Почему в горах холодно, ведь теплый воздух поднимается вверх? Причины, фото и видео
Всем известно, что в бане или в сауне самое жаркое место находится прямо под потолком. Горячий воздух уходит вверх в силу своей разряженности, наименьшей плотности, а более плотный холодный воздух опускается вниз за счет собственной тяжести. Но почему же в планетарных масштабах это не так?
Если теплый воздух поднимается вверх, в горах, да и вообще на больших высотах, должны быть вечные тропики, а вместо жары там наблюдается пониженная температура. На самом деле, подобное явление вовсе не является аномалией, оно вполне объяснимо. Достаточно прислушаться к мнениям ученых, чтобы все стало понятным.
Как прогревается планета?
Задаваясь вопросом, как же осуществляется прогрев нашей планеты, многие люди уверенно ответят, что тепло идет от Солнца. Это верно, но стоит понимать, что солнечные лучи падают на поверхность Земли, прогревая ее. Прогреть воздух сам по себе они не могут, слишком мала его плотность и теплопроводность. Нагревается именно поверхность Земли, которая затем отдает тепло воздуху, который передает его в космическое пространство. Утере тепла из атмосферы препятствуют парниковые газы, создающие условия, в которых повышенная температура удерживается близ поверхности планеты. Однако чем выше, тем парниковых газов меньше, и температуры падают.
Температура воздуха и нагрев поверхности
Холодный воздух сверху не может просто вытеснить своей массой теплый – внизу давление выше, потому и плотность воздуха тоже выше, чем в верхних разряженных слоях. Впрочем, движение холодного воздуха вниз и теплого вверх все же наблюдаются – так появляются ветра. Процесс актуален для тех масс воздуха, которые холоднее основных в рамках своего слоя. Воздух в горах может быть холоднее окрестного из-за ледяных шапок, и он может падать вниз – именно так, к примеру, зарождаются цикличные ветры с гор, наподобие бора.
Как формируется температура в горах?
Таким образом, вопрос с поднимающимся вверх теплым воздухом понятен – в рамках земного шара он остается возле земной поверхности. Близость верхних слоев атмосферы к Солнцу тоже не играет никакой роли. Если рассматривать ситуацию с высокогорьями, здесь свою роль играют совершенно другие факторы.
Поглощая солнечное тепло, земная поверхность передает его в воздух, прогревая его до 15 км в высоту. Но прогрев не равномерен – чем ближе к поверхности, тем теплее, и чем дальше от нее, тем холоднее. Воздух имеет низкую теплопроводность и охлаждается быстро, а с ростом высоты он становится еще и разряженным, что еще сильнее снижает теплопроводность. На практике на каждый километр высоты приходится снижение температуры примерно на 6 градусов, и это актуально как для альпинистов, поднимающихся в годы, так и для воздухоплавателей, пилотов.
Однако на этом моменте многие люди наверняка возразят: почему с ростом высоты температура в горах падает, если Солнце все равно обеспечивает нагрев участков земной поверхности близ присутствующих атмосферных масс?
Сами горы тоже прогреваются светилом, получают от него тепло и транслируют его в воздух. В целом, это верное высказывание, однако стоит помнить о разряженности воздуха, который сложнее прогреть на высоте, и о том, что горные участки имеют не такую уж значительную площадь, зато остаются открытыми всем ветрам.
Падение лучей на горные хребты происходит под углом, что обеспечивает минимальный прогрев, а не отвесно, как на ровной суше – последний вариант более эффективен. А еще горы находятся обычно под снеговыми шапками, а снег обладает способностью отражать солнечные лучи, минимизируя прогрев.
Таким образом, в горах бывает холоднее в силу разряженности воздуха, неэффективного прогрева поверхностей, по ряду других причин. Теплый воздух должен идти вверх, и потому вверху должно быть теплее, чем внизу, однако в рамках атмосферы всей планеты эта закономерность срабатывает не всегда.
Почему на высоте холодно – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Почему на горах холоднее, если они ближе к Солнцу
Наш мир настолько многогранен, что порой некоторые явления, на первый взгляд, кажутся удивительными. Но как часто бывает, физика приходит на помощь и объясняет необычные эффекты. К примеру, почему в горах холоднее, хотя они ближе к Солнцу? К тому же многим известно, что теплый воздух стремится вверх. Попробуем разобрать данное явление.
Воздух — плохой проводник
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. А сам высокая гора земли — Эверест — достигает высоты 8.8 километров. Действительно, разница не настолько большая, чтобы был какой-то прирост температуры по сравнению с поверхностью Земли. Но почему же в горах хотя бы не также, как в тропиках?
