由于飞行速度的增加，需要设计一款全新的近音速机翼，飞行的目标也将扩展到探索北半球的极地漩涡。空客的普兰2号是一款座舱加压的滑翔机，专门设计用来在空气密度只有海平面2%的太空边缘飞行的。它将搭载两名乘员以及科学设备以探索平流层地形波。该滑翔机总重约1800磅，翼展84英尺。在90000英尺高度，它的真实飞行速度可以达到403mph。机舱内将会加压到8.5PSI，相当于14500英尺高度的气压。乘员将会利用氧气呼吸器系统呼吸纯氧。所有的飞行器都是妥协设计的结果。一些飞行器在低空表现优异，但是无法达到高空持续飞行。一些飞行器对高空飞行进行了优化设计，但是在低空表现却不佳。一些飞行器设计用来搭载相当重的载荷，而有一些除了飞行员别的什么也装不了。普兰2号设计为可在50000英尺高度高效飞行，但是在海平面和90000英尺高度的飞行表现也可以接受。它有84英尺长的翼展，可以搭载2名飞行员，科学仪器，生命支持系统，2个安全降落伞，总重相当于1967年款的大众甲壳虫轿车。普兰2号吸取了普兰1号在上升过程中的教训，设计了增压舱以改善飞行员的舒适度，增加了全控操纵杆及舵，以及许多小开关。机舱压力设计到8.5psi，相当于14000英尺高度的大气压力，整机空重1100磅，机翼面积262平方英尺，翼展84英尺，在满足平流层飞行强度要求的情况下，重量轻得惊人。由于比常规滑翔机用用更多的翼面面积，它可以保持飞行高度，但是绝不要将它与低空飞行的滑翔机相提并论。在大气密度只有海平面的2%的90000英尺高空滑翔将会是无与伦比的。因为它将两名乘员带到了非常危险的境地，所以装备了一些特殊的安全设备：双冗余氧气呼吸器，紧急情况飞机减速伞，低空意外降落的乘员降落伞。需要使用有动力固定翼飞机将其牵引到一定高度，然后释放滑翔。普兰2号技术指标乘员 2 座舱压力 8.5 PSID 空重 1265 lbs 起飞重量 1800 lbs 翼展 84 ft 翼面尺寸 263 sq ft 纵横比 27 翼面迎角 1.5 ° 平尾倾角 -0.5 ° 设备为了进行太空边缘的科学研究以及保证成员安全，普兰2号装备了如下设备：机舱加压氧气瓶用于生命支持的氧气呼吸系统尾部整机减速伞以及乘员降落伞 Sandia Aerospace高空雷达应答机 I Whelen Engineering 夜间飞行的照明设备 LX-9000数据记录仪，用以确认世界纪录科学仪器摄像机用以纪录气象条件可充电锂离子电池测控设备用于与地面任务控制中心和科学家们通信滑翔机基础知识滑翔是简单而又优雅的飞行方式。它们在大气中和谐飞行而不是使用发动机与重力和天气抗争。滑翔机利用自然的气流和复杂气象产生升力来克服自然的下降率。滑翔飞行既安静又优雅。自从我们人来有了飞行的梦想，我们就憧憬着像鸟儿一样，仅仅依靠智慧和翅膀，在云端自由飞翔。有三种主要的上升气流，或者说升力，可以被滑翔机飞行员用来在地球上空飞翔。波动升力波动升力与山脊上升气流类似，也是当风遇到山脉后产生的。但是，波动力是由气流吹过被风一面的高峰时产生的，而不是迎风面。波动力的产生需要的条件是一个好的风岭和一个稳定的气流。只要山脊之上的风随着海拔的升高不断地加速，波就会向上传播。普兰2号将会使用波动升力达到90000英尺的高度。上升暖气流上升暖气流是空气加热地球表面产生的上升空气的集合。当近地面空气被太阳加热，它将会扩散并上升。飞行员关注着那些比周边环境吸收阳光更快的地形之上的云层，因为这样的云层更容易产生上升暖气流，滑翔机可以依靠这些螺旋上升的空气飞上云端。山脊上升气流山脊上升气流是当风吹过山脉，丘陵和其他山脊的时候产生的。当空气从山脊流过，它向上偏移，沿着斜坡的迎风面形成一组升力。本文笔者手工翻译自perlan project的官方主页，欢迎转载，烦请注明译文出处，谢谢支持。及时掌握浮空器行业最新资讯，学习浮空器相关知识，了解浮空器历史上的趣闻轶事，请关注浮空器公众号。点击标题下方的蓝色浮空器字体，进入公众号即可关注，或长按下图图片，识别二维码即可进入公众号关注。; 个人分类: 浮空器|5161 次阅读|5 个评论

三万英尺零下56度: 热度 1 vvision 2015-12-3 09:20; 霾没神州幽暗行，数九寒天盼潮生。西伯利亚风不至，闭户寒食难为功。祈风祷雨何处求，平流层中水成冰。会当倾泪九霄外，挟风带雨荡宇清。为下面博文注： http://blog.sciencenet.cn/blog-608423-782554.html; 2073 次阅读|2 个评论

