王锡玉 （etscha@gmail.com）　2007.04

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。

地球大气层的结构及其物理性质是怎样的？这个问题在今天应是不难回答的。因为，现代科学已经可以通过地面和高空双向地对大气层进行精细的观测和检验了。然而，对于地球大气层是如何形成的？这比起地球地质三大理论学说来说，迄今为止还没有形成一个像样子的理论。之所以如此，皆由于人们的思想观念还没有摆脱宇宙天体成因的星云假说所笼罩的巨大阴影。因而，每当人们一触及地球大气层的物理成因时，很自然地就要归结到地球初始形成的所谓原始星云的残余气体同太阳辐射的相互作用上去。而当着深追几个为什么之后，人们往往又难于做出满意的回答。所以不是肤浅地一提了事，就是干脆回避了这个极为重要的问题。由于缺乏基础理论的指导，就使得当代的大气物理和气象学只是长期地停留在唯象的观测阶段，不能进行准确预报并向气象制控方向发展。

这里，本文不拟过多地论述大气层结构和物理性质方面的问题，而是着重于解决大气层物理成因这个带有根本性的问题。

地球大气层的物理成因

大气层——是宇宙中一切天体的物质存在的一种形式。大气层不仅在地球上有，它在宇宙中一切天体上（包括宇观的、宏观的和微观的）都同样存在。在诸天体中，大气层只有表现形态和质量、密度上的不同，而绝无本质上的差异。

大气层——是天体自身核磁—电磁交变场同外层宇宙层次空间进行粒子交换的必然结果。大气层是现实天体物理状态的外部表象，它是天体物质在一定历史发展阶段上发生变态的自然产物。那种认为大气层是天体形成初期物质星云盘残留下来的气体物质的旧观念是极为荒谬的。因为，大气粒子同陨石不同，大气只反映现实，而并不反映历史。

活性天体的大气层共分为 3 种类型：

A. 灭生型高恒温大气层

B．泛生型低恒温大气层

C. 无生型变温大气层

在太阳系中，这三种大气类型都是存在的。太阳、金星、土星、木星、天王星和海王星均属于 A 型大气；地球属于 B 型大气；水星、火星、冥王星、月球以及诸多的小行星和大行星的卫星基本上都属于 C 型大气。

活性天体大气层的不同类型，是由天体自身核磁—电磁交变场的物理特性所决定的；又由外部轰击的衰变天体物质核在活性天体交变场中的演化表现出来的。

在同一天体上，由于其内因、外因条件发生变化时，都会由一种类型的大气层转化成为另一种类型的大气层。[注意! 这个问题似乎变得复杂了。要照这样说来，岂不是连传统的恒星和行星的基本区别都要重新认识了吗？完全正确。这也就是说，在一定条件下，太阳也会变成一颗冷星；又在一定条件下，行星也会变成一颗自身发光的热星。] 一切取决于事物发展的内在和外在条件。

形成和维持目前地球大气层物理状态的条件

地球目前大气层的物理状态可以说是最佳状态了。

那么，地球自从诞生以后大气层就是如今这样的吗？地球大气层在今后几千年、几万年、以至几亿年仍会是这样的吗？我想，人们是不会相信地球大气层会是一成不变的。这些问题，我都可以给出回答。

首先分析：是什么条件使地球大气得以形成和保持如此佳境的呢？

（1） 太阳的辐射粒子流对于地球大气层的形成和维持，自然是必不可少的条件之一。但是，人们知道，太阳辐射在太阳系宇宙空间是向外呈递减趋势的。然而，在实际上，太阳系各大行星大气层的物理状态却并非是依次变化的。水星距太阳最近，其大气层稀薄；金星距太阳次之，其大气层很稠密；地球再次之，其大气最佳；……。由此可见，太阳辐射只是形成和维持地球大气层物理状态的一个条件，而决非唯一条件。

