Question

为什么海拔越高反而温度越低，不是离太阳更近吗？

Answer 1

事实上“高处不胜寒”已经是一种普遍存在的认知

如果有一天有人问不是离太远更近温度就更高吗？我相信很多人都会因此晃了一下神，没错呀，平时我们烤火的时候不是离火堆越近温度越高吗？山顶肯定比山脚下离太阳更近。但事实却并不是这样的，比如日本的富士山山顶白雪皑皑，而半山腰和山脚下确实绿意盎然、郁郁葱葱。

就算是地球上最为炎热的赤道附近也存在着雪山，比如位于坦桑尼亚和肯尼亚交界的乞力马扎罗山的山顶上常年覆盖着白雪，形成了非常迷人的一道风景：下脚下是炎热的大草原，有非洲象、长颈鹿等等，而山顶却戴着一顶白色的帽子。

这些都还不足以说明海拔越高而温度越低，那么请上取材于19世纪真实事件改编的《热气球飞行家》，讲述的是随着热气球的上升温度逐渐降低的冒险旅程，热气球上升到了海拔11300米的高空中，比珠穆朗玛峰还要高出2400多米。

自然界存在即合理

当我们普遍认知里海拔越高反而温度越低和烤火的场景相悖时，看似都是合理的总觉得一定有哪个是错的。事实是我们的认知有限，还没有考虑到大气层的存在。大气物理学是一门很高深的学科，涉及到了热力学和辐射。比如金星比水星离太阳更远，但温度却比水星更高，这是由于金星的周围存在着大气层，热能受到大气层的反射而保留在大气层内，反观水星没有大气在太阳照射下表面温度可以达到420 ，而夜晚太阳照射不到表面温度能降到零下170 。

太阳的直径是地球的109倍，地球距离太阳1.4亿公里，按照面积换算下来地球仅能接收到太阳总辐射能量的22亿分之一，但别小看了这一丁点能量，它供养了地球上的生命，驱动着海洋、河流和大气。如果没有大气层的参与，阳光的本质就是一种电磁脉冲，它是通过大气层和地表的相互作用产生热量。

大气提供了一切生命活动的温室环境，可以说没有大气也就不可能形成地球上多姿多彩的生命形态。阳光中对生物有致命危害的紫外线在臭氧层就已经被臭氧吸收了绝大部分，所以臭氧层的温度会随着高度的升高而增加。

而我们人类活动的区域和地球上的高山都处于对流层，它也是蒸发、云、雨等常出现的区域，对流层的温度是随着高度而降低的，大约每上升100米平均温度下降0.6 。这是由于对流层的温度主要来源于地表的长波辐射，在海拔高的地方空气稀薄、压强低能够吸收到地面长波辐射的能量就少，温度自然就会更低，而到了晚上确实大气保温的作用，温度也会更低。想不通的小伙伴们可以想象一下动物是如何通过羽毛来保温的？保温的并不是羽毛本身，而是空气。动物蓬松的羽毛能够锁住空气来进行保温，我们穿的羽绒服也是根据这个原理做出来的。

这时我们就很容易理解，对流层的热源绝大部分来自于地球本身而不是太阳，所以海拔越高，越是远离地表，温度降低也就变得理所当然。

我们生活中都有这样的感受，围着火堆时，距离火堆越近就感觉越热。而太阳就可以看做是一个巨大的“火堆”，那么理论上是不是距离太阳越近就越热呢？

并不是这样的。地球上的火堆能温暖的范围非常有限，距离稍微变化就会影响很大，这种变化我们感觉就会非常明显。而由于地球距离太阳达到1.5亿公里，这只是平均距离，地球的远日点和近日点相差在500万公里左右。

如果我告诉你，对于地球的北半球来说，地球在远日点时正好是夏季，也就是说地球在距离太阳最远时恰好是最热的时候，你相信吗？

但事实正是这样！这说明什么？与太阳的距离并非冷热的关键。简单想想，远日点比近日点与太阳的距离远了500万公里也不能影响地球北半球的冷热（甚至恰恰相反），地球上的那点海拔高度就更可以忽略不计了。

地球上海拔最高的珠穆朗玛峰也不到1万米，与500万公里相比几乎可以忽略不计，而与地球太阳距离1.5亿公里更是微不足道！

影响地球冷热程度最关键的因素有两点：太阳直射情况还有热量被地球吸收情况，太阳越是直射，地面温度就越是相对较高，比如赤道地区温度常年较高。而太阳热量照射地球时被地面和大气吸收一部分，其中地面吸收的更多，造成距离地面更近的地方温度相对更高。同时还有一点，随着海拔升高，空气变得比较稀薄，吸收热量和锁定热量的能力也会下降！这也是为什么金星并非距离太阳最近的行星，但却是平均温度最高的行星。

