海拔与温度的关系
在日常*活中,我们普遍认为海拔越高,温度越低。然而,这个常识并不总是正确的。实际上,在地球的大气层中,对流层的情况确实如此:随着海拔的升高,温度逐渐下降。具体来说,每升高1000米,温度大约会下降6.5度。但到了平流层,情况就截然不同了。在平流层中,高度越高,温度反而越高。这是怎么回事呢?
❒ 对流层的温度变化
在对流层中,随着海拔升高,温度逐渐下降,这是因为地面是对流层的热源,而大气主要通过吸收地面的辐射热来升温。具体来说,地球的大气并非直接由太阳加热,而是通过吸收地面的辐射热来升温。随着地面的热辐射被大气吸收,靠近地面的空气会受热膨胀并上升,而高空的冷空气则因收缩而下降,从而形成了对流运动,这也是对流层得名的原因。值得一提的是,所有的天气现象,如雨、雪等,都发*在对流层中。
❒ 平流层的温度变化
与对流层形成鲜明对比,在平流层中,温度随着海拔升高而上升。这主要归功于平流层内富含的臭氧层,它能有效吸收来自太阳的紫外线辐射。因此,越靠近太阳(即海拔越高),那里的温度就越高。由于平流层上热下冷,并未形成对流,空气以平流方式运动,故而得名平流层。
在平流层中,这种因温度变化而形成的稳定气流使得飞机在飞行时通常会选择这一层,从而减少了气流扰动带来的安全隐患,使得飞行更加安全可靠。
大气的受热过程
太阳,作为太阳系中独一无二的恒星,不断向外散发着能量,这种能量主要以电磁波的形式传播,被我们统称为太阳辐射。正是这种太阳辐射,为地球大气提供了能量的根基。
❒ 太阳辐射与电磁波
科学家们观察到,在宇宙中,任何物体的温度只要高于绝对零度,都会持续向外辐射电磁波。太阳辐射是地球大气能量的基础,而电磁波在可见光范围内可分解为不同颜色,这是因为其波长各不相同。在可见光中,红光的波长最长,而紫光的波长最短。随着物体温度的升高,其释放的电磁波辐射波长会趋向缩短,同时电磁波的能量也会增强。
因此,太阳因其极高的表面温度,主要释放短波辐射,这其中又以可见光和紫外线为主。
❒ 大气层对辐射的削弱
大气层对太阳辐射具有一定的削弱作用,这主要体现在吸收、反射和散射三个方面。大气层削弱太阳辐射主要通过吸收、反射和散射,这主要归功于大气层中的二氧化碳主要吸收红外线辐射,而臭氧则负责吸收紫外线,但因太阳辐射主要以可见光和紫外线为主,因此被大气层吸收的部分相对较少。
然而,除了吸收,大气层还会通过反射和散射来削弱太阳辐射。注意的是,大约能削弱太阳辐射的一半。
对流层与平流层的差异
❒ 对流层特性
我们继续探讨大气层的奥秘。在先前的内容中,我们了解到对流层中大气的温度随着高度的增加而逐渐下降。对流层的空气通过吸收地面辐射热产*对流运动,是所有天气现象的发*场所。
❒ 平流层特性
与对流层形成鲜明对比,平流层因气体稳定且温度随高度升高,是飞机飞行的理想选择。平流层的温度随着海拔的升高而逐渐上升,由于气体的稳定性和适宜的温度结构,飞机在飞行时通常会选择这一层,从而减少了气流扰动带来的安全隐患,使得飞行更加安全可靠。
总结:
温度的变化并非简单地随高度上升而一直降低。在对流层内,确实存在这样的现象,即随着海拔的增高,温度逐渐下降。然而,进入平流层后,情况则相反,这里的温度是随着高度的上升而逐渐升高的。


