Воздух нагревается от подстилающей поверхности, в горах эта поверхность располагается ближе к Солнцу ,и, следоватетьно ,приток .солнечной радиации с подъемом вверх должен возрастать и температура увеличивается.Однако,нам известно,что этого не происходит.Почему?
Ваш вопрос затрагивает интересное явление, связанное с температурным градиентом в атмосфере и особенностями нагрева воздуха. На первый взгляд может показаться, что воздух на больших высотах должен нагреваться из-за близости к Солнцу и увеличения солнечной радиации. Однако на практике это не так, и вот основные причины этого явления.
Температурный градиент: В атмосфере существует температурный градиент, который в среднем составляет около 6,5 градусов Цельсия на каждый километр подъема. Это означает, что с увеличением высоты температура воздуха в основном снижается. Причина этого заключается в том, что воздух становится менее плотным с высотой, и его способность удерживать тепло уменьшается.
Солнечная радиация: Хотя солнечная радиация действительно усиливается на высоте, это не означает, что воздух нагревается непосредственно от этой радиации. Солнечная энергия в основном поглощается земной поверхностью, которая затем передает тепло в атмосферу через конвекцию. На высоте, где имеется меньше плотного воздуха, этот процесс менее эффективен.
Радиативное охлаждение: На больших высотах воздух может также остывать из-за радиационного охлаждения, когда тепло, излучаемое земной поверхностью, рассеивается в космос. Этот эффект особенно выражен в горных районах и на высоте, где атмосферное давление ниже, и температура воздуха может снижаться.
Конвекция и восходящие потоки: В горах может происходить конвекционное охлаждение, когда теплый воздух поднимается, а более холодный воздух заполняет его место. Это также способствует снижению температуры на высоте.
Сложная структура атмосферы: Атмосфера не является однородной. В ней присутствуют различные слои, каждый из которых имеет свои характеристики. Например, в стратосфере температура может увеличиваться с высотой, но в тропосфере (где мы находимся на большинстве высот) температура, как правило, снижается.
Таким образом, несмотря на то, что на высоте солнечная радиация может быть больше, факторы, такие как температурный градиент, радиационное охлаждение и конвекционные процессы, приводят к тому, что температура воздуха на больших высотах, как правило, ниже, чем на уровне моря.
В горах температура воздуха снижается с высотой, несмотря на близость к Солнцу, из-за разреженности атмосферы и понижения давления. С уменьшением давления температура воздуха падает, так как он расширяется при подъеме. Также важную роль играет процесс конвекции: теплый воздух поднимается и остывает, что приводит к снижению температуры на высоте.
На первый взгляд кажется логичным предположение о том, что температура воздуха в горах должна повышаться с увеличением высоты, поскольку горные вершины находятся ближе к Солнцу, и, казалось бы, получают больше солнечной радиации. Однако в реальности происходит обратное: температура воздуха с высотой падает. Это явление связано с несколькими ключевыми факторами, которые я постараюсь подробно объяснить.
Хотя солнечные лучи действительно проникают через атмосферу, воздух сам по себе плохо поглощает солнечную радиацию. Основная масса солнечной энергии поглощается земной поверхностью (моря, почва, растительность и т.д.), которая затем нагревается и отдает тепло окружающему воздуху. Этот процесс называется теплопередачей. Таким образом, воздух нагревается не напрямую от Солнца, а от прогретой подстилающей поверхности. В горах же подстилающая поверхность менее мощно нагревается, чем в долинах, из-за разреженного воздуха, меньшего количества молекул, способных удерживать тепло, и иных факторов рельефа.
С увеличением высоты атмосферное давление падает, а воздух становится менее плотным. В разреженном воздухе молекулы находятся дальше друг от друга, и, следовательно, тепло передается менее эффективно. Чем выше в горы, тем меньше молекул воздуха способно удерживать тепло, что приводит к снижению температуры.
Когда воздух поднимается вверх, он расширяется из-за снижения давления. При расширении воздух тратит свою внутреннюю энергию, что приводит к его охлаждению. Этот процесс называется адиабатическим охлаждением. Например, при подъеме на каждые 1000 метров температура воздуха в среднем падает на 6,5°C (это называется средним вертикальным градиентом температуры).
В горах часто меньше облаков и более чистый воздух, что позволяет солнечной радиации проникать глубже. Однако это не приводит к значительному нагреву воздуха, поскольку большая часть тепла теряется обратно в космос из-за меньшей плотности атмосферы. Ночью в горах тепло уходит еще быстрее, что приводит к сильным суточным колебаниям температур.
На больших высотах поверхность (например, снег или лед) отражает значительную часть солнечной радиации обратно в атмосферу. Это снижает общий приток тепла и не позволяет воздуху сильно нагреваться.
На больших высотах воздух содержит меньше водяного пара, который является важным парниковым газом. Водяной пар играет большую роль в удержании тепла в атмосфере. Его отсутствие на высоте приводит к меньшему удержанию тепла, тем самым способствуя снижению температуры.
Таким образом, несмотря на то, что вершины гор находятся ближе к Солнцу, температура воздуха с высотой уменьшается из-за разреженности воздуха, адиабатического охлаждения, меньшего содержания водяного пара и особенностей теплообмена. Именно эти процессы определяют снижение температуры в горах, несмотря на увеличение солнечной радиации.
