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为什么热空气会上升,而冷空气会下沉?

最后更新:2024-04-16 18:37 阅读:7人
"热空气上升,冷空气下降,为什么天空越高越冷呢?",其实天空并非越高越冷。大气层在垂直方向上可分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层,不同的层级温度变化规律也不尽相同,大致规律为:对流层与中间层随海拔升高而温度降低,平流层与热层随着海拔升高而温度上升,散逸层接近星际空间,变化不明显。大气层温度的变...

  "热空气上升,冷空气下降,为什么天空越高越冷呢?",其实天空并非越高越冷。大气层在垂直方向上可分为对流层 、平流层、中间层 、热层和逃逸层,不同的层级温度变化规律也不尽相同,大致规律为:对流层与中间层随海拔升高而温度降低,平流层与热层随着海拔升高而温度上升,散逸层接近星际空间,变化不明显。

  大气层温度的变化规律和不同层级的热量来源有关

  对于大气层不同层级的温度变化规律。我们来简单分析下:

  a、对流层

  对流层位于大气层的最底部,如题主所说,这里的温度变化趋势为越高越冷,海拔每升高一百米,温度则下降约0.65摄氏度,对流层之所以下热上冷,是因为其热量来源主要来自于地表,来自地表的热传导与长波辐射会加热底部的空气,所以对流层整体温度变化规律为下热上冷。

  b、平流层

  平流层位于对流层之上,在平流层中由于紫外线的作用,大量氧气分子转化为臭氧分子,臭氧层就位于平流层之中,整个平流层的温度变化规律为上热下冷,平流层的热量主要来自于臭氧层对紫外线的吸收作用,所以越靠近平流层顶部,接收到的紫外线越多,产生的热量也越高,整个平流层也就相当于从顶部向下加热,热量传导到平流层底部时,又会与对流层顶部相抵消,因此平流层呈现出上热下冷的规律。

  c、中间层

  中间层位于平流层之上,这一层大气含有的臭氧了非常稀少,其热量主要源自下层大气的热传导作用,也就是说平流层顶部的热量经过热传导加热中间层的底部大气,从而使整个中间层呈现出下热上冷的温度变化规律,和对流层类似,中间层也有剧烈的对流现象。

  d、热层

  热层位于中间层的上部,这一层的大气主要成分为氧气和氮气,它们可以吸收比紫外光波更短波长的短波辐射,热层顶部接近热源从而吸收更多的热量使温度升高,所以整个热层的温度变化规律呈现出上热下冷的状态,太阳的短波辐射可以把热层顶部的大气加热到三千摄氏度以上的高温,这里的气体处于电离子态,因此也被称为电离层,美丽的极光就出现在这层大气中。

  整个大气层的温度变化趋势与绝热冷却

  由以上内容可知,大气层的温度从底部的数十摄氏度到顶部的上千摄氏度,整体呈现为随着海拔的升高温度也越来越高,其主要原因是底层大气热量来自于地表的长波辐射与热传导作用,而顶层大气的热量主要是来自于太阳的短波辐射。我们知道温度是表示粒子的平均动能大小的物理量,虽然大气层上部的温度可以达到上千摄氏度,但总体热量并不会太高,因为此处空气非常稀薄,如果用温度计来测量此处的温度,是远远达不到上千摄氏度的。

  在对流层中,热空气上升冷空气下降,其实属于绝热冷却问题,对流层底部的热空气在上升过程中,随着海拔升高气压降低,热空气膨胀对外做功从而内能下降导致温度降低,而较冷的空气由于内能较低密度较大,所以会下沉到大气层底部,但是总体而言,依然是底部空气温度高而顶部空气温度低。

  结语

  由于不同大气层级受到的热量来源不同,所以大气层温度变化规律并非高度越高温度越低,但对于生活在对流层底部的我们而言,题主所说的天空越高温度越冷也是正确的。

  感谢浏览,我是漫步的小豆子,科学之旅,并肩前行,欢迎关注。(图片来源于网络)

  空气物质是有水热化产生、热空气为何会热是有地表温度升高空气中的水物质变少就轻而上升在太空中没有地球中物质与太阳光磁相互因素产生磁场热的对应自然是不会形成温度变化空气是水的循环系统自然也是离不开地球磁场的引力定律 由于地球的旋转产生了大然的动植物 物物之间环环紧扣谁都离不开谁 木树发出来的空气是动物所需氧气 而动物呼吸中排出的废气对植物来说都是营养的一部分


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