有个大家都很熟悉,但实际上却是错误的常识:海拔越高,温度就会越低。
这句话其实少了一个前提,那就是在大气层中的对流层,才会是温度随着海拔的升高而降低。要知道对流层上面是平流层,平流层的情况就完全是反过来的,随着温度随着海拔的升高而升高。
那么问题来了,同样都是地球的大气层,为什么平流层和对流层出现了完全相反的情况呢?
大气层的受热过程
要了解这个问题,我们得先解决一个最核心的问题:大气层的热量到底是咋来的?
一般来说,热量的传递有三种方式:热传导,热对流和热辐射。
地球整个系统的能量来源主要是来自于太阳的热辐射。因此,地球大气层的热量最根本的来源是太阳辐射。即便都是依靠太阳辐射,但是大气层各部分的受热过程是完全不一样的。
要搞清楚这个受热过程,我们就需要先搞清楚:辐射到底是什么?
科学家发现,凡是高于绝对零度的物质都会向发出辐射(电磁波);同时,根据热力学第三定律:绝对零度是达不到的;我们可以推出,宇宙中的一切物质都会向外发出辐射(电磁波)。
虽然都是电磁波,但电磁波之间也有不同。电磁波是一个很大的家族,其中有一部分波段是人类可以用肉眼看到的,也就是我们看到的“光”,这部分被我们称为可见光波段。除了可见光波段,还有红外波段和紫外波段,这是我们肉眼看不到的,它们实实在在地存在。
不同波段之间的区别就在于波长,越往红端靠近的,波长就越长;越往蓝端靠近的,波长就越短;紫外线、X射线就属于波长很短的电磁波,而手机辐射,FM则属于波长较短的电磁波。
科学家发现,温度和辐射是存在关系的。如果温度越高,发出电磁波的波长就越短,能量越强;如果温度越低,发出电磁波的波长就越短,能量越弱。
而太阳表面的温度达到了5000~6000度,太阳辐射主要集中在短波辐射,其中主要包括可见光和紫外线。
太阳在向外辐射电磁波时,辐射是先抵达地球的大气层。这时候地球的大气层会对太阳辐射起到削弱作用。
具体来说,大气层会吸收一部分太阳辐射,不过大气层不是什么电磁波都吸收,而是有选择地吸收。其中,大气中的二氧化碳可以吸收掉太阳辐射中的红外线,而臭氧则能够吸收紫外线。正如上文我们说到的,太阳辐射主要是集中在可见光波段和紫外线。因此,吸收产生的削弱作用非常有限。
除了吸收之外,太阳辐射还会被大气层通过散射和反射的形式进行削弱,这两种削弱作用才是最主要的。因此,大气层的削弱主要体现在吸收、散射和反射。
由于削弱作用的存在,太阳辐射通过大气层后,就会只剩下一半左右。这部分抵达地球的表面,最终被地面吸收。地面吸收了太阳辐射后,温度会升高,也会向外发出辐射。由于地表的温度较低。所以,地表辐射的主要是长波辐射。85%的地表辐射都会被大气中的二氧化碳和水汽吸收。于是,大气吸收了这部分辐射之后,温度也会升高,大气自身也会向外辐射。大气的辐射一部分会进入太空当中,其余的会抵达地面,抵达地面的这部分辐射也被称为大气逆辐射。大气层之所以可以对地球起到保温作用,主要就是因为大气吸收了地面的辐射以及大气的逆辐射。
对流层vs平流层了解了大气的受热过程之后,我们再来看看为什么对流层和平流层的区别。对流层的热量主要来自于地表的辐射,说白了它是被地表烤热的。因此,对流层的温度是随着高度的上升而降低。科学家发现,高度每升高1000米,温度就会下降6.5度。
由于热量来自于地表辐射,这使得靠近地面的热空气因为受热膨胀而上升,而高空的冷空气会下降,这就形成了对流,这也是对流程被称为对流层的原因。我们日常生活的各种天气实际上都是发生在对流层当中的。
平流层是在对流层上面,平流层当中有臭氧的存在。因此,平流层的主要热量来自原臭氧吸收的太阳辐射中的紫外线。高度越高,意味着接收到的太阳辐射越多,也就越热。因此,平流层的温度是随着高度的升高而升高的。由于高温在上方,低温在下方,不存在冷热空气对流的问题,平流层的空气是平流运动的,所以这层才被叫做平流层。
这个特点也使得平流层特别稳定,不会有太大的波动。因此,我们乘坐的飞机基本上都是在平流层中飞行的,这样做会更安全。
总结对流层的温度随着高度增加而减少是因为热量主要来自于地球表面,而平流层的温度随着高度的增加而增加是因为热量主要来自于太阳辐射。
为什么海拔越高温度就越低?海拔越高不是离太阳越近吗
1. 海拔越高温度越低的现象,并不是因为离太阳更近。实际上,大气层中的温度分布受到多种因素影响,其中主要的是大气的压力和密度。随着海拔的升高,大气压力降低,空气密度减少,导致温度下降。通常情况下,每上升100米,气温大约降低0.6℃。2. 大气层分为对流层、平流层和高层大气等不同层次,这些...
