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这是我们的 星球，地球
在太阳系这是独一无二的， 也许甚至在宇宙中也是
我叫伊恩.斯图尔特
我想告诉大家 我们的星球是怎样运作的
这星期我们讲述 的是大气层
大气创造了 我们的气候
保护我们不受 宇宙寒冷的袭击
并且为我们的身体 提供氧气
我们的大气层 充满了矛盾
它非常强大 但也很容易遭到破坏
它具有破坏性，但同时 也保护着我们
它对所有的生命来说很重要 但它也是由生命所创造的
没有大气层，我们的星球 可能会完全不适于居住
我来到了南非，来寻找一些关于 大气层的特殊的情况
这是一个关于大气的 亲身旅行
我将乘坐一架喷气式飞机 但并不是任何一架喷气式飞机都可以
这是我们的星球上 最快的飞机之一
最重要的是 它飞的很高，非常高
这架飞机是英国电气式的飞机 有闪电般的速度
这是19世纪60年代 以来的一个传奇
南非是仍然使用这种 飞机的极少数地区之一
今天的驾驶员 是戴伍
你将会感觉你被 捆在导弹的前面
我不知道我是否会喜欢 这种感觉
一方面让我感觉很想尝试 另一方面又让我感到恐惧
看那！
最后一架冷战战斗机
…如果天篷打不开…
你真的不想读到这些
防护帽怎么样？
感觉挺好的，恩
我们人类完全适合在 地表上生存
地表大气的状况 正适合生命的存在
合适的温度， 合适的气压
合适的大气的 组成成分
下边这儿， 有足够的氧气
但是大约三千米以后 空气会很稀薄
所以如果没有这个防护面具 你会变的意识不清
我最好还是 戴上
一二一，起飞
（斯图尔特）
（喊叫声）
我们周围的大气
由四个主要的大气层组成，每一个都不同
尽管是在云彩上面，我仍然是在大气层的底部
这个气层叫做对流层
它宽度很窄
通常超过6英里的厚度
对流层是一个充满暖湿氧气的气层
它很不稳定，空气运动不规则 而且不可预知，但是生命的存在取决于它
只是在几分钟之后，它就会在我下面了
我现在离地球有 4万英尺高
我们即将 到达四万五千英尺高
我们将穿过大气层中 无形的分界面
我们将要离开第一个 大气层，对流层
进入对流层
一个完全不同的地方
这的大气很稳定 并且非常的干燥
所以这几乎没有 天气的变化
平流层是臭氧层的家
臭氧可以削弱到达地球的 来自太阳的致命的辐射
我们已经到达5万英尺了
几乎组成大气的90%的气体都在我下面了
但是大概50年前 有人比我去的地方高的多的多
他以一种完全不同的方式体验了大气
1960年8月16号
在人类踏上月球之前很长时间
军事飞行员 乔.奇廷格
独自一人到太空的边缘旅行了一次
不是乘坐火箭,而是坐一个很大的氦气球
冒险在接近太空的地方进行跳伞
他到达了19英里(31千米),高达平流层
这是我到达高度的两倍
然后奇廷格做了一些令人很惊讶的事情
他跳下来了！这是一个真实的时刻
他落到了地球上
速度达到了1000公里每小时
但是他几乎什么都感觉不到
我的耐压服上的布没有褶皱
这是一种超自然的感觉
我看不到任何东西做为参考
所以我觉得像是停留在太空里
奇廷格下降得如此之快
当他穿过对流层厚厚的浓云
飘过了新墨西哥沙漠
(空气发出的的轰鸣声)
最后，他打开了降落伞
这仍是历史上最高的自由落体
奇廷格跳下来仅仅15分钟就到达了地面
从平流层的顶端降落下来
奇廷格经过了组成大气层的99%的气体
奇廷格：15分钟前我还在宇宙的边缘
现在，我觉得那是在伊甸园
我们真的没有认识到我们拥有多么美丽的星球
斯图尔特：尽管奇廷格从高达平流层的地方跳下来
他仍然没有到达我们大气层的最远的边界
平流层上面还有保护大气层
它们如此稀薄，几乎不存在
但是对我们的星球来说很重要
对流层的外边大概30英里(50千米)处
是第三个大气层，中气层
这是一个使我们免受陨石伤害的大气层
当我们看到流星的时候
那实际上是一颗陨石在大气层的高处燃烧
中气层也是一种奇怪现象的根源
叫做夜光云
它们是稀薄的纤细的云 只有在高纬度地区的夏天才能看见
从50英里(85公里)处开始
是第四个气层：热气层
