如果赤道靠近太陽更暖和,珠峰為什麼反而被白雪覆蓋?

太陽是地球上的主要熱源,生物生存所需的能量,直接的或間接的都源自於太陽,地球內部的熱量只佔極其微小的一部分。我們考慮氣溫變化時,除了要考慮太陽作為放熱源和路程之外,還需要考慮接收情況,就像老師講課雖然講得好,但是還是有同學考試考不好。

如果赤道靠近太陽更暖和,珠峰為什麼反而被白雪覆蓋?

事實上,赤道的問題和山上積雪的問題,跟距離太陽遠近關係並不大。

溫度並非取決於遠近

  • 角度是關鍵

赤道相對於其他地區更熱跟遠近沒有多大關係,而是陽光“分得多”而已。地球為球體,當太陽照射會使地球半個球處於光明,我們如果把陽光分隔成一份份大小相等的光柱,你會發現這些光柱,在地球不同的位置聚焦的區域大小不同,並且與地面之間有角度。

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如果用手電筒代替陽光,B為高緯度的地區(陽光斜射),A為低緯度地區(太陽直射)。可見兩個地區太陽能相同,B地區因為地方大,單個空氣分到的熱量少,氣溫上升就少。而赤道A地方小,單個空氣分得多,氣溫就高,所以赤道是因為接受直射的陽光,所以更熱。

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  • 太陽加熱地球

太陽非常熱,但它不能以熱量的形式傳播,而是以輻射的形式,太陽輻射是地球接受太陽的能量,和有效傳遞的熱量間存在損耗。

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太陽輻射中的大部分穿過上層和下層大氣,然後撞擊地面,將輻射以熱能的形式傳遞給地面上岩石、沙土和水吸收等物質。物質再把這些熱量反射到大氣底部14-18公里的對流層當中,這裡是我們生活的地方,也是天氣變化的地方。

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  • 高空攔截者

因為陽光需要穿越大氣,所以穿越時產生的能量損耗也是關鍵。陽光穿越時會被大氣吸收和散射。吸收或散射的程度跟接觸的氣體、微小粒子的數量和濃度有很大的關係。通常情況下,陽光在通過高緯度地區的上方大氣時,陽光被吸收和散射的程度較大。這是也因為陽光進入角度的問題,使得陽光通過大氣走的是斜線,路徑較長,會遇到較多空氣分子和微粒,所以損耗更高。

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  • 其他因素

因為地球升溫是靠太陽輻射轉變為熱能傳遞給地球表面的物質,物質再把熱能傳遞給空氣,所以溫度和地面的物質也有很大的關係。比如:大海中海水蒸發吸熱;沙漠沙子比熱小,易吸易放,晝夜溫差大等等。

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  • 路程不是問題

正相反的是太陽的遠近對於地球來說不是問題。地球離太陽平均約為1.496*10^8千米。而珠峰是8.844千米。珠峰向太陽邁出的這一步實在是太太太小了,而且珠峰並非在赤道上,說明這一步還是斜著邁的。這就像兩人從海南走路去漠河(最北),在沒喊開始前,你提前往前邁了一條腿,這條腿並不會對誰先到達終點有太大的影響,所以溫度跟距離太陽遠近沒關係。

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山上積雪

  • 外形

高山積雪、氣溫低,首先從表面上看,山沒有地面那麼平整,存在陰面和陽面,陰面接收不到陽光,所以直射面積減小了。

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  • 地方大,也不擠,所以涼快

空氣並非直接從陽光中吸熱,上面說到過,熱量是由下面的物質傳遞而上的,所以距離地球表面越遠,熱量傳遞不過去,空氣就越涼。

雖然熱脹冷縮,熱空氣密度小,高會上升,但是這是在同一海拔才會發生的事情。不同海拔,越高空氣越稀薄,氣壓越低。當底部空氣受熱膨脹後,自以為密度小,剛剛往上飄幾步後,瞅了一眼身旁,發現其他人跟自己密度都差不多,只能老實眯著,所以低海拔的熱脹冷縮無法改變高海拔的溫度

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  • 溫度

氣溫這個物理量本身就是表述空氣分子運動的平均動能的大小。因為在高處,地方大,分子數量小,所以不會發生劇烈運動、劇烈碰撞,自然溫度就低了,壓力也小了。一般來說,對流層中每上升1000米,氣溫會下降4度,所以在珠峰頂上會比在低處低24度,這也是為什麼要上山需要衝鋒衣,還要備氧氣瓶的原因。

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  • 積雪不化

除了高處不勝之外,雪本身是一種反射能力特別強的物質,能反射大約75%-95%的陽光。太陽輻射大量的被反射,只有少部分被吸收,周圍溫度無法升高,無法對積雪構成威脅,於是積雪常年融化。

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