为什么高原地区离太阳更近 反而更冷?
为什么高原地区离太阳更近,高原反而却更冷?地区
我发现这个简单的问题,直到今天还是离太冷互联网的热门话题。
我们可以在网上轻松找到解释,阳更但是近反我发现大部分解释都没有说到本质,都只是而更解释了一下空气热量的获取方式,不是高原太阳而是地表。
这种解释看似没错,地区但是离太冷有很多歧义,所以很多人可能确实不好理解。阳更
要想用最简单、近反最容易让人理解的而更方式回答这个问题,其实我们只要找到高原地区和低海拔地区到底有什么不同就可以了。高原
当然,地区这种不同肯定不是离太冷海拔高,离太阳近啊,相比于地球到太阳1.5亿公里的距离,珠穆朗玛峰的高度都可以忽略不计。
两者真正的不同是空气密度,高海拔地区空气相对稀薄,低海拔地区则空气密度大。
所以,导致高原更冷的本质原因就是那里空气稀薄,没有什么其它的了。
所以这个问题正确的问法应该是,为什么空气稀薄会导致气温更低?
要回答这个问题,我们就要知道空气到底是如何获取温度的。
首先,对流层的空气确实不是被太阳加热的,太阳照射到地球的光基本是短波辐射,也就是可见光到紫外线的部分。
对流层的大气成分对短波辐射几乎就是透明的,所以太阳光是穿过大气直接加热了地表。
但是被太阳加热后的地表,它也会向外发出辐射,这种辐射主要就是红外线为主的长波辐射。
对流层的空气成分主要是氮气和氧气,其实这两种气体分子不仅基本无法吸收太阳的短波辐射,它们也基本无法吸收地面发射出去的长波辐射。
真正让对流层空气获得温度的是水蒸气、二氧化碳、甲烷等气体。
这些气体有一个共同名字,叫做温室气体,它们吸收了地面的辐射之后,就会被加热,而它们被加热后又会向外发出热辐射,从而加热周围环境。
我们理一理哈,太阳加热的是地面,然后地面加热温室气体,温室气体加热了周围环境,这就是气温的由来。
那些空气稀薄的地方,温室气体的浓度也相应得很低。
由于空气稀薄,高原地区的地面其实更容易被太阳加热,但是轮到地面发出长波辐射时,那里缺少水蒸气、二氧化碳、甲烷等气体来承接,所以大部分辐射都直接射向太空,而不是变成气温。
所以自然就是更冷了,这些地区还有一个特点就是昼夜温差很大。
现在我们知道,靠近地表的空气会更热,但是热空气会上升,而高处的冷空气会下沉,这就是对流层的由来。
那么更有趣的问题是,上升的热空气为什么不会导致高原地区的气温升高?还有为什么对流层没有无限延伸?
为什么暖空气没有加热高原地区?
空气是有重量的,同时可被压缩,所以在地球引力的作用下,越靠近地表空气密度就越大,海拔越高则空气越稀薄。
受热的空气会膨胀,密度减小从而上升,而它周围的相对冷的空气则正好相反,会下沉填充,热空气上升,冷空气下沉,这就形成了对流层。
但是,上升的热空气,随着气压的下降,膨胀得越发厉害,气体膨胀的过程会消耗自身内能,也就是会失去温度,这个就是膨胀降温。
地球上气体上升的膨胀降温速度非常激烈,越干燥的空气上升过程膨胀降温越厉害,平均而言,地球上每升高1000米膨胀降温6.5℃。
所以,海拔越高获得地面暖空气的气温就越少。
所以,整体下来高海地区还是更冷。
不过,热空气不会无限上升。
△ 对流层往上就会遇到臭氧层,臭氧层是平流层的一部分。
我们前面提到过,对流层的空气成分基本不会吸收太阳发出的短波辐射,但是臭氧层中的臭氧不一样,臭氧分子会大量吸收太阳的短波辐射(这就是它是地球保护伞的原因所在)。
所以,虽然臭氧层比对流层海拔更高,但实际上那里的气温比下方的对流层更高。
对流层到了最顶部,气温已经低到-50℃ 到 -80℃,但是随着进入臭氧层,气温就开始随着海拔升高而升高,甚至在最高点可以达到0℃。
对流层的暖空气上升的本质是它的温度高于上方空气,但它到平流层后,空气温度已经低于上方的空气了,它自然就无法继续上升。
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