中氣層冷到爆?原來是這個原因! | 中氣層極光超罕見!台灣看得見嗎? | 中氣層在哪?3分鐘搞懂大氣結構

2025-07-09

大家知道我們頭頂上的天空其實是分層的嗎?從地面往上數,過了平流層之後就會來到一個很特別的層次——中氣層。這個區域大概在海拔50到85公里之間,雖然我們平常不太會提到它,但其實這裡發生的事情超級有趣!

先來說說中氣層最讓人驚訝的特點,就是它的溫度變化超級特別。跟我們平常認知的「越高越冷」不一樣,中氣層反而是上面比下面冷!最頂部可以冷到零下90度C左右,根本就是地球大氣層裡的天然冰箱。這種溫度分佈會產生一種叫做「逆溫」的現象,讓空氣在這裡的流動方式變得很特別。

高度範圍 溫度變化 特殊現象
50-60公里 逐漸降低 開始出現逆溫層
60-85公里 頂部最冷 流星燃燒、夜光雲

說到中氣層最酷的事情,絕對不能不提流星!那些在夜空中劃過的閃亮光痕,其實就是隕石在中氣層摩擦燃燒的結果。因為這裡的空氣已經夠稀薄讓隕石能高速衝進來,但又還夠濃密到能產生足夠的摩擦力把它們燒掉,簡直就是天然的太空防護罩啊!

最近科學家還發現,中氣層會出現一種叫做「夜光雲」的特殊雲層。這些雲只有在夏天的高緯度地區才看得到,而且要在日落後或日出前,當陽光從下方照射時才會發光。它們形成的原因跟中氣層的超低溫和微量水蒸氣有關,看起來就像天空掛著一片片會發光的薄紗,美到不行!

對了,你可能不知道中氣層還藏著一個秘密——這裡是地球上最難到達的地方之一!飛機飛不到這麼高,人造衛星又必須在更高的熱氣層才能穩定運行,所以科學家要研究中氣層都得用特別的探測火箭,或是放超高空的氣球上去。也因為這樣,中氣層還有很多謎題等著我們去解開呢!

中氣層

中氣層到底是什麼?3分鐘帶你快速瞭解這個存在感很低卻超重要的存在!其實中氣層就是夾在平流層和熱氣層之間的大氣層,高度大約在50到85公里左右。這邊的溫度變化超特別,會隨著高度增加先降後升,跟其他大氣層完全不一樣。你可能會想說這跟我們生活有什麼關係?其實影響可大了,像是極光就是在這個高度發生的喔!

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講到中氣層的特點,這邊的氣壓超級低,大概只有地面的0.1%左右。而且空氣超級稀薄,想要在這邊呼吸根本不可能啦!不過這裡卻是流星最常出現的地方,因為那些來自外太空的小石頭進入大氣層後,大部分都會在中氣層燒毀,變成我們晚上看到的流星雨。

中氣層小檔案 數值/特徵
高度範圍 50-85公里
溫度變化 隨高度先降後升
氣壓 約地面0.1%
特殊現象 極光、流星

你知道嗎?中氣層雖然離我們很遠,但其實跟天氣預報也有關係。氣象衛星很多都部署在這個高度附近,因為從這裡可以清楚觀察雲層變化。而且現在很夯的太空旅遊,像是維珍銀河的太空船,最高也就是飛到中氣層的頂端而已。這邊還有一個超酷的現象叫做「夜光雲」,只有在夏天的高緯度地區才看得到,是中氣層的水氣結冰形成的特殊雲層。

說到研究價值,中氣層其實是科學家們很頭痛的地方。因為高度太高,飛機飛不上去;高度又太低,衛星很難長期停留。所以現在主要靠氣象火箭和特殊氣球來觀測,台灣的福衛七號也有在研究這個區域的數據喔!下次抬頭看天空的時候,別忘了在我們頭頂上還有這麼一個神秘又有趣的地方。

你有沒有想過為什麼中氣層温度會降到零下90度?這其實跟大氣層的分層結構和能量來源有直接關係。中氣層位於平流層之上、熱層之下,高度大約在50到85公里之間,這裡的空氣已經非常稀薄,但溫度卻低得嚇人,甚至比南極還冷,到底是什麼原因造成的呢?

首先,中氣層的熱量來源主要是靠下方的平流層傳導上來,但這個傳導效率超級差。平流層的臭氧層會吸收太陽紫外線變熱,但中氣層沒有這種「加熱器」,反而這裡的二氧化碳等氣體會把為數不多的熱量用紅外輻射的方式散失到太空去,簡直就像個「漏氣的保溫瓶」。再加上空氣太稀薄,分子之間碰撞產生的熱量也少得可憐,溫度當然就直直落啦!

中氣層的溫度變化也很有趣,我們整理了一些關鍵數據:

高度範圍 溫度變化 主要特徵
50-60公里 -2°C到-90°C 溫度開始急速下降
60-85公里 -90°C到-100°C 達到最低溫區域
85公里以上 開始回升 進入熱層範圍

另外,中氣層的冷卻現象在夏季反而更明顯,這點跟直覺相反。因為夏天時大氣環流會把空氣往上推,氣體膨脹時會吸熱降溫,這種「絕熱冷卻」效應讓中氣層頂部在夏季可以冷到-100°C,比冬天還要低20度左右。這種特殊現象科學家稱為「極地中氣層雲」,有時候甚至在黃昏時分用肉眼就能看到這些閃閃發亮的冰晶雲呢!

說到這裡就不得不提中氣層的獨特環境了。這裡雖然冷到爆,卻是流星燃燒的主要區域,我們看到的流星雨大多就是在這個高度被燒掉的。而且因為空氣實在太稀薄,溫度計根本沒辦法直接測量,科學家們都是用火箭攜帶的特殊儀器,或是透過觀察流星尾跡的擴散速度來間接推算溫度的。

中氣層

大家有沒有想過「中氣層在哪裡?從地面算起有多高?」這個問題呢?其實中氣層是我們大氣層中一個很重要的部分,它位於平流層和熱層之間,大概從地面算起50到85公里左右的高度。這個區域雖然聽起來離我們很遠,但其實跟日常生活還是有不少關聯的喔!

先來看看大氣層的分層狀況吧:

分層名稱 高度範圍(公里) 主要特徵
對流層 0-12 天氣現象主要發生在這裡
平流層 12-50 臭氧層所在位置
中氣層 50-85 溫度隨高度下降
熱層 85-600 溫度極高

中氣層最特別的地方就是它的溫度會隨著高度增加而下降,這跟平流層的情況完全相反。在這個高度,空氣已經非常稀薄了,但還是能觀察到一些有趣的現象。比如說我們常聽到的「夜光雲」,就是在中氣層頂部形成的特殊雲層,要在夏天的黃昏時分才有機會看到呢!

雖然中氣層離地面很遠,但其實它對我們的生活還是有影響的。像是衛星通訊、氣象觀測這些科技,都需要考慮中氣層的狀況。而且科學家們也發現,中氣層的變化可能會影響到全球的氣候模式,所以現在有越來越多的研究在關注這個區域。

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