[转载]地球大气层的构造分析: wwwwwchao007 2013-2-22 21:02; 当宇航员在月球上或太空里观测宇宙背景的时候，天幕上是一片漆黑的无底深渊，只有群星象无数妖魔的眼睛在恐怖的黑暗中闪耀。然而，当他们回首俯视祖居——地球的时候，透过镶嵌着朵朵云花的蔚蓝色面纱所见到的，却是充满生机的大地和海洋。　　生活在地球上的人们是幸运的，他们永远看不到黑暗。即便是在夜晚，镶嵌着无数闪光宝石的深蓝色天幕依然罩护着万物生灵，这就是地球生命赖以生存的大气层。　　大气层(atmosphere)又叫大气圈，地球就被这一层很厚的大气层包围着。大气层的成分主要有氮气，占78．1％；氧气占20．9％；氩气占0．93％；还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。整个大气层随高度不同表现出不同的特点，分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，再上面就是星际空间了。　　对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度大约为10至20千米。对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。这一层的气温随高度的增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5～6℃。动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。因为这一层的空气对流很明显，故称对流层。对流层以上是平流层，大约距地球表面20至50千米。平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动的，故称为平流层。在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在－55℃左右。平流层以上是中间层，大约距地球表面50至85千米，这里的空气已经很稀薄，突出的特征是气温随高度增加而迅速降低，空气的垂直对流强烈。中间层以上是暖层，大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。　　除此之外，还有两个特殊的层，即臭氧层和电离层。臭氧层距地面20至30千米，实际介于对流层和平流层之间。这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体，被太阳光的紫外线照射，电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成的。电离层对电磁波影响很大，我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通讯。　　在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。探空火箭在3000公里高空仍发现有稀薄大气，有人认为，大气层的上界可能延伸到离地面6400公里左右。据科学家估算，大气质量约6000万亿吨，差不多占地球总质量的百万分之一，其中包括：氮78%、氧21%、氩0.93%、二氧化碳0.03%、氖0.0018%，此外还有水汽和尘埃等。　　根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。对流层　　对流层是大气的最低层，其厚度随纬度和季节而变化。在赤道附近为16-18公里；在中纬度地区为l0-12公里，两极附近为8-9公里。夏季较厚，冬季较薄。　　这一层的显著特点：—是气温随高度升高而递减，大约每上升100 m，温度降低0．6。C。内于贴近地面的空气受地面发射出来的热量的影响而膨胀上升，上面冷空气下降，故在垂直方向上形成强烈的对流，对流层也正是因此而得名；二是密度大，大气总质量的3／4以上集中在此层。在对流层中，因受地表的影响不同，又可分为两层。在l-2km以下，受地表的机械、热力作用强烈，通称摩擦层，或边界层，亦称低层大气，排人大气的污染物绝大部分活动在此层。在1-2公里以上，受地表影响变小，称为自由大气层，主要天气过程如雨、雪、雹的形成均出现在此层。