（2） 太阳系宇宙空间陨灭天体物质对地球的轰击，[注意! 现代天体物理学只注重大陨石的撞击，却忽略了更为重要的高能脉冲天体核对地球的轰击。]  这对于地球大气层的形成和保持自然又是一个必不可少的条件。但是，陨灭天体物质在太阳系宇宙空间是飘移的，它们的运行轨迹和轰击点是受一定空间场的制约和支配的。这正如西北太平洋的台风在生成之后，一般都是向西偏北方向移动一样。它们为什么不向东，不向南，或者直接向正北方向移动呢？这是因为，在西偏北方向必有一个对应点在牵动着它。陨灭天体也是如此，自然界一切领域的物质演化皆是如此。陨灭天体物质对地球的轰击是形成和保持地球大气物理状态的外部条件之一，而制控它的却是由地球自身交变场素（数）所决定的。

（3） 地球核磁—电磁交变场中一定的交变场素（数）的单极演数，才是形成和保持地球大气层物理状态的决定性内因条件。因为，地球的大气层、地面海洋（湖泊）和地表的含水层、地表以下的熔岩湖海、地球质核以外的液流层，以及地球在太阳系宇宙空间轨道波粒环带层，这五位是呈一体的，它们相互作用，互为因果。

地球大气层的物理相关层次图：[图1]

图1. 地球大气层的物理相关层次图

图释：

1. 地壳(地幔) A 同地球星系外闭壳 B 对于地球大气层而言,它们没有直接的相关性。除非太阳系宇宙空间发生太空吊掛同地球质核外熔岩层中质点发生电磁—核磁感应而造成“通壳”形成永久性火山口时，但这种情况是一个例外。

2. 太阳发生大耀斑和太阳系内发生超新星爆发时，会对地球大气层和地下熔岩湖海以及地面海产生波频干扰因素。但是，它们对地球大气层也没有直接的物理相关性。

3. 地壳表层活动板块以下的熔岩海洋 C 同大气层的范阿伦辐射带 D 是相互对应的，其二者的物理性质是直接相关的。

4. 地下熔岩湖海 C 和同地壳表层以上的湖海 E（含固体地表层）是相互对应的，其二者的物理性质是直接相关的。

5. 地下熔岩湖海 C 和地面湖海及地表活动岩层板块 E 同大气电离层 F 是直接相关的；而辐射带 D 又是同电离层 F 直接相关的。地球大气层（天体和元素粒子、核子亦同）是地下和空间纵向呈五位一体的。

地球的核磁场决定着地球液流层的物理状态；地球的液流层和电磁场决定着地表层熔岩湖海的物理状态；地表层熔岩湖海的强磁辐射决定着地球大气层的物理状态；地表层熔岩湖海和大气层二者相互作用又决定着地面海洋和地表岩层的物理状态。总之，所有这一切究其渊源，又都是来自地球以外的层次宇宙空间。

因此，决定大气层物理状态最直接、最核心的因素就是地表层熔岩湖海的物理状态。地球泛生大气层和泛生海洋，以及泛生地表层只是同一宇宙物质伴生的不同存在形式而已！

形成地球大气层的物理机制

地球大气层的物理状态在其一生的发展过程中是不相同的。当地球整体磁场是处于初期或间期的时候，[即乾位或坤位附近] 它的地表层就形成不了熔岩海洋和熔岩湖泊，此时，它就如同目前的水星和月球一样，它只偏于依赖太阳辐射粒于流轰击地面所形成的那一点点稀薄大气。所以它只能形成无生型的变温大气层。当地球整体磁场达到满负荷的时候 ，[即离位或坎位附近] 它的地表层就形成了巨大规模的熔岩海洋。此时，它就如同目前的金星、土星、木星、天王星、海王星一样，它们主要的已经不是依赖于外部的太阳辐射源了，而主要的是由地下熔岩海洋的交变辐射源作为第一能源，于是就形成了灭生型的亚高恒温大气层。当地球整体磁场是处于超负荷的时候，它的地表层熔岩海洋就会渗透和扩大到天体表面上来，从而，形成 1 到数千摄氏度超高温的地面熔岩海洋。此时，它就会如同太阳一样，其离子化的辐射粒子流同太阳系宇宙空间的辐射粒子流相互作用，就会形成发光体的灭生型高恒温大气层。