Первостепенная причина холода на высоте — это особенность излучения Солнца. Большая часть этого потока проходит через атмосферу, а в результате поглощается землей и водой. И уже после этого идет выделение тепла. В результате этого земля греет окружающее пространство. Но воздух является не самым хорошим проводником, из-за чего температура довольно быстро спадает с увеличением высоты.
Также небольшое воздействие на температуру на высоких горах оказывает цвет ландшафта. Например, солнечные батареи специально делают черного цвета, чтобы они поглощали как можно больше солнечной энергии. Горы же, напротив, обычно покрыты белым снегом, который отлично отражает солнечные лучи и не дает накапливаться теплу.
Если у подножия Эвереста градусник покажет около 30 градусов Цельсия, то на его вершине это уже -24 градусов Цельсия. Примерно считается, что температура падает на 1 градус каждые 100 метров высоты. Нагрев пространства происходит до 12-15 км, после чего начинается тропопауза — небольшой участок между тропосферой и стратосферой. Тропопауза получила свое название по причине того, что с изменением высоты, температура практически не меняется в данном участке пространства. Стоит заметить, что тропопауза характерна для всех планет с атмосферой. При этом она располагается всегда одинакова, на высоте, где давление составляет 1/10 от давления на поверхности Земли.
Давление газа
Также холод в горах можно объяснить через уравнение Менделеева-Клапейрона . В нем явно выражена зависимость между давлением, объемом и температурой газа. Итак, мы поднимаемся высоко в горы, как меняются эти параметры ? Логично, что давление уменьшается, а, следовательно, газ расширяется.
При увеличении объема он совершает некоторую работу и в результате теряет энергию. В то же время температура газа должна упасть. Это объясняется тем, что энергия определяется как средняя энергия частиц. В итоге получаем крайне холодный воздух, который на границе тропосферы может охладиться до -55 градусов.
В горах было чуть теплее, если бы их поверхность была более темная. Из-за снежных шапок происходит почти полное отражение солнечного излучения. Справедливости ради стоит отметить, что даже небольшое увеличение температуры нивелировалась бы с приходом ночи.
Парниковые газы
Также холод в горах часто связывают с парниковыми газами , образующими некую «шапку», которая мешает уходить теплу. Это такие вещества, как водяной пар, метан, углекислый газ и некоторые другие. Их концентрация падает с ростом высоты, из-за чего температура уменьшается. Почему же тогда холодные потоки не уходят вниз?
Дело опять в давлении, которое заметно выше на поверхности Земли. При его увеличении растет еще и плотность воздуха. Таким образом, холодные потоки сверху не могут «протолкнуть» более плотные массы снизу.
Газы, мешающие уходу тепла, образуют так называемый парниковый эффект. Наиболее наглядно он представлен на Венере. Там плотность атмосферы настолько большая, что температура на поверхности планеты даже больше, чем на Меркурии, который находится ближе к Солнцу.
Источник
Почему в горах холодно?
Следуя повседневной логике, чем выше от земли, тем температура воздуха должна быть выше: ведь, с одной стороны, чем выше — тем ближе к Солнцу, а с другой — теплый воздух от земли поднимается вверх.
На самом деле температуру воздуха в горах определяют совсем другие факторы.
Сам по себе воздух обладает очень низкой теплопроводностью, то есть плохо проводит тепло. Поэтому солнечные лучи, проходя через него, не успевают его нагреть. А нагревается воздух на Земле вовсе не от солнечного излучения, а от того, что земная поверхность и водная оболочка Земли поглощают тепло солнечных лучей и затем его излучают. Это тепловое излучение и нагревает воздух.
Тепловое излучение, идущее от Земли, способно прогреть воздух примерно до высоты 15 километров. Чем дальше от поверхности земли, тем температура воздуха ниже. Это происходит, во-первых, потому, что нагретый у земли воздух при удалении от нее быстро охлаждается, а во-вторых, потому, что в верхних слоях атмосферы воздух более разрежен, чем у земли. Чем ниже плотность воздуха, тем меньше передается тепла. Образно это можно объяснить так: чем выше плотность воздуха, тем больше молекул в единице объема, тем быстрее они двигаются и чаще сталкиваются, а такие столкновения, как и любое трение, вызывают выделение тепла. Чем ниже плотность газа (в нашем случае воздуха), тем хуже он способен проводить тепло.
В среднем, при подъеме на каждые 1000 метров температура воздуха снижается на 6 градусов Цельсия.