对流层和人类的关系最密切。平流层　　对流层上面，直到高于海平面50公里这一层，气流主要表现为水平方向运动，对流现象减弱，这一大气层叫做“平流层”，又称“同温层”。这里基本上没有水气，晴朗无云，很少发生天气变化，适于飞机航行。在20～30公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层，像一道屏障保护着地球上的生物免受太阳高能粒子的袭击。中间层　　平流层以上，到离地球表面85公里，叫做“中间层”。中间层以上，到离地球表面500公里，叫做“热层”。在这两层内，经常会出现许多有趣的天文现象，如极光、流星等。人类还借助于热层，实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们相互沟通信息，因为热层的大气因受太阳辐射，温度较高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。暖层　　中间层以上是暖层，大约距地球表面100至800千米。暖层最突出的特征是当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称暖层。散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。　　暖层的特点是，气温随高度增加而增加，在300公里高度时，气温可达1000℃以上，像铅、锌、锡、锑、镁、钙、铝、银等金属，在这里也会被熔化掉。本层之所以有高温，主要是因为所有的波长小于0.175μm的太阳紫外线辐射，都被暖层气体所吸收。暖层中的氮（N2）、氧（O2）和氧原子（O）气体成分，在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下，已处于高度电离状态，所以也把暖层称作“电离层”。其中100～120公里间的E层和200～400公里间的F层，以及介于中间层和暖层之间，只在白天出现，高度大致为80公里的D层，电离程度都较强烈。电离层的存在，对反射无线电波具有重要意义。人们在远方之所以能收到无线电波的短波通讯信号，就是和大气层有此电离层有关。外层　　热层顶以上是外大气层，延伸至距地球表面1000公里处。这里的温度很高，可达数千度；大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。　　大气层有多厚，这的确是一个很吸引人的问题。人类经过不懈地探索和追求，对大气层的认识越来越清晰了。整个大气层可以分成几个层。　　从地面到10~12千米以内的这一层空气，它是大气层最底下的一层，叫做对流层。主要的天气现象，如云、雨、雪、雹等都发生在这一层里。　　在对流层的上面，直到大约50千米高的这一层，叫做平流层。平流层里的空气比对流层稀薄得多了，那里的水汽和尘埃的含量非常少，所以很少有天气现象了。　　从平流层以上到80千米这一层，有人称它为中间层，这一层内温度随高度降低。　　在80千米以上，到500千米左右这一层的空间，叫做热层，这一层内温度很高，昼夜变化很大。　　从地面以上大约50千米开始，到大约1000千米高的这一层，叫做电离层。美丽的极光就出现在电离层中。　　在离地面500千米以上的叫外大气层，也叫磁力层，它是大气层的最外层，是大气层向星际空间过渡的区域，外面没有什么明显的边界。在通常情况下，上部界限在地磁极附近较低，近磁赤道上空在向太阳一侧，约有9~10个地球半径高，换句话说，大约有65000千米高。在这里空气极其稀薄。　　通常把1000千米之内，即电离层之内作为大气的高度，即大气层厚1000千米; 3175 次阅读|0 个评论