当然，如果你距离太阳足够近，距离的因素就会成为决定性的。比如说你距离太阳只有1万公里，估计会被烤焦！

海拔越高，温度就越低吗？

在日常生活中，我们都知道海拔高度越高，温度就会越低。但这个实际上，这个常识是有问题的，并不完全是高度越高，温度越低的。 只有在大气层中的对流层，才是海拔越高，温度越低，其中海拔每升高1000米，温度就会下降6.5度左右。但是，平流层的情况就恰恰反过来，在平流层中是高度越高，温度越高。 那具体是咋回事呢？

大气的受热过程

我们都知道，太阳是太阳系中唯一的恒星，它会向外辐射能力，主要是以辐射电磁波的形式，这也被我们称为 太阳辐射 。地球大气能量的根本来源就是来自于 太阳辐射 。

实际上， 科学家发现宇宙中所有的物体只要自身温度高于绝对零度，就要向外辐射电磁波 。我们日常生活中看到的光就是电磁波中的可见光波段。

可见光有七种颜色就是因为波长不一样，红光的波长是最长的，紫光的波长是最短的，比红光的波长更长的叫做 红外线 ，比红外线的波长还要长的还有微波，FM，手机辐射等等。比紫外波长更短的叫做紫外线，比紫外线再长一些的电磁波辐射还有X射线和伽马射线。

物体的温度越高，放出的电磁波辐射的波长就会越短，电磁波的能量也就越强。反之，物体的温度越低，放出的电磁波的波长就会越长，电磁波的能量也就越弱。

太阳的表面温度很高，放出电磁波辐射主要是短波辐射（其中主要是可见光和紫外线）。

人体的温度很低，放出的电磁波辐射主要是长波辐射，人的肉眼只能看到可见光，所以我们只能看到太阳光，但是看不到自己在发光。如果在红外线探测器下就可以看到人在发光。

太阳距离地球的距离大概是1.5亿公里，当太阳发出辐射时，太阳的辐射大概需要8分20秒才能从太阳表面到达地球。不过，太阳辐射实际上会先抵达到地球的大气层。而地球的大气层对太阳辐射有削弱作用。这个削弱作用主要体现在三个方面分别是： 吸收 、 反射 和 散射 。

大气层的吸收作用是具有选择性的，并不是什么都吸的。大气层中的二氧化碳可以吸收红外线辐射，而大气层中的臭氧可以吸收紫外线。但我们知道的是太阳主要以可见光和紫外线为主，因此，只吸收了很小的一部分。

除此之外，大气层还会反射和散射太阳辐射，其中蓝紫光更容易被散射。大气层大概能够能削弱太阳辐射的一半，这主要得益于反射和散射。剩余的太阳辐射会透过大气层，然后到达地球表面，这些太阳辐射都会被地面所吸收，这使得地面会升温。于是，地面也会向外辐射电磁波。但由于地面的表面温度比较低，因此，主要向外辐射的是长波辐射。这些长波辐射的85%会被大气所吸收，吸收这些辐射主要是大气中的二氧化碳和水汽。于是，大气层也会升温，大气也会向外发出辐射，一部分辐射进入宇宙，另外一部分回到地面，也被称为 大气逆辐射 。所以，我们会发现， 大气吸收地面的辐射和大气的逆辐射实际上对地球起到保温作用 。

对流层和平流层

上文我们说到，在对流层中，随着高度的上升，温度下降。这是因为地面是对流层大气的直接热源，换句话说，地球的大气并不是被太阳晒热的，而是被地面烤热的。对流层是吸收地面的辐射出来的电磁波而升温。这会就导致靠近地面的热空气膨胀上升，高空的冷空气收缩下降，于是产生了对流运动，这也是这一层被叫做对流层的原因。所有的天气现象都是在对流层发生的，比如：下雨，下雪等等。

和对流层不同，平流层，随着高度的上升，温度上升。这主要是因为平流层里有臭氧层，臭氧可以吸收太阳辐射中的紫外线，所以，离太阳越近（海拔越高），就越热。由于平流层是上方热，下方冷，所以没有形成对流，空气是平流运动，这也是为什么这一层被叫做平流层的原因。

平流层由于气流相对稳定，所以，飞机大部分都会选择在平流层当中飞行，由于没有气流的影响，会更加安全。

总结

温度并不是随着高度的升高而降低的。在对流层中，确实是随着高度的增加，温度在降低；但是在平流层中，这是随着高度的增加，温度在升高。