然而，要形成目前地球泛生型的大气层，这在宇宙天体和天体发展过程的总几率中只是极少数的。

这个天体和天体发展过程中的极少数，却被如今的地球上的现代人赶上了，这对每一个地球人来说都是太幸运了！

地球磁场是如何形成和维持目前泛生型大气层的物理状态的呢？

地球表层中被囚禁的衰变脉冲辐射源，电离着周围岩层的物质粒子，形成了距地面厚薄不等的地下熔岩海洋和熔岩湖泊。它为地球表面提供了稳定的地热第一辐射源。

太阳大气层的交变辐射粒子流同太阳系外层闭壳的交变辐射粒子回流，在到达地球轨道波粒环带时，特别是到达地球磁层顶的时候，又为地球磁场的外闭壳提供了稳定的空间第一辐射源。

在太阳系宇宙空间辐射到地球附近的粒子之中，有一部分不带电的高能（紫外）辐射粒子，它们可以透过大气层径直辐射到地球表面上来，于是，轰击地球固体表面岩层物质和湖海的水分子，这又为地球表面提供了稳定的地热第二辐射源。

同地下熔岩海洋和地面湖海一样，在地球大气层的内、外对流层中也会囚禁许多衰变的脉冲辐射源（如大范围的台风、气旋等等），这又为地球大气的交变场提供了不太稳定的空间辐射源。

上述 4 种内外辐射源，在地球交变磁场的主导下，作用于各种物质粒子，[注意! ] 这就使得大气中交变转换的空气粒子不断减速。随着慢速空气粒子在层次大气中的不断增加和集聚，在空气粒子密度和质量稳定在某一个尺度上（这就是规定的标准大气压）时，也就形成了象今天这样的最佳地球大气层。这是“上帝”的恩赐，请人们珍惜它吧！

地球大气层的结构

宇宙天体的大气层，它是天体自身场结构的一个组成部分，同时，它也是内场物理状态的外部表象。因此，凡是存在自身闭合交变场的活性天体，其大气层的总体结构都是相同的。

举一可以反三，当人们知道了太阳大气层的结构，[请参看《宇宙元素周易经络图》一书 126—132 页]  也就知道了地球大气层的结构，同时，也就知道了金星大气层的结构。以此类推，从宇观到宏观，从宏观到微观，就都一目了然了。

地球大气层共分 3 大层 9 个亚层：

1. K 层——外辐射层

2. L 层——包层             K、L、M 三层构成辐射层

3. M 层——内辐射层

4. N 层——外间层

5. O 层——电离层           N、O、P 三层构成电离层

6. P 层——内间层

7. Q 层——外对流层

8. R 层——平流层           Q、R、S 三层构成对流层

9. S 层——内对流层

地球大气层中的分层结构，在地球整个历史上都是不会改变的。其层次之间、亚层与亚层之间也是不会混淆的。这是因为，它们随着地球整体磁场的转换，层次粒子本身也有一个磁性转换的问题。同性斥力作用使得层次之间泾渭分明；异性引力作用又把各个层次组合成为一个整体。

地球大气层结构和电磁交变场正负粒子转换图：[图2]

图2. 地球大气层结构和电磁交变场正负粒子转换图

图释：

1. 太阳风中性粒子流可以径直辐射地球，而其带电粒子流在经过地球星系外闭壳时，却要经过一次交变整流作用。两股正负粒子流在地球磁极吸引下直达地球磁层顶。

2. 带电粒子在磁场的偏转之下发生磁极转换，其交变转换的正负粒子流分别在电磁吸引下，加速向赤道区冲击而碰撞爆发，形成范阿伦辐射带。

3. 地壳表层以下的熔岩海洋是地球内部的地热辐射带，它同大气层辐射带是对应的。范阿伦辐射带的高度是由地热辐射带的厚度和物理状态所决定的。地球东西两半球的大气层辐射带实际上是偏离标准时线的，其比值是 2.7：1 。