这里的大气如此稀薄 以至于50英里以外
就可以肯定地认为是宇宙的开始
正是在这个气层，航天飞机绕着地球飞行
也是在这里，氮气和氧气
被太阳风辐射
创造了环绕地球磁极的极光
但是这有另一种看待大气层的方式
如果你把地球表面的大气层展开
并把它变成一个球 就像我们所看到的这样
其重量只相当于覆盖地球34英尺深的水
我们生命所依赖的平流层 只是一个窄带
它由生命必须的不同气体平衡混合而来
但它也有实体存在
要想了解我们所居住的对流层
那你就不能把大气层只看做气体 也应该看做流体
实际上，我们生活在气团的海洋中
就像水一样，空气也有扰动
云的形成就好像是空气产生的涡流
在山尖流动
旋风好像是巨大的漩涡
就好像是海洋一样 对流层甚至也有波浪
澳大利亚昆士兰的这种云
实际上是世界上最大的波浪
它可以达到2千米高
它是一个单独的对流层气流
结合潮湿的气团
成为云的形式
当空气冷却下来的时候凝结成云
然后在陆地上以每小时 40公里的速度翻滚
我们头顶上的海洋气团 就是显著的证据
像任何一种流体一样 大气层也有重量
加压在我们身体的每一个部位
压力达到每平方英寸14磅
我们没有被压毁的唯一原因是
我们身体里的空气的压力 和外界的压力达到了平衡
我们像在海底行走的龙虾
对上面液体的重量可以毫不在意
因为我们已经适应了
如果你仍让怀疑大气层 有液体的性质
有些人甚至可以在上面冲浪
无可否认，这与传统意义上 的冲浪相比，有点挑战性
这就是为什么让像特洛伊.哈特曼 这样的专家来尝试的原因
特洛伊不只是在大气中 垂直地下降
他也可以水平地移动
天空是特洛伊 的海洋
哇！
一旦你接受了大气是液体的观点
你会意识到有一些特殊的推论
其中之一是地球的大气层
能够塑造我们的星球表面的形状
甚至可以切割坚硬的岩石
我正在去一个很特殊的地方
一个你可以真正地看到 大气层有多么地强大的地方
每天只有极少数人很荣幸
能走三英里的路到达那里
但是有一个很好的理由让我们去那
亚利桑那州的岩石构造
是星球上最珍贵的 地质考察点之一
哇！看看
好漂亮啊
好像是在巨大的雕塑里一样
地质艺术
这些岩石被称作是波浪 你可以看到为什么这样叫
巨大的曲线形状看起来像是 被水雕刻过
然而他们是由一种 不同的流体运动
--风塑造的
当风吹过沙岩的时候 在表面磨损出砂粒
就好像是一个巨大的刷子一样
刷过岩石的表面 塑造出这些不是很明显的曲线
这个地方数十万年前就形成了
也许看起来是很长时间
然而从地质学的角度看来 这只是一眨眼的功夫
这只是展示了我们周围 空气的原始力量
它在不停地工作 不停地塑造陆地
整个地球上都是这样
风大规模地塑造地球表面
当风猛烈地从一个方向吹过来的时候
它们可以塑造出巨大的山脊
这被称作是风蚀土脊
这些发生在伊朗
而这些也发生在中国的西北
但是风的冲刷不仅仅是塑造地形
这只是运送对星球上的生命来说
很重要的过程的第一步
当风吹过撒哈拉 大沙漠的时候
蕴含丰富营养物质和矿物质 的砂粒和粉尘
被扬到空气中 并被吹过大西洋
大部分都落进了海洋
但还有一些被风带到 了大西洋的彼岸
到了南美的亚马逊雨林
实际上，每年都有4亿吨粉尘
被风从撒哈拉大沙漠带到亚马逊雨林
在这，雨水把大气中的
粉尘冲刷到雨林中
这是维持雨林正常生长的 重要的营养源
通过这种方式，不断翻卷的大气层
对地球上生命的循环起着重要的作用
它创造了气候
任何气候的核心都是热量
这是在几秒里显示了 三个月的天气状况
云是由从海洋和大陆上 蒸发的水分产生的
天气的形式是复杂并且多变的
这是由于大气层和陆地 海洋，甚至冰川
相互作用的结果
我将要出发到南美
去看看这些力量的相互作用
(人们在唱歌)
(口哨声)
这是祭祀大地之母的节日
这是阿根廷的村民们举行 的喧闹的庆祝活动
这是一件很严肃的事情 因为这是一个献祭的节日
人们祈求有个好的丰收 他们恳求的上帝
是大地之母，天气的控制者
(乐队演奏着欢快的传统音乐)
在阿根廷这个地方 有世界上最猛烈的暴风雨
(雷鸣声)
这个景象是一个完美的舞台
这是两个强气团相互碰撞的场面
