Как вы думаете, почему с высотой температура воздуха понижается?

Дорогие друзья, вам очень крупно повезло! Совсем недавно мне было необходимо составить материал для урока, в котором на доступном языке излагалась бы информация об атмосфере, её структуре и предназначении. Если вы познакомитесь с составом атмосферы, то навсегда уловите принцип её прогревания.

Что приводит к снижению температуры в атмосфере при подъеме вверх

Атмосферный воздух имеет прозрачную структуру. Такая его особенность позволяет мне с вами беспрепятственно видеть окружающие нас предметы, но она же не дает солнечным лучам нагревать молекулы газов.

Воздушная оболочка Земли присутствует вокруг нас повсюду. В состав атмосферы входят следующие виды газов:

• азот занимает первую позицию в структуре со значением 78%;
• кислород крайне важен для существования жизни на планете, но его только 20%;
• дальше со значением менее одного процента идет аргон, углекислый газ, метан и другие.

Солнечные лучи бессильны перед структурой воздуха, поэтому атмосферные газы нагреваются от тепла излучаемого земной поверхностью и гладью воды. Получаемое тепло хорошо ощущается на низкой высоте, но достаточно подняться на горную вершину высотой 1000 м и температура снизится на 6 градусов от той, что была у подножья.

Особенности воздушной оболочки планеты

Хоть Земля и окутана незаметным слоем газов, но не стоит недооценивать эту невидимую броню.

Атмосфера достигает высоты 1000 км и предохраняет все живое на планете от губительного воздействия солнечной радиации. Слой озона, который расположен на высоте 30 км от поверхности, предотвращает излишнее облучение земных жителей.

На высоте более 150 км температура вырастает до 1500 градусов, что наглядно демонстрирует агрессивность солнечных лучей, которые раскладывают на атомы частицы газов в термосфере.

Если кто-то еще не знает, то атмосфера спасает Землю от большинства метеоритов. Они сгорают из-за сопротивления газов и не достигают почвы. Парадокс тут в том, что сгорают они не в горячей термосфере (слишком низкая концентрация газов), а в ледяной мезосфере, где плотность воздуха значительно выше.

Атмосфера — это уникальный оберег нашей планеты о важности, которой задумываются далеко не многие. Я вот совершенно случайно начал изучать для себя особенности атмосферы, так как до этого писал доклад по мифологии и удивлялся тому, как в древности люди боялись разрушительных ветров, проливных дождей и гроз - все это неграмотные люди считали гневом богов. В нашу эпоху будет очень кстати знать, что на самом деле происходит в невидимой оболочке Земли.

Почему с высотой температура воздуха падает

В самой высокой точке нашей страны на горе Эльбрус градусник будет показывать температуру на 33 градуса меньше, чем у её подножия. Причина кроется в том, что атмосфера получает тепло от земной поверхности. Правильнее будет сказать даже не атмосфера, а тропосфера — нижний слой воздушной оболочки.

Дело в том, что в атмосфере есть холодные и горячие места. Например, мезосфера холодная, как зима в Антарктиде. Температура в этой части атмосферы равна -90°C.

Если же подняться на высоту 600 км в термосферу, то температура воздуха взлетит до 1500 градусов. Такая жара связана с прямым воздействием солнечной радиации на молекулы газов, что приводит к их распаду на атомные частички.

Что влияет на прогрев тропосферы

Нижний слой атмосферы получает тепло от литосферы. Эффективность прогрева очень сильно зависит от подстилающей поверхности и её альбедо. Способность отражать солнечные лучи есть у всех предметов самых разных цветов:

• черный цвет максимально поглощает свет и за счет этого хорошо нагревается;
• аналогичная история с другими темными цветами;
• белый — максимально отражает свет, что предотвращает качественный прогрев.

Из-за этого в краях вечной мерзлоты никогда не становится по-настоящему тепло, ведь снежные шапки отражают солнечные лучи обратно в космос, что не дает земле и воздуху нагреться.

Особенности атмосферы

Воздушная оболочка защищает собой жизнь на Земле, но в самой атмосфере жизнь, если не брать во внимание деятельность человека, встречается лишь до отметки 12 км.

На этой поразительной высоте любят летать грифы Рюппеля.

