導(dǎo)讀:為什么海拔越高反而溫度越低,不是離太陽(yáng)更近嗎?
這一點(diǎn)其實(shí)很好理解,我們只需要記住在太陽(yáng)光中可見(jiàn)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(jiàn)光的能量。所以可見(jiàn)光就會(huì)直接穿透大氣層直接達(dá)到地球表面。
而地面卻可以吸收可見(jiàn)光的能量并被加熱,加熱后的地面又會(huì)釋放出波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的紅外輻射,這種波段的電磁輻射就可以被大氣吸收,來(lái)增加溫度。所以雖然地球大氣溫度的主要能量來(lái)源是頭頂上的太陽(yáng),但是直接加熱大氣的確實(shí)地球表面。這一點(diǎn)我們?cè)谙奶鞎r(shí)候的地面就可以看到一股股的熱浪不斷地上升,通過(guò)熱對(duì)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(yáng)加熱地,而高層大氣只會(huì)通過(guò)熱對(duì)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(shí),距離火堆越近就感覺(jué)越熱。而太陽(yáng)就可以看做是一個(gè)巨大的“火堆”,那么理論上是不是距離太陽(yáng)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(huì)影響很大,這種變化我們感覺(jué)就會(huì)非常明顯。而由于地球距離太陽(yáng)達(dá)到1.5億公里,這只是平均距離,地球的遠(yuǎn)日點(diǎn)和近日點(diǎn)相差在500萬(wàn)公里左右。
如果我告訴你,對(duì)于地球的北半球來(lái)說(shuō),地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)正好是夏季,也就是說(shuō)地球在距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)時(shí)恰好是最熱的時(shí)候,你相信嗎?
但事實(shí)正是這樣!這說(shuō)明什么?與太陽(yáng)的距離并非冷熱的關(guān)鍵。簡(jiǎn)單想想,遠(yuǎn)日點(diǎn)比近日點(diǎn)與太陽(yáng)的距離遠(yuǎn)了500萬(wàn)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(diǎn)海拔高度就更可以忽略不計(jì)了。
地球上海拔最高的珠穆朗瑪峰也不到1萬(wàn)米,與500萬(wàn)公里相比幾乎可以忽略不計(jì),而與地球太陽(yáng)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(diǎn):太陽(yáng)直射情況還有熱量被地球吸收情況,太陽(yáng)越是直射,地面溫度就越是相對(duì)較高,比如赤道地區(qū)溫度常年較高。而太陽(yáng)熱量照射地球時(shí)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(duì)更高。同時(shí)還有一點(diǎn),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(huì)下降!這也是為什么金星并非距離太陽(yáng)最近的行星,但卻是平均溫度最高的行星。
其實(shí)這是一種理解的誤區(qū)。我們簡(jiǎn)單的認(rèn)為我們感覺(jué)暖和是因?yàn)樘?yáng)光是暖和的,實(shí)際上沒(méi)有這么簡(jiǎn)單的。
太陽(yáng)光確實(shí)有溫度,但是發(fā)現(xiàn)沒(méi)有,早上的太陽(yáng)光比中午的涼快很多,同樣都是太陽(yáng)光,太陽(yáng)距離地球的位置變化也不大,這是為什么呢?因?yàn)樘?yáng)光本來(lái)照射到地球上的就沒(méi)有那么熱,我們覺(jué)得熱是因?yàn)榈厍虺掷m(xù)接受了足夠的太陽(yáng)光,地表逐漸升溫的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,地表的空氣被加熱到一定溫度后我們才會(huì)覺(jué)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(shí)也在向四周散熱,空氣就是散熱過(guò)程中被加熱的,空氣中的二氧化碳被稱(chēng)為溫室氣體,因?yàn)槎趸伎梢员?,正是這種保溫作用,才使得地球溫度相對(duì)恒定,晝夜溫差不大。
在高海拔地區(qū),空氣稀薄,因此對(duì)太陽(yáng)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(fēng)相對(duì)大一點(diǎn),冷風(fēng)的交換頻繁更加降低了空氣的保溫性能。這就好比是兩個(gè)體溫一樣的人,在冬天里一個(gè)穿羽絨服,一個(gè)穿短袖一樣,雖然體溫一樣的,但是保溫效果不一樣。
其實(shí)高海拔地區(qū)太陽(yáng)確實(shí)更加毒辣了,西藏人的高原紅就是太陽(yáng)曬的結(jié)果,但是毒辣的太陽(yáng)也抵不過(guò)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(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,也就是0℃、0海拔、1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,空氣密度為1.293kg/m3,溫度為25℃時(shí),空氣密度為1.205kg/m3。
計(jì)算氣壓與高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系公式為:空氣密度ρ=1.293*(實(shí)際壓力/標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算,海拔每升高1000m,相對(duì)氣壓降低約12%,隨著高度降低率會(huì)遞減;而氣壓隨著高度升高,每1000米會(huì)降低約10%;溫度則每升高1000米,相對(duì)降低約5攝氏度。
珠穆朗瑪峰是地球最高峰,按高度8845m計(jì)算,比海平面溫度要低44℃。
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