Re: [問卦] 冷空氣下降為什麼是平地熱高山冷...

看到前面一系列的回文
大部分都是搬出pv=nrt這個公式
不過這種微觀的觀點其實不太能讓我們理解為什麼巨觀的大氣溫度剖面是長這個樣子
另外也有從氣壓變低 氣塊絕熱冷卻的角度出發
愈高空氣壓愈低所以空氣膨脹冷卻
但平流層的溫度隨高度增加又是怎麼回事？

要探討這個問題 首先要知道溫室效應的概念
地球的大氣層幾乎不吸收太陽的短波輻射
所以地球表面代替大氣吸收了大部分的短波
然後以長波輻射的方式再放出去
這個時候大氣層中的溫室氣體就發揮功用了
他們會吸收這些地表放出的長波輻射 然後自己再放出長波輻射
往下的部分回到地表使地表變暖 這就是溫室效應
由此可見 加熱大氣的其實不是太陽 而是被太陽加熱的地表
這樣就可以解釋為什麼 山頂明明離太陽比較近 卻比地面冷

這樣大概對八成
但真實的大氣更複雜
上面的過程都沒有考慮到大氣會流動
會有對流 (所謂的熱空氣上升 冷空氣下降)
根據模擬，如果不考慮這些空氣的運動
只靠輻射過程來達到平衡
最後的大氣(對流層)還是會呈現下熱上冷的分佈
只是這樣的溫度遞減率會遠大於那個我門國小就學到的數字：6.5度/km
而且地表溫度會比真實還高
這樣的大氣會很不穩定 只要有一點外力就會發生對流
所以在真實地球，大氣會透過對流將地表的能量往上帶進大氣
經過輻射跟對流的多方角力
使地球大氣最終的溫度遞減率來到6.5左右 一個還蠻穩定的狀態

回到最一開始的問題 為什麼山上的空氣比較冷卻不會一直掉下來
你剛剛不是才說 熱空氣上升 冷空氣下降嗎？
這時候絕熱冷卻就派上用場了
雖然根據”6.5定律” 山上的空氣的確比較冷
但如果你把山上的空氣硬是拖到地表
由於地表附近氣壓較高 空氣被絕熱壓縮會變熱
他的溫度會變的比周遭空氣還高
你一放手 熱空氣上升 他又會飄回原本待的高度
所以雖然山上的空氣比地面冷
他實際的溫度是比地面暖的 很奇怪吧

所以
你看到的大氣是一個已經被調整到接近平衡的狀態
一個該上去的已經上去 該下來的已經下來的結果
因此不會有上面冷空氣一直掉下來的畫面發生

當然 對流還是有機會發生
只是一旦發生
大氣會很快的調整回原本穩定的樣子
而這個過程就是我們每天感受到的天氣的一部分喔

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