Я думаю, мы все лишь забавные питомцы высшего разума, который держит нас в террариуме-сфере под названием Земля. А адские температурные условия наверху нужны, чтобы мы не сбежали, как муравьи из формикария.

Но кого волнует, что я думаю, если ученые придумали всё до меня?

Температура понижается, температура повышается

Атмосфера — это воздушная оболочка Земли и бла-бла-бла. Короче. Видели, как разные жидкости в стакане образуют слои и не смешиваются? Воздух делает так же.
Названия воздушных слоев:

• тропосфера (8–18 км);
• стратосфера (11–50 км);
• мезосфера (40–90 км);
• экзосфера (500–1000 км).

Высота слоев везде указана по-разному, поэтому я, так уж и быть, доверюсь Википедии.
С тропопаузой всё просто. Внизу земля, которая жадно впитывает энергию Солнца. Поэтому у поверхности воздух теплый. Далее температура понижается, понижается до –45–65 °C на верхней границе тропосферы. С каждым километром вверх температура падает примерно на 6 градусов.

Потом она внезапно повышается и наверху стратосферы достигает нулевой отметки. В мезосфере температура опять понижается до –100 °C. А выше снова растёт...

Кстати, слой атмосферы тоньше в районах полюсов. Поэтому уровень солнечной радиации там высокий. Но все равно холодно. Вот всегда что-нибудь не так.

Температура на отрицательной высоте

Интересно, что в обратную сторону, от поверхности земли до дна океана, температура тоже понижается. Чем больше глубина, тем меньше до нее доходит солнечной энергии.

Если бы Спанч Боб действительно проживал на дне океана, ему пришлось бы носить куртку, потому что температура там 0 °С. Хотя можно погреться у горячих источников. Несколько сотен градусов Цельсия. Почти как в бане.

Когда океанское дно заканчивается, температура снова делает финт ушами и повышается. Немного. Предполагаемая температура в центре Земли чуть выше 5000 °C. Как древние люди узнали, что под землей геенна огненная, для меня загадка.

Кстати, рептилиям в террариум устанавливают термоковрик и ультрафиолетовую лампу. Совпадение? Не думаю.

Даже если за окном дождь, и мне хочется целиком завернуться в плед, где-то за облаками непрерывно трудится Солнце, раздавая свои лучи. В том числе достаётся и нашей планете. Можно подумать, чем ближе к Солнцу, тем теплее, однако с высотой температура воздуха снижается. И вот почему.

Причины снижения температуры на высоте

Солнечные лучи нагревают не сам воздух, а земную поверхность. В свою очередь от неё уже и нагревается атмосфера. Излучение, исходящее от Земли, в основном поглощает водяной пар. С высотой водяного пара становится всё меньше и меньше. Из-за этого и снижается температура воздуха. Если я вижу, что за бортом самолёта, температура минус 50, а когда я садилась в самолет, было плюс тридцать, меня это, конечно, тревожит. Но на самом деле всё в порядке, так и должно быть. С каждым километром вверх температура снижается на 6 градусов Цельсия. Также с высотой воздух становится разреженным, и, казалось бы, частиц меньше, двигаются они быстрее, их температура становится выше, но их так мало, что они уже не могут нагреть воздух.

Температура снижается не всегда

С высотой температура меняется, она не всегда плавно опускается вниз. Хотя до конца 19-го века учёные думали, что до самого космоса температура плавно падает. В каждом слое атмосферы температура ведёт себя по-разному. Атмосферу условно разбивают на следующие слои.

1. Тропосфера. Воздух здесь плотный, влажный, много пыли.
2. Стратосфера. Почти нет облаков, из-за озонового слоя температура с высотой повышается.
3. Мезосфера. Тут бушуют химические реакции. Температура опускается до –80 градусов.
4. Термосфера. Полярное сияние формируется именно в этом слое. Температура снова растет.
5. Экзосфера. Начинается космос, и это совсем другая история.

Как меняется температура в горах

Я знаю, что в горах, чем выше — тем холоднее. Горы, благодаря своим размерам, могли бы поглощать и отражать солнечные лучи на высоте многих километров над уровнем моря, но их высота в данном случае бесполезна. Воздух там разрежен, а это значит, что он плохо проводит тепло. Прогреваться горам также мешают снеговые шапки, которые отражают солнечный свет.