4. 地下熔岩海洋同地面海洋是相关的，后者是由前者决定的。而地面海洋又是同大气电离层相互对应的，是互为因果的。

5. 地球表层的物理状态构成并影响着大气的内对流层；而辐射和电离层的物理状态构成并影响着外对流层。在内外对流层中间达到一个交变粒子的平衡点，这就是大气的平流层。

[注意!] 前面说的只是大气层的层次结构在整个地球历史上不会改变，而各个层次本身的物理状态却是随时变化的。

层次本身的物理状态为什么会随时发生变化呢？这是由地球本身辐射源同太阳以及外层空间辐射源随时间而发生变化的必然结果。

啊！这可新鲜。你能举出可用以观测验证的实例吗？

答：当然可以。

(1) 当地面大气内对流层中发生大雷电暴或发生火山喷发的时候，内对流层顶的局部就会升高--鼓起一个大包延伸进平流层的底平面。[气象观测可以验证] 这说明：大气内对流层的厚度、粒子密度以及物理状态，主要是由地下和地表物理状态决定的。人类早已登月了，我断言：月球之所以形成和保持不了泛生大气层，并不是由于它接受的太阳辐射比地球少，而由于它的表层以下还没有形成熔岩海洋和熔岩湖泊。甚至，在月核同月壳之间还保持着处女的未潮期。这也就是说，它的内部还没有形成液流层。或者是形成了，又关闭了。现在看来后者的可性是大的。[对于此点，可以在月球上设置月震测试仪，利用震波检测手段予以验证。中小学生也可以用烧一壶开水的简单方法来进行大气层厚度和密度物理成因的直观测试。]

(2) 当太阳上发生大的耀斑或地球上发生大地震、大雷电暴时，大气的电离层就会发生明显的变化。[这已经是一般常识] 这说明：电离层的厚度、粒子密度和粒子的激发态势是由太阳和太阳系空间外源辐射同地球的内源辐射相互作用的结果。实际上，电离层并不是经常维持在一个水平高度上，它也象地表的高山和洼地一样，是起伏不平的。这是由于地球表面的电磁辐射和压强不均所造成的。[当飞机在进入地面强磁区和进入雷击区时的颠簸现象，这不仅可以测试，而且可以直觉感知。在北半球，地面超强正电辐射区域的上空，电离层是向下凹的；地面超强负电磁区域，电离层则是向上凸的。（南半球相反） 这是很容易测试的。中小学生也用两块磁铁进行电离层高度变化的简单试验。]

(3) 地球大气层同人体的呼吸一样，它是起伏波动的。赤道区同极区不同；日间区同夜间区不同；大陆区同海洋区不同；强磁区同弱磁区不同；冬季同夏季不同。如此等等。[当代的科学观测卫星满天飞，这种大气的气动规律是很容易观测的。实际上，早在 30 年前的 1958 年，就已通过早期的卫星观测到的范阿伦辐射带在地球的东、西两半球是不对称的。西半球是由 600 公里高度开始；东半球则由 1600 公里高度开始。这是为什么呢？这因为，东半球的太平洋是西半球的大西洋海水（地下熔岩也一样）总容积的 2.5 倍（7.14／2．85 万立方公里）。而东半球辐射带的起始高度也恰好是西半球辐射带起始高度的 2.6 倍（1600／600 公里）。其二者之间是吻合的。到了30 年后的今天，类似这种科学上的检验岂不是更容易了吗? ]

(4) 地球大气层的平流层是地球磁场同太阳系空间磁场进行粒子交变的中间层。这一层中间的等温时线才是地球上最标准的大气温度。

当代科学通过观测和计算，是可以比较容易地寻找出地球标准等温时线的形成机制和可靠数据来的。

地球大气层等温时线示意图：[图3]

图3. 地球大气层等温时线示意图

图释：

1. 地球表面温度并不单纯来自太阳的光和热辐射，而是来自地上空间和地下两个方面。两个方向都是由高温点向低温点呈曲线梯度升降的。地内在到达地表和外辐射带在到达平流层中间时，就形成了两个平均等温点，这两个点的联线就是地球大气层的等温时线。

2. 地幔（壳）以下的熔岩液流层是高温区，它同范阿伦辐射带是对应的；地表层以下的熔岩液流湖海是高温区，它同电离层是对应的；内对流层顶部同外对流层底部是对应的。内外大气对流在到达平流层中间地带时，温度达到一个中和点。地热在到达地表时温度本来是略低于平流层中间带的。然而，由于太阳辐射的中性粒子可以不经过地磁场的交变过程，所以紫外线粒子轰击地表而补偿了欠缺。

