海拔越高,溫度就越低嗎?
在日常生活中,我們都知道海拔高度越高,溫度就會(huì)越低。但這個(gè)實(shí)際上,這個(gè)常識(shí)是有問題的,并不完全是高度越高,溫度越低的。只有在大氣層中的對(duì)流層,才是海拔越高,溫度越低,其中海拔每升高1000米,溫度就會(huì)下降6.5度左右。但是,平流層的情況就恰恰反過來,在平流層中是高度越高,溫度越高。那具體是咋回事呢?
大氣的受熱過程
我們都知道,太陽是太陽系中唯一的恒星,它會(huì)向外輻射能力,主要是以輻射電磁波的形式,這也被我們稱為太陽輻射。地球大氣能量的根本來源就是來自于太陽輻射。
實(shí)際上,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙中所有的物體只要自身溫度高于絕對(duì)零度,就要向外輻射電磁波。我們?nèi)粘I钪锌吹降墓饩褪请姶挪ㄖ械目梢姽獠ǘ巍?/p>
可見光有七種顏色就是因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)不一樣,紅光的波長(zhǎng)是最長(zhǎng)的,紫光的波長(zhǎng)是最短的,比紅光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)的叫做紅外線,比紅外線的波長(zhǎng)還要長(zhǎng)的還有微波,F(xiàn)M,手機(jī)輻射等等。比紫外波長(zhǎng)更短的叫做紫外線,比紫外線再長(zhǎng)一些的電磁波輻射還有X射線和伽馬射線。
物體的溫度越高,放出的電磁波輻射的波長(zhǎng)就會(huì)越短,電磁波的能量也就越強(qiáng)。反之通訊,物體的溫度越低,放出的電磁波的波長(zhǎng)就會(huì)越長(zhǎng),電磁波的能量也就越弱。
太陽的表面溫度很高,放出電磁波輻射主要是短波輻射(其中主要是可見光和紫外線)。
人體的溫度很低,放出的電磁波輻射主要是長(zhǎng)波輻射,人的肉眼只能看到可見光,所以我們只能看到太陽光,但是看不到自己在發(fā)光。如果在紅外線探測(cè)器下就可以看到人在發(fā)光。
太陽距離地球的距離大概是1.5億公里,當(dāng)太陽發(fā)出輻射時(shí),太陽的輻射大概需要8分20秒才能從太陽表面到達(dá)地球。不過,太陽輻射實(shí)際上會(huì)先抵達(dá)到地球的大氣層。而地球的大氣層對(duì)太陽輻射有削弱作用。這個(gè)削弱作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面分別是:吸收、反射和散射。
大氣層的吸收作用是具有選擇性的通訊,并不是什么都吸的。大氣層中的二氧化碳可以吸收紅外線輻射,而大氣層中的臭氧可以吸收紫外線。但我們知道的是太陽主要以可見光和紫外線為主,因此,只吸收了很小的一部分。
除此之外,大氣層還會(huì)反射和散射太陽輻射,其中藍(lán)紫光更容易被散射。大氣層大概能夠能削弱太陽輻射的一半,這主要得益于反射和散射。剩余的太陽輻射會(huì)透過大氣層,然后到達(dá)地球表面,這些太陽輻射都會(huì)被地面所吸收,這使得地面會(huì)升溫。于是,地面也會(huì)向外輻射電磁波。但由于地面的表面溫度比較低,因此,主要向外輻射的是長(zhǎng)波輻射。這些長(zhǎng)波輻射的85%會(huì)被大氣所吸收,吸收這些輻射主要是大氣中的二氧化碳和水汽。于是,大氣層也會(huì)升溫,大氣也會(huì)向外發(fā)出輻射,一部分輻射進(jìn)入宇宙,另外一部分回到地面,也被稱為大氣逆輻射。所以,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),大氣吸收地面的輻射和大氣的逆輻射實(shí)際上對(duì)地球起到保溫作用。
對(duì)流層和平流層
上文我們說到,在對(duì)流層中,隨著高度的上升,溫度下降。這是因?yàn)榈孛媸菍?duì)流層大氣的直接熱源,換句話說,地球的大氣并不是被太陽曬熱的,而是被地面烤熱的。對(duì)流層是吸收地面的輻射出來的電磁波而升溫。這會(huì)就導(dǎo)致靠近地面的熱空氣膨脹上升,高空的冷空氣收縮下降,于是產(chǎn)生了對(duì)流運(yùn)動(dòng),這也是這一層被叫做對(duì)流層的原因。所有的天氣現(xiàn)象都是在對(duì)流層發(fā)生的,比如:下雨,下雪等等。
和對(duì)流層不同,平流層,隨著高度的上升,溫度上升。這主要是因?yàn)槠搅鲗永镉谐粞鯇?,臭氧可以吸收太陽輻射中的紫外線,所以,離太陽越近(海拔越高),就越熱。由于平流層是上方熱,下方冷,所以沒有形成對(duì)流,空氣是平流運(yùn)動(dòng),這也是為什么這一層被叫做平流層的原因。
平流層由于氣流相對(duì)穩(wěn)定,所以,飛機(jī)大部分都會(huì)選擇在平流層當(dāng)中飛行,由于沒有氣流的影響,會(huì)更加安全。
總結(jié)
溫度并不是隨著高度的升高而降低的。在對(duì)流層中,確實(shí)是隨著高度的增加,溫度在降低;但是在平流層中,這是隨著高度的增加,溫度在升高。