我們所說的海拔,理論上是指地球上處于地平線以上的山體高度,而這些山體大都都分布在對(duì)流層以內(nèi),所以,這個(gè)問題也就變成了:為什么對(duì)流層高度越高,氣溫反而越低呢?
要解開這個(gè)這個(gè)問題,首先就得了解什么叫做對(duì)流層?地球大氣包括五層,即產(chǎn)生風(fēng)雨雷電的對(duì)流層,風(fēng)平浪靜,適合飛機(jī)飛行的平流層,中間層,暖層和散逸層。
對(duì)流層,顧名思義就是靠近地面或地表最近的一層大氣,屬于大氣層的最下層,平均高度約為11千米,當(dāng)然這個(gè)高度也因緯度而變,不同維度地區(qū),對(duì)流層的高度也會(huì)有所變化,該層集中了大概75%的大氣質(zhì)量和90%以上的水汽質(zhì)量,屬于大氣層中空氣密度最大的一層。
但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),只有百分之十八左右的太陽輻射直接被云層本身吸收,近32%的大氣輻射被云層及地面反射回宇宙,而剩下百分之五十的太陽輻射則會(huì)直接穿過云層來到地表,被地面上的巖石,建筑,綠化和水面所吸收,由此可見,熾熱的太陽光來到地球,云層只吸收了18%左右(云層成分主要為二氧化碳和水汽,只能有選擇性的吸收能量較低的長(zhǎng)波輻射,太陽輻射是長(zhǎng)波輻射),而對(duì)流層距地表又是如此之近,所以太陽輻射并不是對(duì)流層熱度的直接來源,只有地面逆輻射才是。
所以這就不難理解,為什么海拔越高,溫度就越低了,因?yàn)楹0卧礁?,離地面逆輻射的源地就越遠(yuǎn),再加上高海拔地區(qū)空氣本身稀薄,無法留下來自地面的熱能,保溫能力弱,溫度自然隨海拔升高而降低。
但是,還有一個(gè)問題,就是類似于青藏高原這樣廣袤的高原地區(qū),幾乎不存在靠山下的地表輻射進(jìn)行供熱,因?yàn)槠渚鄬?duì)流層頂端的距離非常之小,可以接受大量直接來自于太陽的輻射,但奇怪的是,高原地區(qū)的溫度總是會(huì)比同緯度其他低海拔地區(qū)的溫度要低,比如寧夏的平均溫度就會(huì)比距離僅200多公里的蘭州溫度要低,這又是為什么呢?
其實(shí)這個(gè)問題也不難解釋,實(shí)際上,像高原或山地丘陵這些地球凸起的部分,相對(duì)于地球海洋或平原等低海拔地區(qū)而言,所占比例并不是很大,若我們把地球視作為一個(gè)整體來看待,海洋,平原等低海拔地區(qū)依舊是對(duì)流層的主要熱源,而高原面的供熱極其有限,再加上高海拔地區(qū),空氣稀薄,雖然接受太陽輻射能量多,但保溫能力也非常有限,而且高原地區(qū)大氣環(huán)流一般都比較活躍,容易形成急流,不容易產(chǎn)生高溫度。
總體說來,空氣薄厚程度一直都是影響對(duì)流層溫度的重要因素。
再舉個(gè)例子,比如金星和水星,我們都知道水星是太陽系八大行星當(dāng)中距太陽最近的一顆行星,按道理,這顆行星地表的溫度應(yīng)該常年居高不下,但事實(shí)上,水星大氣層極為稀薄,無法有效保存熱量,造成晝夜溫差極其巨大,比如水星白天赤道地區(qū)溫度可達(dá)432°C,一到了夜間,其溫度就會(huì)降至-172°C。
可他旁邊的金星情況就不一樣,金星和太陽之間的距離比水星要遠(yuǎn),但其地表平均溫度卻是位居八大行星之首,主要是因?yàn)榻鹦谴髿鈱臃浅夂?,造成了?qiáng)烈的溫室效應(yīng),身為短波的太陽輻射可穿過大氣層滲透到金星地面,而地面的逆輻射無法及時(shí)逃逸,停滯在大氣層中,導(dǎo)致整顆金星就像一個(gè)大蒸籠,高溫度久居不下。
那么問題又來了,為什么平流層的溫度會(huì)隨高度升高而升高,而中間層的溫度又隨高度升高而降低呢?
這就涉及到一個(gè)臭氧問題,平流層幾乎沒有什么強(qiáng)烈的大氣環(huán)流運(yùn)動(dòng),整體狀態(tài)較為穩(wěn)定,能夠吸收紫外線,被稱之為地球保護(hù)神的臭氧主要就分布在這層,平流層的熱度主要來源于臭氧吸收紫外線,且對(duì)流運(yùn)動(dòng)弱,因此高度越高溫度越高。
而中間層幾乎沒有臭氧,適合被大氣吸收的太陽輻射在上層已經(jīng)被吸收殆盡,所以中間層的溫度垂直變化大,同時(shí)又容易造成強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng),溫度就會(huì)隨著高度的升高而降低。
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