我們有時候出去旅遊,比如到泰山看日出的時候,早上都要穿著厚厚的軍大衣,就算是夏天也一樣。看上去這是很正常的現象,但細細想來又覺得不對勁。我們知道,地球的光和熱都來自於太陽,海拔高的地方按理說距離太陽更近,按理說應該溫度更高的,為什麼會越來越冷呢?
今天我們就來詳細說一下這個問題。
首先,太陽的確是賦予了地球光和熱,但太陽提供熱量的形式是電磁輻射,太陽光抵達地球後,會與地球大氣產生相互作用,這樣才產生了溫度。從這個方面來說,海拔越低的地方,得到的太陽能量就會越少,這是沒有問題的。
問題出在不同氣體對太陽光的不同作用上。太陽光中分為不同的波長,而不同的大氣對於不同波長的太陽光,作用也是不一樣的,大體上包括反射作用、折射作用和吸收作用。
在對流層的大氣中,氧氣,氫氣和二氧化碳等都不能直接吸收短波的太陽輻射,只會發生折射和反射,而且海拔越高,空氣越稀薄。最終吸收太陽能量的還是地面。地面在吸收太陽能量後溫度會增加,接著會對大氣釋放以紅外線為主的能量,這就是地面輻射。紅外線會被大氣中的二氧化碳和水蒸氣吸收,從而令空氣的溫度升高。在對流層內,大氣溫度不是按照距離太陽的距離遞減的,而是按照離地面的距離遞減的,所以才會發生海拔越高的地方溫度越低的現象。
但也有例外。在平流層中,溫度的確是海拔越高,溫度就越高的。因為在平流層上方約25千米的高度中有一層臭氧層,它們能夠對太陽輻射中的長波輻射如紫外線進行吸收,從而提高大氣的溫度。這才導致了平流層中海拔越高,大氣的溫度就會越高的現象。
說白了太陽輻射能的多少,與大氣成分有密切的關係,太陽距離地球達到1.5億千米,地球上這點距離其實可以忽略不計。我們應該感謝地球臭氧層的存在,如果沒有臭氧層的話,太陽的紫外線和各種宇宙射線就會直接照射到地球的表面,從而會大大影響地球生命的生存環境。在夏天,我們在烏雲密布的時候往往會感到很悶熱,這也是因為厚厚的雲彩反射了地面輻射,從而令地面的溫度升高了。
生活中到處都有科學知識,值得我們去認真了解。