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为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

海拔越高,温度就越低吗?

在日常生活中,我们都知道海拔高度越高,温度就会越低。但这个实际上,这个常识是有问题的,并不完全是高度越高,温度越低的。只有在大气层中的对流层,才是海拔越高,温度越低,其中海拔每升高1000米,温度就会下降6.5度左右。但是,平流层的情况就恰恰反过来,在平流层中是高度越高,温度越高。那具体是咋回事呢?

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

大气的受热过程

我们都知道,太阳是太阳系中唯一的恒星,它会向外辐射能力,主要是以辐射电磁波的形式,这也被我们称为太阳辐射。地球大气能量的根本来源就是来自于太阳辐射。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

实际上,科学家发现宇宙中所有的物体只要自身温度高于绝对零度,就要向外辐射电磁波。我们日常生活中看到的光就是电磁波中的可见光波段。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

可见光有七种颜色就是因为波长不一样,红光的波长是最长的,紫光的波长是最短的,比红光的波长更长的叫做红外线,比红外线的波长还要长的还有微波,FM,手机辐射等等。比紫外波长更短的叫做紫外线,比紫外线再长一些的电磁波辐射还有X射线和伽马射线。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

物体的温度越高,放出的电磁波辐射的波长就会越短,电磁波的能量也就越强。反之,物体的温度越低,放出的电磁波的波长就会越长,电磁波的能量也就越弱。

太阳的表面温度很高,放出电磁波辐射主要是短波辐射(其中主要是可见光和紫外线)。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

人体的温度很低,放出的电磁波辐射主要是长波辐射,人的肉眼只能看到可见光,所以我们只能看到太阳光,但是看不到自己在发光。如果在红外线探测器下就可以看到人在发光。

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为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

太阳距离地球的距离大概是1.5亿公里,当太阳发出辐射时,太阳的辐射大概需要8分20秒才能从太阳表面到达地球。不过,太阳辐射实际上会先抵达到地球的大气层。而地球的大气层对太阳辐射有削弱作用。这个削弱作用主要体现在三个方面分别是:吸收、反射和散射。

大气层的吸收作用是具有选择性的,并不是什么都吸的。大气层中的二氧化碳可以吸收红外线辐射,而大气层中的臭氧可以吸收紫外线。但我们知道的是太阳主要以可见光和紫外线为主,因此,只吸收了很小的一部分。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

除此之外,大气层还会反射和散射太阳辐射,其中蓝紫光更容易被散射。大气层大概能够能削弱太阳辐射的一半,这主要得益于反射和散射。剩余的太阳辐射会透过大气层,然后到达地球表面,这些太阳辐射都会被地面所吸收,这使得地面会升温。于是,地面也会向外辐射电磁波。但由于地面的表面温度比较低,因此,主要向外辐射的是长波辐射。

这些长波辐射的85%会被大气所吸收,吸收这些辐射主要是大气中的二氧化碳和水汽。于是,大气层也会升温,大气也会向外发出辐射,一部分辐射进入宇宙,另外一部分回到地面,也被称为大气逆辐射。所以,我们会发现,大气吸收地面的辐射和大气的逆辐射实际上对地球起到保温作用。

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对流层和平流层

上文我们说到,在对流层中,随着高度的上升,温度下降。这是因为地面是对流层大气的直接热源,换句话说,地球的大气并不是被太阳晒热的,而是被地面烤热的。对流层是吸收地面的辐射出来的电磁波而升温。这会就导致靠近地面的热空气膨胀上升,高空的冷空气收缩下降,于是产生了对流运动,这也是这一层被叫做对流层的原因。所有的天气现象都是在对流层发生的,比如:下雨,下雪等等。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

和对流层不同,平流层,随着高度的上升,温度上升。这主要是因为平流层里有臭氧层,臭氧可以吸收太阳辐射中的紫外线,所以,离太阳越近(海拔越高),就越热。由于平流层是上方热,下方冷,所以没有形成对流,空气是平流运动,这也是为什么这一层被叫做平流层的原因。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

平流层由于气流相对稳定,所以,飞机大部分都会选择在平流层当中飞行,由于没有气流的影响,会更加安全。

为什么海拔越高反而温度越低?不是离太阳更近吗?

总结:

温度并不是随着高度的升高而降低的。在对流层中,确实是随着高度的增加,温度在降低;但是在平流层中,这是随着高度的增加,温度在升高。

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