每一个气团都有自己 不同的特征
在阿根廷 空气特别的温暖和湿润
因为它是从世界上最 湿暖的地方吹过来的
到达了我现在站的地方的北边 亚马逊盆地
冷空气特别的冷
因为这是从南极过来的
这种结合就会带来麻烦
(雷的轰隆声)
这种冷热空气的相互碰撞
形成了暴风雨
这种景象的另一个特征是 它使得这个地区的
暴风雨非常的频繁和猛烈
我现在站在世界上最大的山脉脚下
安第斯山脉
它们就像壁垒一样
阻止暖空气和冷空气 的混合物到达同一个地方
你听到了雷鸣声
那是冷暖空气相互混合
那是激烈的碰撞 而这就是战场
(雷的轰隆声)
暴风雨正在山里聚集 就在我所面对的地方
我希望能看到这个地方 非常著名的闪电
问题是山上发生暴风雨时
我们很难赶上
现在我看到的是阴沉的天空
乌云和尘土漫布天空
看！
闪电是空气团 相互作用产生暴风云
时同时产生的
湿气上升的时候冷却，小水珠凝固
有一些变成了小的冰晶 有一些变成了大一点的冰块
两种不同的冰相互碰撞 产生了电
达到一定程度以后 产生了电场
接下来就会和地面接触
不过雷电在大气层中越高 就越难以琢磨
越壮观
这些被拍到底片上的
它们被称为鬼神
这是一种闪电
它们不直接袭击地表面
而是往上发射，高至中心层
30到50英里高
我们看过大气的力量是 怎样塑造星球
和创造气候
大气和生命的联系
使我们的地球在太阳系中独一无二
要明白这一重要的关系如何发生
得追溯到很久以前 地球混沌初开时
在地球刚形成不久 大气圏就形成了
四十六亿年前
早期地球充满火山
几百万年后
这些火山喷发出大量气体
这些气体缓慢聚合 创造了大气层
不过这一点不像我们 今天熟知的大气层
这是二氧化碳，甲烷和 有毒的硫化氢蒸汽
聚合在一起
这里面没有人类赖以生存的氧气
这些致命的混合物孕育 某些东西长达二十亿年
直到某些意料之外的事物 开始改变大气层
这里的大海里全是生物
但这些生物不是我来此的目的
这些奇怪的块状物才是我感兴趣的
他们很重要，因为每一个单独的动植物
实际上，地球上每个人
和它们都有联系
这些奇异的小圆块
就像海滩上被冲刷的大圆石 实际上并非如此
它们是活着的
这些块状物是地球上最早的物种之一
叫做叠层石
最重要的是
他们实际上是最简单的生命种类
不比细菌的细胞多
当你靠近观察
就只有外面这一部分是活着的
这一层细菌分泌一层薄薄的粘液
一层接一层粘合起来
它虽然看起来不怎样
不过这些是地球上最成功的生命种类
叠层石诞生至今
已经三十五亿年了
相当于地球四分之三的年纪
同时它们第一次进化 是在超过三十亿年前
这些简单生命类型开始 最重要的变形
地球目睹了这一切
这些叠层石是特别的
因为它们做了非常特别的事情
它们吸收阳光和进行 光合作用
分解水的化学键
生成一些能彻底改变地球的东西
它们生成氧气
叠层石是第一种进行光合作用的物种
生成氧气到我们的世界中
它们领导了一场地球史上最深刻的改变
最终，地球有了富含氧气的大气层
不过在此发生之前 还有些阻碍
看看有什么阻止氧气到大气层
我朝澳大利亚内陆深入
虽然这一地区现在干燥和沙漠化
二十五亿年前这些岩石是在海底下
它们是制造氧气的关键
那时候，海水里溶解了大量铁
当叠层石生成的氧气遇到铁
它们结合在一起
结果，生成了大量的铁氧化物 或者如我们平时叫法，铁锈
这反应就阻止了氧气离开大海
铁锈沉入海底，层层堆积
你可以…
噢！
这太热了 你能看到铁锈层就在那
我是说，这是金属，所以非常热
你可以看到这 铁锈层有很漂亮的条纹
这是一条细小的条纹 在这悬崖上，有非常大的条纹
铁锈层在整个世界都有
甚至变成铁矿石缝
这些铁矿石 实际上世界大部分铁矿石脉
存在是因为早期生命，叠层石
二十亿年前开始为海水输氧气
不过这是氧气改变 我们星球最初始的情况
氧气做的第一件事是给地球 加上了一层重要的保护罩
臭氧层
它保护地球
免受来自太阳的致命性 紫外线辐射
使复杂生物能在地球 表面繁荣生长
大气层中的臭氧层浓度
通过图中色码显露
很明显可知南极洲有大量漏洞
由于近年来的污染
幸运的是漏洞在减少
但是臭氧层不止保护地球
