暑假去泰山玩，出發(fā)時穿的是短袖，到南天門就得加衣服，晨起看日出時必須披大衣了，這說明，高度越高，氣溫越低。這種現(xiàn)象古人早有察覺。白居易有詩佐證：“人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開。”民諺云：“一山有四季，十里不同天”。宋朝才子蘇東坡振臂高呼：“我欲乘風(fēng)歸去，又恐瓊樓玉宇，高處不勝寒”。
東坡這一聲“高處不勝寒”經(jīng)得起科學(xué)推敲嗎？答案是否定的。
一、“高處不勝寒”的“高”是有限度的
我們的地球被一層厚厚的氣體所包圍，這就是大氣層，上界可到距地面2000～3000千米的高空。
大氣層根據(jù)高度可以粗略的分成三層。
1.貼近地面的是對流層。低緯地區(qū)對流層高度17～18 km,高緯地區(qū)距海面8～9 km。對流層大氣溫度隨高度增加而遞減；
2.中間的是平流層。平流層是自對流層頂至50～55 km范圍的大氣。在平流層中30km以下范圍，氣溫幾乎保持在一個很低的溫度，不隨高度的增加而變化。而在30km以上范圍，氣溫反而隨高度的增加迅速上升。
3.在距地80～500km的高空，因受太陽輻射和宇宙射線的作用，氣體分子電離成離子，整體處于高度電離狀態(tài)，愈高這些作用愈強(qiáng)，于是在地球周圍形成了能夠?qū)щ�、能夠反射無線電波的電離層。高層大氣溫度隨高度增加先是降低，一定高度后又上升很快。?
二、對流層中為何“高處不勝寒”
1.氣體的物理性質(zhì)決定“高處不勝寒”
大家知道，底層近地面空氣由于受到地面輻射、太陽輻射和大氣逆輻射的共同作用，溫度上升、體積膨脹、密度變小，因而上升。大氣壓強(qiáng)隨著高度的增加遞減，上升氣流由于周圍氣壓逐漸減小，導(dǎo)致體積膨脹，排擠周圍大氣，對外做功，致使自身內(nèi)能減少。由于上升氣流多呈現(xiàn)為體積很大的氣團(tuán)狀，氣團(tuán)與外部空氣之間的熱傳遞對整個氣團(tuán)的溫度沒有明顯的影響，粗略的考慮可以忽略不計。在這種情況下，氣體內(nèi)能的變化就只取決于整個氣團(tuán)與外界之間相互做功的多少。由于氣體在上升的過程中，氣壓一直是逐漸降低的，因此氣團(tuán)總是在對外界做功，它的內(nèi)能也隨之不斷減少，溫度不斷降低。這種不與外界進(jìn)行熱交換，僅由于空氣本身體積變化而引起的塊空氣溫度的變化稱之為絕熱變化。在近地面，大約高度每增加1千米，氣溫降低6～7℃。
2.輻射特點、下墊面性質(zhì)、海拔高低的不同會創(chuàng)造出不同的“高處不勝寒”
①太陽輻射作為地球的能量源泉，盡管先經(jīng)過大氣層，但大氣直接吸收的能量僅占太陽輻射能量的19%，地面吸收了將近一半的太陽輻射能量（47%）。而地面輻射有75～95%的能量以紅外線長波輻射形式被大氣吸收，相當(dāng)于大氣直接吸收太陽輻射能量的兩倍。所以說對流層大氣熱量主要來自地面。
因此，地面是對流層大氣主要的直接熱源，所以離地面越高，空氣所得到的熱量就越少，溫度也就越低，溫度隨高度的增加而遞減。
②由于下墊面性質(zhì)不同，同緯度海拔相同的海洋上空和陸地上空氣溫也不一樣。
陸地吸熱快，放熱也快，海洋吸熱慢，放熱也慢，所以，單位時間內(nèi)陸地升溫快。因此，夏季，同緯度的陸地地區(qū)要比海洋氣溫高，冬季則相反。
③同緯度地區(qū)海拔高處地面得到的太陽輻射能量大于海拔低處。
陸地上的平原是地面，山脈的山麓和山頂都是地面，不同海拔的地面產(chǎn)生的地面輻射也不同。
海拔高的地區(qū)，太陽輻射到達(dá)地面前通過大氣層的光程較短；大氣密度較�。ǹ諝庀”。�，大氣中的水汽、固體雜質(zhì)含量較少，云量少，大氣透明度好。上述原因，使得太陽輻射的折射、散射和吸收作用大大減弱，從而使太陽輻射增強(qiáng)；夏季時也比其他地區(qū)晴天多，日照時間長。所以，世界屋脊青藏高原地區(qū)雖然氣溫低，但卻是我國太陽年總輻射最高的地區(qū)，也是我國夏季太陽輻射強(qiáng)烈的地區(qū)。
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