導(dǎo)讀:為什么海拔越高反而溫度越低,不是離太陽更近嗎?
這一點其實很好理解,我們只需要記住在太陽光中可見光波段的光占了很大的一部分。而我們地球上大氣并不能直接吸收可見光的能量。所以可見光就會直接穿透大氣層直接達到地球表面。
而地面卻可以吸收可見光的能量并被加熱,加熱后的地面又會釋放出波長比較長的紅外輻射,這種波段的電磁輻射就可以被大氣吸收,來增加溫度。所以雖然地球大氣溫度的主要能量來源是頭頂上的太陽,但是直接加熱大氣的確實地球表面。這一點我們在夏天時候的地面就可以看到一股股的熱浪不斷地上升,通過熱對流的方式加熱大氣。
所以,地球地面附近的大氣是首先被太陽加熱地,而高層大氣只會通過熱對流的方式獲得熱量。所以越往高處走,溫度越低。
還可以這樣去理解:
我們生活中都有這樣的感受,圍著火堆時,距離火堆越近就感覺越熱。而太陽就可以看做是一個巨大的“火堆”,那么理論上是不是距離太陽越近就越熱呢?
并不是這樣的。地球上的火堆能溫暖的范圍非常有限,距離稍微變化就會影響很大,這種變化我們感覺就會非常明顯。而由于地球距離太陽達到1.5億公里,這只是平均距離,地球的遠日點和近日點相差在500萬公里左右。
如果我告訴你,對于地球的北半球來說,地球在遠日點時正好是夏季,也就是說地球在距離太陽最遠時恰好是最熱的時候,你相信嗎?
但事實正是這樣!這說明什么?與太陽的距離并非冷熱的關(guān)鍵。簡單想想,遠日點比近日點與太陽的距離遠了500萬公里也不能影響地球北半球的冷熱(甚至恰恰相反),地球上的那點海拔高度就更可以忽略不計了。
地球上海拔最高的珠穆朗瑪峰也不到1萬米,與500萬公里相比幾乎可以忽略不計,而與地球太陽距離1.5億公里更是微不足道!
影響地球冷熱程度最關(guān)鍵的因素有兩點:太陽直射情況還有熱量被地球吸收情況,太陽越是直射,地面溫度就越是相對較高,比如赤道地區(qū)溫度常年較高。而太陽熱量照射地球時被地面和大氣吸收一部分,其中地面吸收的更多,造成距離地面更近的地方溫度相對更高。同時還有一點,隨著海拔升高,空氣變得比較稀薄,吸收熱量和鎖定熱量的能力也會下降!這也是為什么金星并非距離太陽最近的行星,但卻是平均溫度最高的行星。
其實這是一種理解的誤區(qū)。我們簡單的認為我們感覺暖和是因為太陽光是暖和的,實際上沒有這么簡單的。
太陽光確實有溫度,但是發(fā)現(xiàn)沒有,早上的太陽光比中午的涼快很多,同樣都是太陽光,太陽距離地球的位置變化也不大,這是為什么呢?因為太陽光本來照射到地球上的就沒有那么熱,我們覺得熱是因為地球持續(xù)接受了足夠的太陽光,地表逐漸升溫的過程,在這個過程中,地表的空氣被加熱到一定溫度后我們才會覺得熱,空氣的溫度才是我們感受到的溫度。地表的溫度在接受熱量的同時也在向四周散熱,空氣就是散熱過程中被加熱的,空氣中的二氧化碳被稱為溫室氣體,因為二氧化碳可以保溫,正是這種保溫作用,才使得地球溫度相對恒定,晝夜溫差不大。
在高海拔地區(qū),空氣稀薄,因此對太陽光吸收的熱量保溫效果就差,因此空氣升溫比較慢。同理,在高海拔地區(qū)晝夜溫差也是非常大的。此外,高海拔地區(qū)風相對大一點,冷風的交換頻繁更加降低了空氣的保溫性能。這就好比是兩個體溫一樣的人,在冬天里一個穿羽絨服,一個穿短袖一樣,雖然體溫一樣的,但是保溫效果不一樣。
其實高海拔地區(qū)太陽確實更加毒辣了,西藏人的高原紅就是太陽曬的結(jié)果,但是毒辣的太陽也抵不過散熱快,因此高原地區(qū)比低海拔地區(qū)總體要冷。
因此空氣密度與海拔、氣壓、溫度又有密切關(guān)系。
海平面空氣密度在標準大氣壓下,也就是0℃、0海拔、1個標準大氣壓下,空氣密度為1.293kg/m3,溫度為25℃時,空氣密度為1.205kg/m3。
計算氣壓與高度的對應(yīng)關(guān)系公式為:空氣密度ρ=1.293*(實際壓力/標準物理大氣壓)*(273/熱力學(xué)溫度)
熱力學(xué)溫度=攝氏溫度+273。
根據(jù)計算,海拔每升高1000m,相對氣壓降低約12%,隨著高度降低率會遞減;而氣壓隨著高度升高,每1000米會降低約10%;溫度則每升高1000米,相對降低約5攝氏度。
珠穆朗瑪峰是地球最高峰,按高度8845m計算,比海平面溫度要低44℃。
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