为什么海拔越高反而温度越低,不是离太阳更近吗?
22. 海拔越高的地区,大气越稀薄,大气逆辐射越弱,大气的保温作用就越小,所以海拔越高的地方气温越低。23. 因此,尽管离太阳更近,但海拔越高的地方气温反而越低。
为什么海拔越高离太阳就越近, 而气温反而越低呢?
1. 海拔越高,离太阳越近,但气温反而越低,这一现象的原因在于大气温度的升高依赖于地球表面吸收太阳的短波辐射。2. 地球表面吸收太阳辐射后温度上升,进而发出红外线和远红外线,这些辐射加热大气。3. 因此,距离地表越远,大气温度越低,即海拔越高,气温越低。4. 实际上,地球表面到太阳的距离是...
为什么海拔越高越冷,不是海拔高离太阳近吗
原因:大气压力。大气的直接热源是地面。海拔越高,离地面越远,获得的地面辐射越少,气温越低。首先要知道地球离太阳太远了,所以去海拔高的地方对于太阳提供的热量来说是没有区别的。除非离开地球,向太阳移动更近的距离才能感觉到变化。在海拔高一点的山上其实并没有让人明显靠近太阳,更别提热量的改...
为什么海拔高反而冷呢,不是离太阳更近了吗?
海拔高而气候寒冷是因为人类主要生活在地球表层的对流层大气圈内,在本圈内,气温的高低变化与海拔高低呈一定关系,即海拔平均每升高100米,气温要下降约0.6摄氏度。按照这个道理,海拔越高的地方,气候就越寒冷。所谓“高处不胜寒”就是这个意思。例如中国的青藏高原地区一个最显著的自然地理特征就是...
为什么海拔越高气温越低? 海拔高了,离太阳不是越近么?
我们感受到的温度变化并不是直接来源于太阳的热量,而是来源于大地上空的空气,大地吸收了太阳的热量,向周围的空气中散发,因此,空气是自下而上逐渐变暖的.所以,山越高,得到大气中的热量越少,自然温度就越低;另外,山越高,空气愈稀薄,保存的热量也越少.因此,我们登上离太阳较近的高山时,感觉到不是...
海拔越高距离太阳越近,反而温度越低,这是为什么?
为什么海拔越高反而温度越低,不是距离太阳更近吗?“高处不胜寒”这是古人就知道的道理,一座山峰随着海拔高度的增加会呈现出一年四季的景观,就类似于随着纬度的增加从赤道到两极温度逐级递减,当然两种现象的产生机制并不相同。在常规的理解中距离热源越近的地方,温度自然就会越高,距离越远...
为什么海拔越高反而温度越低,不是离太阳更近吗?
高度越高,意味着接收到的太阳辐射越多,也就越热。因此,平流层的温度是随着高度的升高而升高的。由于高温在上方,低温在下方,不存在冷热空气对流的问题,平流层的空气是平流运动的,所以这层才被叫做平流层。这个特点也使得平流层特别稳定,不会有太大的波动。因此,我们乘坐的飞机基本上都是在平...
为什么海拔越高反而温度越低?海拔高不是离太阳更近吗?
不完全是高度越高,温度越低。地球有大气,所以白天储存的温度,基本上都能保存得很好,这种恒温,加上大气与地面的比热容量不同,所以在夜间,地面的温度反而更高,越往上,离地面越远,温度自然就会越低。只有大气中的对流层,海拔高度越高,温度越低,而海拔高度每上升1000米,温度就会下降6.5度。
为什么海拔越高反而温度越低,不是离太阳更近吗?
大气逆辐射的存在使地面实际损失热量小于以长波方式放出的热量,因而地面得以保持一定的温度。简单来说,就是大气有保温作用,海拔越高的地区,大气越稀薄,大气逆辐射就越弱,大气的保温作用就越小,所以海拔越高的地方气温越低。所以,虽然离太阳更近,但是海拔越高的地方气温越低。