为什么山顶离太阳更近,却更冷?

寒冷的冬天,人们进屋后总要烤烤火炉或暖气。而且大家都知道,离火炉或暖气越近,温度就越高;离火炉或暖气越远,温度就越低。

太阳也是一个大火炉,山顶离太阳近,为什么要比山下冷呢?我们觉得冷或热是由周围空气的温度决定的。由于空气直接吸收太阳辐射的热量非常少,而且即使地球上最高的山峰(珠穆朗玛峰,约8 844.43米),它的高度与地球和太阳之间的距离(平均距离为1.5亿千米)相比也是微不足道的。空气温度的增加主要靠地面辐射的热量。

通俗地讲,太阳先晒热地面,地面再放热使空气温度升高。地势高的地方虽然离太阳较近,但空气稀薄,吸收太阳和地面的辐射就少。所以山顶的空气不会因为离太阳近了,温度就高;与此相反,地势越高的地方,气温越低。

在地球上,影响温度高低的主要因素有两个:

一是阳光直射不直射。

阳光直射时,同样的热量所照射的面积就小,这样单位面积得到的热能就大,因此太阳直射时温度就高;太阳斜射时同样热量所照射的面积就大,单位平均得到的热量小,因此温度就要低些。

地球近日点约1.47亿公里,远日点约1.52亿公里,这之间相差了500万公里,这可比珠穆朗玛峰和地表之间这点距离大多了。但我们北半球的夏天却是在远日点,而冬天却是在近日点。

这就是因为地球歪着脖子转,有了一个南北回归线,随着太阳公转,太阳直射的地方会在这个回归线之间移动,直射到哪里哪里就是夏天,与近日点远日点毛关系都没有。

太阳直射和斜射还有一个阳光穿越大气层厚度的问题,斜射穿越得更厚些,直射穿越得就薄一些,因此中午直射时温度就高一些,早晨和傍晚斜射时温度就低一些。

海拔越高距离太阳越近,为啥却越冷呢?

二是大气密度。

阳光照射地表与珠穆朗玛峰都在同一角度时,为啥温度不一样呢?

这就是气体分子的密度影响原因了。

气体分子密度越大,吸收的太阳能量就越多,分子运动就越激烈,我们感受到的温度就越高,反之就会越低。

因此温度与空气密度有密切关系,而空气密度又与海报高度和大气压有密切关系。一般来说,海拔越高,重力越小,气压也就越低,空气密度也就越低。

空气密度低,温度就低。

海拔越高距离太阳越近,为啥却越冷呢?

因此空气密度与海拔、气压、温度又有密切关系。

海平面空气密度在标准大气压下,也就是0℃、0海拔、1个标准大气压下,空气密度为1.293kg/m³,温度为25℃时,空气密度为1.205kg/m³。

计算气压与高度的对应关系公式为:空气密度ρ=1.293*(实际压力/标准物理大气压)*(273/热力学温度)

热力学温度=摄氏温度+273。

根据计算,海拔每升高1000m,相对气压降低约12%,随着高度降低率会递减;而气压随着高度升高,每1000米会降低约10%;温度则每升高1000米,相对降低约5摄氏度。

珠穆朗玛峰是地球最高峰,按高度8845m计算,比海平面温度要低44℃。

海拔越高距离太阳越近,为啥却越冷呢?

实际上,珠穆朗玛峰比这个温度还要低。

这是因为山顶常年被冰雪覆盖,对太阳光反射作用更强,地表吸收热量很少;大气稀薄,只有地表的三分之一,束缚地面长波辐射很少;还有风大,西伯利亚的冷空气吹过来进一步降低了温度。

据推测,珠峰最低温度可达到-60℃,人类监测到的最低温度为-41℃。

探索与发现

决定天气冷热的因素是太阳照射的角度。地球本身是斜着围绕太阳旋转的,因此太阳光照射到地球上某个地方的角度是变化的。夏天,太阳光直射北半球,该区域受到的光多,天气就热;冬天,太阳光斜射北半球,该区域受到的光少,天气就冷。你知道吗?

近年来,我国西部地区高山积雪减少,冰川融化,这是什么原因造成的?这会对我们的生存环境有什么不良的影响?

为什么山顶离太阳更近,却更冷?插图3

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