我填绘了第一张平流层的天气图: 热度 1 zhangxw 2012-10-21 12:26; 我填绘了第一张平流层的天气图张学文， 2012/10/21 上世纪 60 年代，我国气象台预报的都是地面或者近地面的天气现象。它依赖的天气图也是对流层的天气图。这包括地面天气图和 850 、 700 、 500 、 200 百帕直到对流层顶平流层下部 100 百帕（ 16 公里附近）的天气图。关于更高的平流层的大气环流情况大家知道的很少。一般认为平流层太高，气象探空气球难以升到那么高，而难以绘制出平流层的天气图。其时的研究机构自然是先行一步，科学院大气物理所的陶诗言教授就利用德国出版的平流层天气图开展了对应的研究（也可能与我国核试验有关）。但是国内尚无人知道我们每天收集的天气电报里是否已经包括了平流层的每天的资料并且已经丰富到可以绘出平流层天气图的程度。所以国内还没有自己绘出的如 50 、 30 、 20 （ 30 公里高）百帕的平流层天气图。而国外印刷出版的图则已经不是实时的天气图了（时间上也拖后至少一年）。它的意义就降低了很多。 1963 年我被下放劳动，闲暇时无意间我看到新疆气象通讯台收到的西德传来的气象电报中的一些数据可能就是某些气象站的平流层的资料。于是我就试着把有这种数据的气象站的资料填到地理底图上，结果发现不仅这些数据确实是该气象站点的平流层数据，而且北半球上这种气象站的数量已经不算少（包括国内外）。它们已经密集到可以分析出天气系统来了。于是， 1963 冬，在乌鲁木齐，我就第一个填出了我国科学家所期盼的实时的平流层天气图，并且根据地图上各个气象站的零散的平流层高度、温度数据自己绘出了北半球 30 百帕的高度场和温度场。新疆气象台居然可以自己填绘平流层天气图，这在全国是第一家。 1964 年全国的大气环流会议上我提交了根据这些资料写出了当年的平流层极涡转变为高压的季节变化等论文（但是我没有参加该会议） … 随后的有关结果是，号称气象界的四大金刚，除顾震朝教授外在 7 月都来了新疆气象界讲学。随后四大金刚中的叶笃正（后任及科学院副院长）、陶诗言（后评为院士）把他们的研究生（张可苏、丁一汇）派到新疆气象台实习。 … 当时，作为技术员的我，则把这些理解为与新疆有平流层的天气图有关 … 而我写的平流层的论文后来随着四清运动的开展和文化大革命也都烟消云散（没有正式在刊物上发表）。现在看为什么我会有这个发现，当时对平流层问题敏感、知道一些气象电码格式、学过天气图的填图、会分析天气图 … 这些都是因素、条件。; 个人分类: 个人介绍|4214 次阅读|2 个评论

[转载]科学家设想在平流层喷洒二氧化钛为地球降温: 热度 1 crossludo 2012-5-31 19:25; 科学家设想在平流层喷洒二氧化钛为地球降温核心提示：为解决全球变暖难题，英国科学家日前提出可通过向平流层喷洒足够的二氧化钛来反射太阳光，从而达到为地球降温的目的，这么做能够有效抵消因全球变暖而导致的各种不利气候因素。英国科学家日前提出了一个大胆设想，他们认为可通过向平流层喷洒足够的二氧化钛来反射太阳光，从而达到为地球降温的目的，这么做能够有效抵消因全球变暖而导致的各种不利气候因素。图为电子显微镜下的二氧化钛。当前，全球变暖已经成为世界各国所共同面临的一个难题，为了解决这一不好的发展趋势，科学家们也提出了各种各样的解决方案和应对措施。为此，英国科学家日前提出了一个大胆设想，他们认为可通过向平流层喷洒足够的二氧化钛来反射太阳光，从而达到为地球降温的目的，这么做能够有效抵消因全球变暖而导致的各种不利气候因素。据悉，二氧化钛目前广泛用于生产防晒霜，无毒性，对人体无害，能够有效反射太阳光的直射，并且其性质稳定，具有良好的遮盖能力，如若喷洒在平流层能够长期发挥作用。英国科学家提出，可利用高空气球将这一化学物质带入到平流层，然后进行释放，一旦二氧化钛均匀分布在地球平流层之后，能够有效反射太阳光，从而为地球降温。英国咨询公司戴维森科技（Davidson Technology）的总裁、化学工程学家彼得·戴维森（Peter Davidson）是这个项目的负责人，他介绍称，只需要往地球平流层运送300万吨的二氧化钛，就能够在地球平流层形成一层厚度为1毫米的保护层，而它能够起到的作用却是巨大的-足够抵消两倍当前大气中二氧化碳含量所导致的温室效应。戴维森表示，这项地球改造工程的灵感来自于1991年菲律宾皮纳图博（Pinatubo）火山的爆发。当时，那次火山爆发共造成2000万吨二氧化硫进入地球的平流层，之后这些化学物质在平流层形成了一层硫酸层，致使地球温度在接下来的两年时间里降低了约1摄氏度。不过，考虑到硫酸会降解臭氧层，并且降落到地表之后有可能会引发干旱，并且其本身就对人体有害，因而并不适合用于改造地球。然而，二氧化钛就不一样了，首先它是无毒性的，并且其性质稳定，具有良好的遮盖能力，它反射太阳光的能力也要更为有效。具体方案根据戴维森的项目规划，首先要利用无人高空气球将一些柔韧度高的管道带入到约20公里高的高空，管道连接地表的部分是包含有二氧化钛的泥浆；等到管道到达指定位置后，再开启“超音速喷嘴”，将含有二氧化钛的泥浆喷洒到更高的大气层当中。