实际上,地球和太阳之间的距离是很长的,大约有1.5亿公里。因此,地球海平面与海拔最高的珠穆朗玛峰顶峰到太阳的距离差异比例极低,两者吸收的太阳热量差别微不足道,这也不是海拔高度引起的温度变化的原因。
海拔越高,气温越低,海拔每上升1000米,气温就会下降4-6度,主要原因如下。
大气压变化是对流层温度变化的主要驱动因素,大气压力随着海拔增高而变小。对于气体,压强的变化意味着温度的变化。压力是一种外力,将能量泵入被加压的物体,比如当给轮胎打气时,自行车打气筒会变热;冰箱外部对气体加压以释放热量,在冰箱内部对气体进行减压吸收热量。从这个角度来看,高压下的气体分子比低压下的气体分子处于更高的能级;随着压力的降低,气体体积就会膨胀。如果相同数量的气体分子在更大的空间内时,相互碰撞的概率更低,单位体积空气分子的平均动能就更小,从而导致平均温度降低,因此空气随纬度上升而膨胀和冷却。
除了大气压还有其它原因。物体要被加热,要么吸收电磁辐射,要么被所接触的热物体加热。空气不吸收太阳辐射,所以不能被太阳光直接加热。相反,太阳辐射可加热地面,地表空气的主要热源是地面辐射。如果空气可直接吸收光照,就会独立于地面升温,事实上,这种效应正是发生在平流层。在平流层上层,臭氧分子吸收紫外线并升温,因而在平流层中,温度不是随着高度的增加而降低,而是随着高度的增加而升高(见下图)。
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