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為什么海拔越高反而溫度越低,不是離太陽更近嗎? 首先我們來了解一下什么叫溫度?溫度是表示物體冷熱程度的物理量,從微觀上來講是指物體分子運動的劇烈程度。 也就是說,物體分子密度越大,分子運動越活躍越劇烈,這個物體表現(xiàn)出來的溫度就越高。 太陽當然是帶給地球光和熱的源頭,我們地球表面的溫度主要是靠太陽提供的,這個沒錯。 但太陽照射到地球的溫度高低,與距離關系并不大。這是因為在地球上,太陽照射某處的距離變化,與太陽與地球的距離之比太小了。 太陽到地球平均距離約1.5億公里,而地球最高峰的珠穆朗瑪峰也才8844.43米,與海平面到太陽的距離之比,只有約1億分之6,因此是可以忽略不計的。 在地球上,影響溫度高低的主要因素有兩個:一個是陽光直射不直射。陽光直射時,同樣的熱量所照射的面積就小,這樣單位面積得到的熱能就大,因此太陽直射時溫度就高;太陽斜射時同樣熱量所照射的面積就大,單位平均得到的熱量小,因此溫度就要低些。 地球近日點約1.47億公里,遠日點約1.52億公里,這之間相差了500萬公里,這可比珠穆朗瑪峰和地表之間這點距離大多了。但我們北半球的夏天卻是在遠日點,而冬天卻是在近日點。 這就是因為地球歪著脖子轉,有了一個南北回歸線,隨著太陽公轉,太陽直射的地方會在這個回歸線之間移動,直射到哪里哪里就是夏天,與近日點遠日點毛關系都沒有。 太陽直射和斜射還有一個陽光穿越大氣層厚度的問題,斜射穿越得更厚些,直射穿越得就薄一些,因此中午直射時溫度就高一些,早晨和傍晚斜射時溫度就低一些。 二個是大氣密度。陽光照射地表與珠穆朗瑪峰都在同一角度時,為啥溫度不一樣呢? 這就是氣體分子的密度影響原因了。 氣體分子密度越大,吸收的太陽能量就越多,分子運動就越激烈,我們感受到的溫度就越高,反之就會越低。 因此溫度與空氣密度有密切關系,而空氣密度又與海報高度和大氣壓有密切關系。一般來說,海拔越高,重力越小,氣壓也就越低,空氣密度也就越低。 空氣密度低,溫度就低。 因此空氣密度與海拔、氣壓、溫度又有密切關系。海平面空氣密度在標準大氣壓下,也就是0℃、0海拔、1個標準大氣壓下,空氣密度為1.293kg/m3,溫度為25℃時,空氣密度為1.205kg/m3。 計算氣壓與高度的對應關系公式為:空氣密度ρ=1.293*(實際壓力/標準物理大氣壓)*(273/熱力學溫度) 熱力學溫度=攝氏溫度+273。 根據(jù)計算,海拔每升高1000m,相對氣壓降低約12%,隨著高度降低率會遞減;而氣壓隨著高度升高,每1000米會降低約10%;溫度則每升高1000米,相對降低約5攝氏度。 珠穆朗瑪峰是地球最高峰,按高度8845m計算,比海平面溫度要低44℃。 實際上,珠穆朗瑪峰比這個溫度還要低。這是因為山頂常年被冰雪覆蓋,對太陽光反射作用更強,地表吸收熱量很少;大氣稀薄,只有地表的三分之一,束縛地面長波輻射很少;還有風大,西伯利亞的冷空氣吹過來進一步降低了溫度。 據(jù)推測,珠峰最低溫度可達到-60℃,人類監(jiān)測到的最低溫度為-41℃。 |
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