3. 由地球质核固体表面开始向外温度是逐渐升高的。当到达液流层的中间层温度呈现一个最高值；此后一直呈现梯度降温，当到达地壳岩层的中间层时温度又呈现出一个最低值；此后又呈现出梯度升温，当到达熔岩海洋的中间层时温度又呈现一个最高值；此后又呈现梯度降温，当到达地表岩层的中间层时温度又呈现出一个最低值；此后又呈现梯度升温，当到达地表面时温度又呈现出一个最高值；由地面向上又呈现出梯度降温，（在内对流层的梯度降温过程中又具有升温和降温的波动曲线）当到达大气的内对流层顶时温度又呈现出一个最低值；此后温度又呈现梯度增温，当到达平流层中间的标准等温时线时，温度达到了一个平衡值。以上，是内辐射的温度变化曲线示意图。

4. 由太阳系宇宙空间的一个点开始（即地球磁层顶）向内温度是逐渐升高的，当到达地球外辐射带的中间层时温度呈现一个最高值；此后一直呈现梯度降温，当达到地球大气层外闭壳时温度又呈现出一个最低值；此后又呈现梯度升温，当到达内辐射带的中间层时温度又呈现出一个最高值；此后又呈现梯度降温，当到达外间层顶时温度呈现出一个最低值；此后又呈现梯度升温，当到达电离层的中间层时温度又呈现一个最高值；此后又呈现梯度降温，（在外对流层的梯度降温过程中也具有升温和降温的波动曲线）当到达平流层的外顶部时温度又呈现出一个最低值；此后又呈现梯度升温，当到达平流层中间的标准等温时线时，温度达到了内、外辐射源的耦合平衡值。以上，是外辐射源的温度变化曲线示意图。

[注意! 此图仅仅是一个示意图，其真实的温差曲线图，则需要通过现代科学手段进行精细的测定才能得出。]

5. 现代科学研究地球的大气和气象，应着眼于地下和空间才是。

地球大气层的演变及其对生物圈的影响

近几年来，由于科学家们发现在南极区的上空存在着臭氧层的大空洞，随后在北极的上空也发现了臭氧层空洞，从而引起了世界科学界的极大关注。这一发现是重要的，当然问题也是严重的。

在地球大气层中仅仅发生了极区臭氧层的微小变化，何以如此牵动科学家们的心境呢？

原来，地球大气层除了提供人类必不可少的生命物质以外，还存在着对生命的重要防护作用。大约在 24 公里高空的平流层中，积存着一个约占地球大气几百万分之一的臭氧层。它本能地吸收着大量来自外层宇宙空间紫外线高能粒子流，然后转换成为红外线的低能粒子流释放出来。这不仅可以使地球生命和人类免遭高能射线的危害，而且还可以调节地面温度和供给生命所必需的物质粒子。

然而，科学观测发现：近几年来每到 9、10 月份南极上空的臭氧层竟出现了相当于美国大陆面积的大空洞；北极的空洞虽然小些，可也有南极空洞的1/5。这怎么能不引起全世界的震惊呢？

人们知道，两极是冰的世界，只要那里的臭氧层遭到破坏，地面温度就会上升，冰山就会融化，海平面就会随之而升高。这还不严重吗? 难怪，科学家在惊呼之余，竟联想到了“女娲补天”。

由此可见，地球大气层的物理状态是不断在变化的，这种变化又会引起一系列的连锁反应。依据地质考察，地球海平面的升降幅度约在 90 米左右，当海平面最低时渤海湾就成了中国的内陆海，去日本也无需渡海乘船。

有人会说：“这有多么好啊，我从大连到烟台，回山东老家可以径直乘火车了。”

我劝人们还是冷静一点吧。海平面大幅度降低又有什么好呢? 它标志着地球大冰期的来临，极冰增厚，冰川、冻土层大幅度由高纬度向低纬度推进，气温和地下水位猛降，连动、植物都要南迁，又何况人乎！

地球大气层的演变，是由外层宇宙空间层次轨道和物理状态的演变，以及地球地下熔岩湖海的演变而派生出来的。所以，不研究天文、天体物理和地球地质的气象学家，就只能称为“一专之家”，他是不够称作科学家的。

至于，外层宇宙空间和地下熔岩湖海的演变是怎样影响到大气层物理状态的？大冰期何时来临？冰期和气候变迁又是如何形成的？如此等等一些问题，那就不是这样一篇短文所能容纳得下的了。

（1988年10月24日）

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※ 本文曾载于 1989 年作者自费出版的《地球的现在和未来》一书第 95—112 页。这里增补了插图和图释。

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