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为什么在地球上珠穆朗玛峰距离太阳最近,峰顶的温度却非常低呢?

时间:2024-04-26 04:40 来源:网络整理 转载:我的网站

我们在海拔比较高的地方进行旅游时,会有一个共同的感受,就是除了呼吸越来越困难之外,我们所感受到的温度也越来越低,这一点在我们看全国天气预报时也会得到印证,比如黄山、泰山所处区域的气温要比周边其它地区的要低一些。当然,影响气温高低的因素有很多,海拔只是其中一个重要方面。有人据此提出了疑问,在高山的山顶,比如珠穆朗玛峰的顶部,距离太阳应该更近一些,为何气温会达到零下二三十度呢?

宇宙中热量的传输方式共有三种,即热传导、热对流和热辐射。其中热传导仅发生在物体没有发生宏观性运动时所进行的导热现象,严格意义上来说只有固体物质中的热量传输才是完全的热传导。热对流是发生在流体中的一种传热现象,是不同区域的液体或者气体产生温度梯度时,由于密度发生了差异所引发出的自然对流现象。热辐射和热传导、热对流有着明显的不同,它不需要任何介质作为热量传输的载体,通过电磁辐射的方式向外界散发热量。我们在日常生活中以上三种热量传输方式都非常常见,但是在宇宙空间中由于气体密度非常小,大部分区域几乎呈现真空状态,因此热辐射是宇宙空间中最重要的热量传递方式。

然而,宇宙空间并非完全的真空,电磁波在传递能量的过程中,势必会遇到星际气体、尘埃等物质的干扰作用,体现在吸收和反射相应的能量,从而在一定程度上降低电磁波的能量。因此,在宇宙空间中,一个恒星系统中的不同行星,它们接收到同一恒星释放的热量大小,最主要的决定性指标就是与恒星的距离,通常情况下与恒星距离越近,行星表面平均温度就越高,反之就越低。如果我们在一个行星的表面,来分析温度的高低,那么与恒星的距离这一指标数值上的差异就显得微不足道了,因为行星整体与恒星的距离太大,行星不同区域与恒星的距离之差,与行星整体与恒星的距离几乎可以认为是相同的,在这样的情况下,影响行星表面温度的因素,就主要取决于两个方面。第一个是恒星光线的入射角,即光线与行星地表之间的交角,这个角越大,表明光线越倾向于垂直地表入射,单位地表面积所接收到的辐射能量就越大,辐射强度就越强,区域温度就会越高,这也是为什么行星地理两极的温度要比赤道低得多的重要原因。同样的道理,地球围绕太阳公转,其处于远日点时北半球的温度要比近日点时还要高,也是北半球接收到的太阳光线入射角较大所致。

那么,如果我们在地球同一纬度来分析,不同的区域温度也有高有低,因为是同一纬度,就排除了与太阳的距离、太阳入射角这两个主要原因的影响,那么产生这种变化的原因到底是什么呢?除了植被覆盖度、地表形状、水体分布等影响因素以外,地势的高低是重要的一个决定性因素,而地势的高低对温度的影响,其作用机制就在于大气层的存在。

平流层中集中了大气层中18%的气体分子,空气运动以平行流动为主,状态相对于对流层来说显得非常稳定,在这一层中臭气分子可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线,空气分子的内能相应提升,因此在这一层中温度随着高度的升高而增加,温度区间从底部(对流层顶部)的-50摄氏度升高到顶部的-20摄氏度。在中间层的下部,残余气体的对流又开始旺盛起来,温度的变化趋势是随着高度的上升而降低,当降低至-80摄氏度以后,就成为整个大气层中低层大气和高层大气的分界点,在这个区域之上,残余的气体分子开始逐渐被太阳辐射作用发生电离,温度随着高度的增加而迅速提升,比如到达中间层的顶部温度在100摄氏度左右,到达热层顶部可以飙升到1000摄氏度,而到达散逸层之后可以达到1500摄氏度。

从以上的分析,我们可以看出,在地球上影响一个区域温度高低的因素实在是太多了,但与太阳的距离长短这一因素,几乎可以忽略不计,因为这个距离的差异与地球和太阳平均距离相比实在太过于渺小。在这样的情况下,我们在分析区域地球温度及其变化规律时,重点需要考虑纬度的影响、海拔的影响,然后再考虑植被覆盖率、水汽输送途径、海洋和湖泊等大型水体的影响等等,最后才能做出综合性的判断。