大约六亿年前
叠层石独占地球的历史终结
引起一场物种进化
这是因为氧气是高度活性的
能支持比病菌更有活力的物种
感谢富含氧气的大气层， 地球开始适合多样性
生物居住
同时，最根本的，我们人类
你明白了我们如何依赖氧气
你会看到氧气影响一些比 如人类繁殖这类基本事情
在阿鲁亚，有一些乡村栖息于安第斯山脉
这是这里一连串的山村中的一个
有些是世界上最高的村庄
许多乡村海拔超过四千米
安第斯人民在这些高海拔 地区开垦了超过一千年
但是当第一批西班牙人到来的时候
他们要面对不少切实问题 他们没有孩子
一个接一个孩子都流产了
花了五十年的时间
才有西班牙移民生下小孩
问题可能在于空气太稀薄
新来的西班牙人，大多数人
过去都在含有百分之二十一 氧气的海平面呼吸
但是在这里，氧气水平几乎只有一半
安第斯人适应了这一切
但是西班牙移民很顽强
没人知道西班牙移民如何征服了这个困难
可能是西班牙人和当地人结婚生子
甚至安第斯人也无法在 五千米环境生活
高于这一海拔人类难以生育
换句话说，氧气对于我们的 物种存在起很大限制
所以说，生命创造氧气，反过来
氧气戏剧性的又是生命的必需
也许你会认为大气层里
没有对我们有用的重要气体了
那你就错了
还有其他气体对于我们在地球生存
有重要作用
有温室气体，比如二氧化碳
如我们所见，从火山中喷发
没有这些气体，地球的平均温度
会降到零下27度
但是我们现在排放了 过量的二氧化碳到大气中
因为燃烧碳基矿物燃料， 比如煤矿，石油，天然气
翻开地球的历史
大气层二氧化碳浓度 有所变化
使得整个地球的温度
事实上，现在逐渐了解
甚至是细微的二氧化碳 浓度变化
也会导致连锁反应
这会使得我们的气候产生 难以预计的巨变
为了这对于我们的未来意味 着什么，我前往西伯利亚
这是地球上最遥远和寒冷的地方
目前有一个潜在的气候灾祸 在这片冰原下
被称为甲烷
这是比二氧化碳要 强得多的温室气体
那正是我找寻的
在某些地方， 比如河畔和悬崖旁
把雪扫开，就能发现它， 永久冻土
把手放在上面感觉很棒
就是泥土充满植物，充满碳
以及被雪冻住
虽然看起来不是很有趣
这种材料对我们的大气层很重要
因为这些被封住的永久冻土
如果冻土因为全球变暖而融化
释放出大量甲烷会导致危险
会显著加快全球变暖
让人很担忧，在西伯利亚
永久冻土开始融化的征兆开始显现
在此地的温度上升速度 比全球任意地方要快
尽管你之前从未见过
在永久冻土上是最好的 观察全球变暖影响的地方
在这一地区有很多湖泊
这吸引了生态学家 凯蒂沃尔特 到来
她相信她已经发现了第一个征兆
甲烷已经开始从永久冻土释放
永久冻土正在融化
滑入湖泊的底部
这些死掉的植物解冻
在湖底发酵
甲烷同时产生， 甲烷从湖里释出
如果凯蒂是对的，我们 应该能发现到处是甲烷
啊，这是冰，我触到了冰
看那，真是漂亮 噢，那是气泡
这冰有一米厚
很明显冰里面截留大量的气泡
问题是冰不能截留 这些气泡太久
当冰在春天融化，气体会逃走
甲烷是一种温室气体， 强于二氧化碳23倍
所以我们对于了解有多少
到底有多少甲烷从这些湖里生成
这有一种确切的方法去测量
这些气泡里有多少甲烷
因为甲烷高度易燃
哇！我的上帝！
喔哦！
我难以相信这些火是从冰中来
警告，这些气泡满地都是
这意味这里有大量甲烷被截留着
-你准备好了么？ -耶
-很漂亮，对吧？ -这地方都是这些东西
呜呼！
火从冰中来
这是我见到最奇异的事情之一
但是这意味着很严重的问题
如果是永久冻土融化
那将有很大量的温室气体进入大气层
这肯定会加速全球变暖
但要了解确切的结果
目前没人能给出答案
这全都取决于变化无常的大气层
一个要素的改变，比如甲烷浓度
会导致气候明显变化
创造我们今天的大气层 花费了数十亿年
从那时起
生命和大气层建立起了 一种互相依赖的关系
我们是首个有意识改变大气层的物种
刻意使大范围变暖
对于地球，一个暖些的大气层并无新意
但是对于我们人类， 这是一个未知的领域
我们把自己放在了一个 容易受伤害的位置
在大自然最不可预测的力量--大气层