大気圏と大気圏の主な違いは、大気圏が約60マイル（100km）までの下部であるのに対し、大気圏は上部の部分であることである。
大気圏の2つの層は、均質圏と異質圏です。
高度によってガスの濃度が異なる。
しかし、同一圏ではガスの組成に大きな変化はない。
しかし、ヘテロスフィアでは、ガスの組成に大きなばらつきがあります。
したがって、同一圏の気体は均質な混合物の形をとっているが、異圏の気体は層の形をしている。
主な対象分野
- ホモスフィアとは
– 定義、特徴、重要性 - ヘテロスフィアとは
– 定義、特徴、地域、重要性 - ホモスフィアとヘテロスフィアの類似点とは？
– 共通点の概要 - 均質圏と異質圏の違いとは？
– 主な違いの比較
この記事の重要な単語
高度、大気、気体組成、ヘテロスフィア、ホモスフィア、温度
ホモソフィアとは
地球表面とその上部にある大気圏の間にある、地球大気の最も低い部分。
約100km（60マイル）より下に存在する大気です。
乱流混合や渦拡散の結果、均質な混合気体が存在するのが特徴です。
そのため、大気組成は均一です。
図1: 高さごとの大気組成の違い
さらに、大気圏は地球大気の99%以上の質量を占めている。
また、その組成は通常、窒素78％、酸素21％で、アルゴンや二酸化炭素などの他の分子は微量です。
組成は変わらないが、高度が高くなるにつれて、空気の濃度は減少する。
さらに、対流圏、成層圏、中間圏の3つの層からなる。
対流圏
対流圏は、地表から高度約11kmまでの最下層に存在する。
水蒸気とエアロゾルの全質量の99％を含んでいる。
また、対流圏内の暖かい空気が上昇することで、より温度の低い空気と入れ替わり、垂直方向にガスが混合されます。
したがって、対流圏は、ほぼすべての気象条件が発生する大気圏の一部なのです。
また、民間航空機は対流圏を飛行しています。
図2: 対流圏の層（オレンジ色の層。
対流圏、白色層。
ストラトスフィア
成層圏は、高度約15kmから50kmの間にある大気圏の中層です。
この層では、高度が高くなるほど温度が高くなります。
また、オゾン層は成層圏（約18～20km以上）にあります。
そして特筆すべきは、他の大気圏に比べてO3の濃度が非常に高いことです。
その結果、ほとんどの紫外線が大気の下層を透過するのを遮断してしまうのです。
超音速ジェット機は、この同層を飛行している。
中間圏
中間圏は、均質圏の最上層で、おおよそ50kmから80kmの範囲にある。
成層圏とは異なり、中間圏では高度が高くなるにつれて温度が下がる。
これは、希薄な大気による太陽放射の吸収が減少し、CO2の放射放出による冷却が増加するためです。
中間圏は、地球大気の中で最も温度が低く、-143 °C (-225 °F; 130 K) を下回る中間圏で終わるのが一般的です。
この層には、宇宙から地球の大気圏に突入した小さな物質である「流星」が存在する。
ヘテロスフィアとは
地球大気の最上層で、高度約100kmから大気の外側に広がっている。
高度が高くなるにつれて、気体は分子拡散により層状に分離していく。
また、重い分子は下層に、軽い分子は上層に留まる傾向があります。
通常は、窒素、酸素、ヘリウム、水素が主成分です。
しかし、拡散以外にも、昼夜逆転、太陽活動、地磁気活動、季節変動などが、ヘテロスフィアの密度分布に影響を与える。
さらに、ヘテロスフィアは熱圏と外圏の2層構造になっている。
熱圏
熱圏は異圏の下層で、80kmから460kmの範囲にある。
中間圏の直上、外気圏の直下にあり、約90kmから500～1000kmの範囲にある。
この層では、高エネルギー太陽放射を吸収するため、高度が高くなるにつれて温度が上昇する。
外気圏
外気圏とは、大気圏が宇宙空間に変わる異圏の最上層です。
したがって、地球や自然の衛星を取り囲む、薄い大気圏のような体積です。
特に、この層は密度が低く、分子同士が衝突して気体として振る舞うことはできない。
しかし、重力によって核と結合して存在している。
また、二酸化炭素や水素は、主に外気圏に存在する気体です。
外気圏の下界は外縁部と呼ばれ、500〜1,000kmの範囲にあります。
一方、外気圏の上界は、原子状水素にかかる太陽輻射圧の影響が地球の引力を超える距離まで広がっている。
一般的には、月までの距離の半分の距離で発生する。
均質圏と異質圏の類似性
- 大気圏の2つの層は、均質圏と異質圏です。
- 高度と気体の組成によって異なります。
均質圏と異質圏の違い
定義
大気圏の下層部、約60マイルまでは、その組成に大きな変化がないことを意味する。
一方、異圏とは大気の上部を指し、約60マイルより上では、その組成に大きな変動があります。
高度
ホモスフィアは大気圏の60マイルまで発生するが、ヘテロスフィアは地球から60マイル以上のところに発生する。
地域
対流圏、成層圏、中間圏の3つの均質圏と、熱圏、外圏の2つの異圏があります。
気体の組成の度合い
均質圏の気体の組成に大きな変動はないが、不均質圏の気体の組成に大きな変動があります。
気体の組成
均質圏は窒素や酸素などの重い気体の割合が多く、異圏は水素やヘリウムなどの軽い気体の割合が多くなっています。
意義
均質圏の気体は均一な混合物の形で発生するが、異圏の気体は層状に発生する。
風によるミキシング
風は大気圏内の気体を強く混合するが、大気圏外の気体の混合にはあまり影響を与えない。
反応性
ホモスフィアのガスは反応性が高いが、逆にヘテロスフィアのガスは反応性が低い。
結論
大気圏は、大気の2つの層のうちの1つで、地球の表面から60マイルまでのところに存在する。
また、風による継続的な混合により、気体の均質な混合物を含んでいる。
主に酸素や窒素などの重い気体が含まれている。
混合度が高いため、気体間の反応性が高い。
一方、ヘテロスフィアは大気圏の第2層で、ホモスフィアの上に位置する。
主に軽い気体が層状に存在する。
そのため、気体間の反応性は低くなる。
したがって、大気圏と大気圏外層の主な違いは、その高度と気体の組成にある。
