如果赤道靠近太陽更暖和,珠峰為什麼反而被白雪覆蓋?

2020-12-04 科學美少男

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太陽是地球上的主要熱源,生物生存所需的能量,直接的或間接的都源自於太陽,地球內部的熱量只佔極其微小的一部分。我們考慮氣溫變化時,除了要考慮太陽作為放熱源和路程之外,還需要考慮接收情況,就像老師講課雖然講得好,但是還是有同學考試考不好。

事實上,赤道的問題和山上積雪的問題,跟距離太陽遠近關係並不大。

溫度不取決於遠近

角度是關鍵赤道相對於其他地區更熱跟遠近沒有多大關係,而是陽光「分得多」而已。地球為球體,當太陽照射會使地球半個球處於光明,我們如果把陽光分隔成一份份大小相等的光柱,你會發現這些光柱,在地球不同的位置聚焦的區域大小不同,並且與地面之間有角度。

如果用手電筒代替陽光,B為高緯度的地區(陽光斜射),A為低緯度地區(太陽直射)。可見兩個地區太陽能相同,B地區因為地方大,單個空氣分到的熱量少,氣溫上升就少。而赤道A地方小,單個空氣分得多,氣溫就高,所以赤道是因為接受直射的陽光,所以更熱。

太陽加熱地球太陽非常熱,但它不能以熱量的形式傳播,而是以輻射的形式,太陽輻射是地球接收太陽的能量,和有效傳遞的熱量間存在損耗。

太陽輻射中的大部分穿過上層和下層大氣,然後撞擊地面,將輻射以熱能的形式傳遞給地面上巖石、沙土和水吸收等物質。物質再把這些熱量反射到大氣底部14-18公裡的對流層當中,這裡是我們生活的地方,也是天氣變化的地方。

高空攔截者因為陽光需要穿越大氣,所以穿越時產生的能量損耗也是關鍵。陽光穿越時會被大氣吸收和散射。吸收或散射的程度跟接觸的氣體、微小粒子的數量和濃度有很大的關係。通常情況下,陽光在通過高緯度地區的上方大氣時,陽光被吸收和散射的程度較大。這是也因為陽光進入角度的問題,使得陽光通過大氣走的是斜線,路徑較長,會遇到較多空氣分子和微粒,所以損耗更高。

其他因素因為地球升溫是靠太陽輻射轉變為熱能傳遞給地球表面的物質,物質再把熱能傳遞給空氣,所以溫度和地面的物質也有很大的關係。比如:大海中海水蒸發吸熱;沙漠沙子比熱小,易吸易放,晝夜溫差大等等。

路程不是問題正相反的是太陽的遠近對於地球來說不是問題。地球離太陽平均約為1.496*10^8千米。而珠峰是8.844千米。珠峰向太陽邁出的這一步實在是太太太小了,而且珠峰並非在赤道上,說明這一步還是斜著邁的。這就像兩人從海南走路去漠河(最北),在沒喊開始前,你提前往前邁了一條腿,這條腿並不會對誰先到達終點有太大的影響,所以溫度跟距離太陽遠近沒關係。

山上積雪

外形高山積雪、氣溫低,首先從表面上看,山沒有地面那麼平整,存在陰面和陽面,陰面接收不到陽光,所以直射面積減小了。

地方大,也不擠,所以涼快空氣並非直接從陽光中吸熱,上面說到過,熱量是由下面的物質傳遞而上的,所以距離地球表面越遠,熱量傳遞不過去,空氣就越涼。

雖然熱脹冷縮,熱空氣密度小,高會上升,但是這是在同一海拔才會發生的事情。不同海拔,越高空氣越稀薄,氣壓越低。當底部空氣受熱膨脹後,自以為密度小,剛剛往上飄幾步後,瞅了一眼身旁,發現其他人跟自己密度都差不多,只能老實眯著,所以低海拔的熱脹冷縮無法改變高海拔的溫度

溫度氣溫這個物理量本身就是表述空氣分子運動的平均動能的大小。因為在高處,地方大,分子數量小,所以不會發生劇烈運動、劇烈碰撞,自然溫度就低了,壓力也小了。一般來說,對流層中每上升1000米,氣溫會下降4度,所以在珠峰頂上會比在低處低24度,這也是為什麼要上山需要衝鋒衣,還要備氧氣瓶的原因。

積雪不化除了高處不勝之外,雪本身是一種反射能力特別強的物質,能反射大約75%-95%的陽光。太陽輻射大量的被反射,只有少部分被吸收,周圍溫度無法升高,無法對積雪構成威脅,於是積雪常年融化。

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