为什么海拔越高温度反而越低?

我们所说的海拔,理论上是指地球上处于地平线以上的山体高度,而这些山体大都都分布在对流层以内,所以,这个问题也就变成了:为什么对流层高度越高,气温反而越低呢?

要解开这个这个问题,首先就得了解什么叫做对流层?地球大气包括五层,即产生风雨雷电的对流层,风平浪静,适合飞机飞行的平流层,中间层,暖层和散逸层。

为什么海拔越高,温度反而越低,不是离太阳更近吗?

对流层,顾名思义就是靠近地面或地表最近的一层大气,属于大气层的最下层,平均高度约为11千米,当然这个高度也因纬度而变,不同维度地区,对流层的高度也会有所变化,该层集中了大概75%的大气质量和90%以上的水汽质量,属于大气层中空气密度最大的一层。

但经研究发现,只有百分之十八左右的太阳辐射直接被云层本身吸收,近32%的大气辐射被云层及地面反射回宇宙,而剩下百分之五十的太阳辐射则会直接穿过云层来到地表,被地面上的岩石,建筑,绿化和水面所吸收,由此可见,炽热的太阳光来到地球,云层只吸收了18%左右(云层成分主要为二氧化碳和水汽,只能有选择性的吸收能量较低的长波辐射,太阳辐射是长波辐射),而对流层距地表又是如此之近,所以太阳辐射并不是对流层热度的直接来源,只有地面逆辐射才是。

为什么海拔越高,温度反而越低,不是离太阳更近吗?

所以这就不难理解,为什么海拔越高,温度就越低了,因为海拔越高,离地面逆辐射的源地就越远,再加上高海拔地区空气本身稀薄,无法留下来自地面的热能,保温能力弱,温度自然随海拔升高而降低。

但是,还有一个问题,就是类似于青藏高原这样广袤的高原地区,几乎不存在靠山下的地表辐射进行供热,因为其距对流层顶端的距离非常之小,可以接受大量直接来自于太阳的辐射,但奇怪的是,高原地区的温度总是会比同纬度其他低海拔地区的温度要低,比如宁夏的平均温度就会比距离仅200多公里的兰州温度要低,这又是为什么呢?

为什么海拔越高,温度反而越低,不是离太阳更近吗?

其实这个问题也不难解释,实际上,像高原或山地丘陵这些地球凸起的部分,相对于地球海洋或平原等低海拔地区而言,所占比例并不是很大,若我们把地球视作为一个整体来看待,海洋,平原等低海拔地区依旧是对流层的主要热源,而高原面的供热极其有限,再加上高海拔地区,空气稀薄,虽然接受太阳辐射能量多,但保温能力也非常有限,而且高原地区大气环流一般都比较活跃,容易形成急流,不容易产生高温度。

总体说来,空气薄厚程度一直都是影响对流层温度的重要因素。

为什么海拔越高,温度反而越低,不是离太阳更近吗?

再举个例子,比如金星和水星,我们都知道水星是太阳系八大行星当中距太阳最近的一颗行星,按道理,这颗行星地表的温度应该常年居高不下,但事实上,水星大气层极为稀薄,无法有效保存热量,造成昼夜温差极其巨大,比如水星白天赤道地区温度可达432°C,一到了夜间,其温度就会降至-172°C。

可他旁边的金星情况就不一样,金星和太阳之间的距离比水星要远,但其地表平均温度却是位居八大行星之首,主要是因为金星大气层非常浓厚,造成了强烈的温室效应,身为短波的太阳辐射可穿过大气层渗透到金星地面,而地面的逆辐射无法及时逃逸,停滞在大气层中,导致整颗金星就像一个大蒸笼,高温度久居不下。

为什么海拔越高,温度反而越低,不是离太阳更近吗?

那么问题又来了,为什么平流层的温度会随高度升高而升高,而中间层的温度又随高度升高而降低呢?

这就涉及到一个臭氧问题,平流层几乎没有什么强烈的大气环流运动,整体状态较为稳定,能够吸收紫外线,被称之为地球保护神的臭氧主要就分布在这层,平流层的热度主要来源于臭氧吸收紫外线,且对流运动弱,因此高度越高温度越高。

而中间层几乎没有臭氧,适合被大气吸收的太阳辐射在上层已经被吸收殆尽,所以中间层的温度垂直变化大,同时又容易造成强烈的对流运动,温度就会随着高度的升高而降低。

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