□河北日报记者王璐丹
苏东坡《水调歌头》写道,“欲乘风归,又恐琼楼玉宇孤高。”这里指出一个科学常识——海拔越高,温度越低。我们在生活中确实有这样的经历。例如,许多高山的山顶覆盖着终年不融化的积雪。
我们说的“高处不胜寒”,是指空空气和大气的温度。关于高处低温的现象有一个直观的说法,就是高度每上升1000米,温度会下降6摄氏度左右。但是热度空气不会涨吗?为什么高处还是这么冷?是不是越高的地方就一定越冷?
热量空气体会在上升的过程中膨胀和冷却。
物理学中有一个现象:热空气体向上移动,冷空气体向下移动。这种现象的原理是热胀冷缩,热空气体的膨胀密度变小,冷空气体的密度变大,这样热空气体就“浮”起来了。举个例子,在寒冷的冬天,我们在房子里放一个取暖器,靠近屋顶的部分会比下面升温快。
但在生活中,我们还能直观地感受到另一种现象:自然光以更短的波长为主,很容易穿透大气。当短波太阳光到达地面并被吸收后,地面就会被加热。再加上地球自身产生的热量,地球表面成为新的热源,导致近地面的地方更暖,更高的地方更冷。
为什么地球大气层似乎不符合热量空气体向上运动的原理?
“因为空 gas由于地球引力的吸引会越走越高而变得越稀,所以越高的空 gas气压越小,从下面上升的空 gas由于密度大,会在气压的作用下膨胀。”河北师范大学资源与环境学院教师张曼说,对于空 gas来说,如果在气体状态下发生这样的膨胀,又没有其他热源加热,就会降温变冷。所以地表附近的热量空 gas确实上升了,但是上升过程中膨胀冷却了,所以不会升高上层的空 gas的温度。
极高的地方也可能“太热”
“海拔每上升1000米,气温就会下降6摄氏度左右”大概适用于3000米以下的海拔,我们下面由冷变热的过程海拔基本不超过10000米。飞机一般在万米以上的高空飞行。在这个高度情况会不一样吗?
事实上,在地球表面一万米到几万米的高度,大气中有很多空 gas成分。例如,臭氧层可以吸收阳光中的紫外线,因此该区域的高度越高,温度就会变得越高。“因为加热这个区域的主要是太阳光,而不是地面。”张曼说。
这里的空空气有热有冷,客观规律是热空气密度上升,冷空气密度下降。所以这里的空 air是热而轻,底部是冷而重。除了一些扰动过程,基本没有上下空空气交换,所以气流非常稳定,被称为“平流层”,飞机也是
“距离平流层几万米以内的区域称为中间层。这个区域几乎没有臭氧,氮、氧等气体吸收的太阳辐射大部分被高层大气吸收,主要依靠平流层承担热源的作用。”张介绍,所以这里又出现了上热下冷的状态。
从中层到高处,高达数千公里,这里的空 gas会受到阳光中波长极短的极紫外线和X射线的加热,所以在这个范围内,是底部冷顶部热。
而最高的地方,也就是进入距离地球数千公里的宇宙,对那里温度的描述往往取决于宇宙中带电粒子的能量。当航天器在宇宙中飞行时,受阳光照射的地方温度可能达到数百摄氏度,而背对太阳的一面温度可能达到零下百摄氏度。张曼介绍说,在我们能够飞入宇宙的今天,科学技术的发展已经表明,在高处不一定更冷。
来源:河北日报
本文标题:高处不胜寒是什么意思(高处不胜寒的胜是什么意思)
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