В августе месяце мы отдыхали на Кавказе у моей однокурсницы Нателлы. Нас угощали вкуснейшим шашлыком и домашним вином. Но больше всего мне запомнилась экскурсия в горы. Внизу было очень тепло, но вверху — просто холодно. Я задумалась о том, почему с высотой температура воздуха понижается. При подъеме на Эльбрус это было очень заметно.

Изменение температуры воздуха с высотой

Пока мы поднимались по горному маршруту, проводник Зураб объяснял нам причины понижения температуры воздуха с высотой.

Воздух в атмосфере нашей планеты находится в поле тяготения. Поэтому его молекулы постоянно перемешиваются. При движении вверх молекулы расширяются, и температура падает, при движении вниз, наоборот, повышается.

Это видно, когда самолет поднимается на высоту, и в салоне сразу становится холодно. Я до сих пор помню свой первый перелет в Крым. Запомнила я его именно благодаря этой разнице температуры внизу и на высоте. Мне казалось, что мы просто висим в холодном воздухе, а внизу карта местности.

Температура воздуха зависит от температуры земной поверхности. Воздух прогревается от нагретой солнцем Земли.

Почему с высотой понижается температура в горах

О том, что в горах холодно и тяжело дышать, знают все. Я это испытала на себе в походе на Эльбрус.

Такие явления имеют несколько причин.

1. В горах воздух разрежен, поэтому плохо прогревается.
2. Лучи солнца попадают на наклонную поверхность горы и прогревают ее гораздо меньше, чем землю на равнине.
3. Белые шапки снега на горных вершинах отражают лучи солнца, и это тоже понижает температуру воздуха.

Куртки нам очень пригодились. В горах, несмотря на август месяц, было холодно. У подножья горы раскинулись зеленые луга, а вверху лежал снег. Местные пастухи и овцы давно приспособились к жизни в горах. Их не смущает холодная температура, а их ловкости передвижения по горным тропинкам можно только позавидовать.

Так наша поездка на Кавказ оказалась еще и познавательной. Мы прекрасно отдохнули и на личном опыте узнали, как с высотой температура воздуха понижается.

Когда я был в отпуске, то решил впервые побывать в горах. Приехал в Карпаты, поселился в гостинице и уже по приезде понял, как же здесь хорошо. Курортный поселок находился на определенной высоте. Я к такому не был готов и сразу осознал, чем выше подымаешься, тем воздух холоднее, и дышать тяжелее.

Как меняется температура воздуха с высотой

При подъеме на гору будет ощущаться, что становится холоднее. Если кому-нибудь в летнюю пору захочется прохладной зимы, то пускай отправится на верхушку горы. Там не просто так постоянно снежные участки.

Наша атмосфера делится на следующие части:

• тропосферу;
• стратосферу;
• верхние слои атмосферы.

Для разведения животных и пищевой растительности благоприятным будет приземный слой тропосферы. С изменением высоты изменяется температура в данной части атмосферы. Она понижается на 6 градусов с каждым последующим километром.

Вертикальный градиент

Изменением температуры воздуха при смене высоты является вертикальный градиент. Он определяет температуру воздуха каждые 100 метров. Также следует учитывать всевозможные факторы, которые влияют на градиент. Это могут быть времена года, ночь или день и тому подобное. Зимой холоднее, чем летом, а также ночью холоднее, чем в дневное время. В среднем, градиент имеет показатель в 0,6 градуса на 100 м.

Если приземлиться, то градиент будет практически всегда положительным. В летнюю пору и в ясный день, когда Солнце хорошо нагревает поверхность Земли, вертикальный градиент может быть большим в 10 раз, нежели в ночное время суток. Летом я часто могу наблюдать, когда смотрю на асфальт, что он как будто плавится. То же самое происходит в поле, когда смотришь вдаль. Уже через несколько метров в высоту температура будет ниже, чем температура самой почвы. Отличаться она будет где-то на 10–15 градусов. На градиент в приземной части будет влиять погода, время суток, время года и сама поверхность.

Чем выше высота, тем меньше влияние поверхности на вертикальный градиент. Уже после 500 метров суточный ход температуры воздуха практически не влияет на него.