为了尽量避免在工程实施过程当中遭遇强风或者雷电等恶劣天气，应该在赤道地区的船上或者小岛上发射高空气球。据悉，此前已有科学家提出过类似的方案，即通过人为的向大气层释放分子微粒来为地球降温。但是，戴维森这项工程的不同之处在于，其采用的是二氧化钛这种物质，并且想到了利用高空气球来作为搭载，而此前科学家提出的方案均是利用航空飞机或者是火箭来运输分子微粒，无疑戴维森的方案更为经济可行。北卡罗来纳州杜克大学（Duke University）的环境科学家罗布·杰克逊（Rob Jackson）表示，无论是采用何种分子微粒，其中耗费资金最多的部分是如何把这些分子微粒送入到平流层当中。据悉，杰克逊并未参与到戴维森的项目当中，因而他的评论较为客观。杰克逊还称，如果这个项目最终能够得到实施，只要地球大气层中的二氧化碳浓度仍然处于较高水平，它就应该继续实施下去。他表示：“直到地球大气层的碳含量出现负数，我们才能停止这个项目。不过考虑到当前全球二氧化碳的排放程度，这个项目可能要持续实施好几个世纪才行。” 戴维森根据估算，表示他的这个项目每年花在气球喷发系统当中的费用为8亿美元至9.5亿美元，而二氧化钛每年则需花费2亿美元至3亿美元。风险因素评估戴维森表示，二氧化钛对于环境的影响微乎其微。同时，他介绍称：“已有很多测试表明，人体在接触二氧化钛之后，并不会对皮肤或者身体带来危害。此外，考虑到项目当中均匀分散后的二氧化钛，其浓度是如此之低，那么就更不会造成负面影响了。” 不过，杜克大学的的环境科学家杰克逊还是表示，在风险评估方面还是需要更加谨慎小心。他称，历史已经表明，“每次科学家向大气层注入化学物质的时候，其所产生的化学效应都是未知的”。例如，在20世纪，含氯氟烃曾被广泛用于制作冰箱的制冷剂，这类化学物质也由此进入了地球大气层。但是随后的科学研究表明，它会对臭氧层起到分解作用，因而从1996年1月1日起，含氯氟烃化合物正式被禁止生产。正式实现这项工程仍需几十年时间戴维森和杰克逊均表示，要想实现将二氧化钛安全送入到地球的平流层，可能还需要几十年的时间。杰克逊表示：“我们在大规模实施这项工程之前还需要进行更为深入的研究和评估，以便确保安全，也许今后的研究甚至会发现，这项工程实际上根本不可行。” 部分科学家担心，因提出地球工程解决方案来解决温室效应的问题，可能很多人都会忽略造成温室效应的本质性问题，那就是温室气体的排放。也许，一旦科学家成功改造了地球的大气环境，今后人们对于温室气体的排放将会更加无节制。杰克逊表示：“如果执政者发现应对气候变暖可以从另外的渠道很简单的进行解决，他们可能对于减少碳排放就不那么关心了。我并不希望看到这种现象的发生，我认为我们还是应该从本质上去解决问题。” （来源：国家地理，编译：残剑）【相关消息】：飞掠地球的星光 --2012 KT42直径约7米的小行星本周二在距离地球1.4万公里处以每小时3.8万英里(约合6.1万公里)的速度从地球边缘呼啸而过。; 个人分类: 战略对话|1583 次阅读|1 个评论

核污染与对流层、平流层: 热度 3 lix 2011-3-16 01:18; 在福岛核事故污染影响范围 -- 试答 Bobby 兄评论中， wen hai 兄说： “对不起，李老师的说法是错的。错在混淆了气候和天气的概念。气候上，是在西风带，但从天气活动来说，那里是气旋活动剧烈的地方，和所谓 “ 风暴轴 ” （ storm track ）的活动有关。所以是会有东风的，而且，也会随北风向南吹。”类似地，匿名网友说： “一点不夸张，气象万变，沿海也会刮东风”，这我应当知道，我们中国人，都知道，东风夜放花千树，东风压倒西风。我的感觉是，这是对流层的事。是 7-10 千米（取决于纬度和地形）以下大气的运动。福岛核事故污染，带污染的微粒，据说温度千度左右，上冲就到了平流层。平流层的风速风向比较有规律，不像对流层那么气象万千。这就是 Bobby 兄强调“上千温度引起含放射性物质烟尘升腾，会有一部分到达 7000-15000 米高空 ”的原因。我没有强调对流层、平流层的差别，是我的错。但道理是没错的。; 个人分类: 课件科普|8605 次阅读|3 个评论

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