Внимательный читатель возразит: но горы тоже могут поглощать солнечное излучение и отдавать его в виде теплового излучения! Все верно, могут. Но не забудьте, что воздух там сильно разреженный, а он, как мы выяснили выше, нагревается очень плохо. Далее, солнечные лучи на поверхность горных склонов всегда падают не отвесно, как на земную поверхность, а под углом. А кроме того, горам мешают прогреваться плотные снеговые шапки, которыми они покрыты, — белый снег попросту отражает солнечные лучи.
Источник
Почему чем выше тем холоднее если солнце ближе
Следуя повседневной логике, чем выше от земли, тем температура воздуха должна быть теплее: ведь, с одной стороны, чем выше — тем ближе к Солнцу, а с другой — теплый воздух от земли поднимается вверх.
На самом деле температуру воздуха в горах определяют совсем другие факторы.
Сам по себе воздух обладает очень низкой теплопроводностью, то есть плохо проводит тепло. Поэтому солнечные лучи, проходя через него, не успевают его нагреть. А нагревается воздух на Земле вовсе не от солнечного излучения, а от того, что земная поверхность и водная оболочка Земли поглощают тепло солнечных лучей и затем его излучают. Это тепловое излучение и нагревает воздух.
Тепловое излучение, идущее от Земли, способно прогреть воздух примерно до высоты 15 километров. Чем дальше от поверхности земли, тем температура воздуха ниже. Это происходит, во-первых, потому, что нагретый у земли воздух при удалении от нее быстро охлаждается, а во-вторых, потому, что в верхних слоях атмосферы воздух более разрежен, чем у земли. Чем ниже плотность воздуха, тем меньше передается тепла. Образно это можно объяснить так: чем выше плотность воздуха, тем больше молекул в единице объема, тем быстрее они двигаются и чаще сталкиваются, а такие столкновения, как и любое трение, вызывают выделение тепла. Чем ниже плотность газа (в нашем случае воздуха), тем хуже он способен проводить тепло.
В среднем, при подъеме на каждые 1000 метров температура воздуха снижается на 6 градусов Цельсия.
Внимательный читатель возразит: но горы тоже могут поглощать солнечное излучение и отдавать его в виде теплового излучения! Все верно, могут. Но не забудьте, что воздух там сильно разреженный, а он, как мы выяснили выше, нагревается очень плохо. Далее, солнечные лучи на поверхность горных склонов всегда падают не отвесно, как на земную поверхность, а под углом. А кроме того, горам мешают прогреваться плотные снеговые шапки, которыми они покрыты, — белый снег попросту отражает солнечные лучи.
Источник
Почему в горах холодно?
Температура в горах несколько отличается от того, что можно ожидать, следуя обычной человеческой логике. Ведь…
Температура в горах несколько отличается от того, что можно ожидать, следуя обычной человеческой логике. Ведь тепло идет от солнца, а чем выше в горы – тем солнце ближе, не так ли? Да и всем известно, что горячий воздух поднимается вверх. Так почему же в горах холоднее, чем внизу?
Средняя температура вершины горы Эверест в июле – минус 19°C.
Солнце, безусловно, очень горячее. Но свою энергию на Землю оно передает не в виде тепла, а в виде солнечного излучения. Большая часть этого излучения проходит сквозь верхние и нижние слои атмосферы и поглощается землей и водой на поверхности планеты. И лишь затем происходит излучение в виде тепловой энергии.
Вот это тепло, идущее от земли, и разогревает атмосферу примерно на 15 километров вверх. Эта часть атмосферы называется тропосферой.
Но воздух – не лучший проводник тепла. Так что чем дальше от поверхности Земли – тем холоднее. Так что даже когда разогретый воздух поднимается вверх – он довольно быстро теряет температуру.
В среднем считается, что тропосфера становится холоднее на 6 градусов Цельсия на каждые 1000 метров подъема.
Так что если у подножия Эвереста температура воздуха 30°C, то чуть выше его вершины она будет -24°С.
Но как же быть с тем, что горы тоже собирают излучение и выделяют тепло в атмосферу?
Конечно, если вершина горы будет собирать солнечное излучение, то она сможет немного обогреть окружающий воздух. Но покройте вершину горы снегом и большая часть излучения просто отразится.
Днем в горах самыми теплыми местами должны быть большие открытые плато, где достаточно большое пространство свободно для поглощения излучения и выделения тепла. Но рассеиваться это тепло будет довольно быстро, так что ночью все равно наступит холод.
Источник