地球到太陽的平均距離大約1.5億公里,就算你從海平面爬到珠穆朗瑪峰的頂端,離太陽近了連0.0001%都不到,所以這點距離對溫度的影響幾乎可以忽略。
之所以海拔越高溫度就越低,主要原因在于大氣壓力。我們知道海拔越高氣壓越低,海拔和氣壓的大致關(guān)系如下圖。
在熱力學(xué)中,溫度反應(yīng)的是大量分子運動的平均動能的大小,分子熱運動越劇烈,其溫度就越高,反之溫度越低。從微觀的角度來看,海拔越高相同體積的空氣中所含氣體分子就越少,空氣中的分子具有更多的運動空間,這使得它們之間相互碰撞的頻率就越低,分子熱運動就越不劇烈,于是平均溫度就較低。
從宏觀角度來看,氣壓越低,空氣的保溫效果就越差,熱量散失就越快,所以氣溫就較低了。
上述的現(xiàn)象和解釋是針對對流層而言的,也就是海拔12km以下的大氣層。如果海拔再往上,氣溫的變化又會呈現(xiàn)“之”字形的復(fù)雜走勢,如下圖。
海拔再往上到了中間層,也就是從平流層海拔55km~80km的這一段大氣,又出現(xiàn)了溫度隨著海拔升高而降低的現(xiàn)象。這主要因為中間層臭氧含量極少,不能大量吸收太陽紫外線,而太陽的短波輻射又大部分被上層大氣所吸收所導(dǎo)致的。
再往上就到了熱層,在熱層中氣溫隨高度的增加而迅速增高。因為這里的大氣分子是因為吸收了來自太陽的短波輻射而被加熱的。而且熱層增溫程度與太陽活動程度關(guān)系密切。
熱層再往上就到了大氣層的邊界了,有人也把大氣邊界叫做大氣外層或散逸層,這里空氣十分稀薄,空氣分子含量極少,但是空氣分子也會受到短波輻射而被加熱的,只不過溫度隨高度的增加并不如熱層來得明顯。