为什么山顶更靠近太阳却更冷?

2021-10-06  (字数:1625)

从小我们地理课会有一个常识,海拔每升高1000米,气温降低6℃,但是大家有没有想过,喜马拉雅山山顶比地面离太阳近得多,为什么反而最冷?还有孔子东游,见两小儿便日。。辩日。一个小儿说:早上太阳大,中午太阳小,近大远小,早上的近;另一个小儿说:早上冷,中午热,中午离得近。

要说清这个问题,首先大家冷静一下:真空是不导热的!所以地球上的温度,可不是太阳的热量通过宇宙空间一点点传导过来的,这也就是为什么宇宙空间温度很低的原因。所以太阳并不是像暖风机或者水暖气一样,热量通过空气慢慢传递过来,越靠近越热。

那么太阳的热是怎么传递过来的呢?是通过热辐射,即微波加热,你可以想成太阳是一个大号的微波炉。那你肯定又说:那山顶离太阳近,热辐射强啊,还是应该更热。山顶的热辐射确实比地面的热辐射强,这也就是为什么我们在高海拔地区觉得更晒,紫外线更强的原因,不过这主要是由于山顶的大气比较稀薄,对热辐射的过滤较弱,热辐射本身是通过电磁波传播,速度为光速,单纯在山顶和地面这个距离上的衰减可以忽略不计。

但是人身体对热辐射的吸收是非常有限的,我们最主要感受到的温度,还是空气的温度。而空气对热辐射的吸收非常有限。那么空气是怎么被加热的呢?答案是地面的热量。地面吸收了热辐射加热,然后热量向上传递到空气中。这也就是为什么有时候炎炎夏日空气温度破纪录50℃,但是地表温度却都接近了70℃。那你又会问了,那山顶也是有土地的啊。这是因为山顶空气稀薄,和地面比留不住那么多的热。大气的稀薄程度是有规律的,所以才有了海拔加1000米,降低6℃的规律。

这样的话大家就能猜到北极南极为什么很冷了吧?因为北极南极都被冰雪覆盖,吸收热辐射的能力很差。但是还有一个很重要的原因,就是所在地区和太阳辐射的夹角。如果把太阳垂直照射地面的点成为直射点,和太阳直射点的角度越小,热辐射也就越强,反之越弱。春分和秋分的时候,太阳直射赤道,南北半球气候对称,北半球夏至的时候,太阳直射点最靠北,在北回归线,北半球和直射点夹角变小,达到最热,南半球最冷,这也就形成了四季。至于为什么直射点会变化,这是由于地球是倾斜的(黄赤夹角),而且地球轨道是椭圆的,所以有近日点和远日点。而相对于热带和温带,两极无论任何时候,和直射点夹角都要大得多,所以一年四季都很冷,但是还是相对会有夏天和冬天,北极的夏天最热能有20℃,而冬天可以到-50℃。

阳光入射角大小,也影响了一天中温度的变化,中午阳光入射角最大,所以也最热,但是要注意,太阳直射是只可能发生在热带的,比如夏至那一天,北回归线阳光直射,而北京也获得了最大的阳光入射角,可以达到73.5°。当然还有一个日照长度的问题,越靠近赤道日照长度越长,昼夜温差也越小。所以我们在海南的晚上就感觉没有北京那么冷,因为海南的日落时间也晚一点,而且日出早,多攒了一点热量。

到现在还有一个问题,就是我们都知道北京夏天动不动就能到40℃,而海南夏天一般也就30℃,这是为什么呢?这是因为热带地区,对流比较丰富,所以云层一般比较厚,阻挡了很多的热辐射,而且对流会更容易把热平均传播开来。所以热带地区,往往不会有特别极端的温度,当然这是针对热带绝大多数的海洋和雨林地貌了,对于撒哈拉沙漠这样的地区,那肯定比温带的沙漠还是要热的。夏天白天撒哈拉沙漠平均气温可以到45℃,而我查了下温带的澳洲的simpson沙漠,夏天白天平均气温在35℃。

好了,到现在基本上说清了开头的题设,可见二号小儿的辩题核心就出了问题,因为温度的冷热,和太阳的远近基本上没太大关系。而第一个小儿说的太阳早上大,是因为早上太阳靠近地面,地面的水蒸气的折射产生了透镜效应,所以也和太阳的远近没关系。所以两小儿看似有理有据的悖论,仔细研究发现完全偏离了事实。那么肯定有好奇的人会问:所以到底早上太阳近还是中午的太阳近?这个留给大家思考一下,哈哈哈,提示一下,如果把早上和中午夸张一下,那是不是变成了白天的太阳近还是晚上的太阳近。