为什么越高越冷（为什么海拔越高气温越低？）

序言

经常乘坐飞机的人都知道，海拔越高的高空中气温就越低。如果问你为什么会是这样，很多人都会不加思索的回答：因为越往高处气压越低所以温度也就越低。那么气压越低就会导致温度越低吗？很显然它们之间并不是因果关系。

（高空中气温）

大气层从低往高一共分为五层，它们分别是：对流层、平流层、中间层、热层和散逸层，如果我告诉你：最上面的热层不仅空气稀薄，而且它的气温还很高，大概是500K至2000K之间，听到这里你一定会惊得从椅子上跳起来大声问道：怎么可能？然而这就是事实。

别着急，坐下来喝口水慢慢说。热层的反常现象说明空气越稀薄并不是气温下降的直接原因，那么高空中的气体温度到底跟什么因素有关呢？接下来让我们一步一步地仔细分析其中的原因和结果吧。

第一节：空气是透明的几乎不会吸收太阳光能量

空气的透明度非常优秀，在晴朗无风无云的夜晚，我们用肉眼就可以看到满天的繁星和一望无际的银河系横亘在天空中，通过天文望远镜你不仅能看清楚月球上的环形山，美丽的土星环，而且能看到遥远的上亿光年之外的河外星系。这些情况都说明：洁净的空气非常透明。

如果大气层的空气吸收光线的能力非常好，那么空气就不可能是完全透明的，而是半透明的。道理很简单，光线通过空气时发生了能量损失，那么空气就应该是半透明的。这个时候人类也就别想再看到遥远的仙女座大星云以及满天的繁星了，整个天空已经一片模糊。我们幸运的是这个假设并不存在。

（晴朗的天空）

接下来发生的事情你也都知道了，由于空气非常的透明，基本上不会拦截和吸收光线的能量，所以这个时候太阳光线的绝大部分能量都可以辐射到地球表面上。虽然中途还是会被电离层以及其它气体分子吸收一部分能量，但是损失不多。因为中途没有拦截太阳能，所以空气的温度几乎没有上升多少。

按理说，越往高空离太阳越近，按照近水楼台先得月的原则，高空中的空气应该更热才对。可是由于性格耿直的“空气”守门员不懂得吃拿卡要，白白浪费了那么优越的位置资源，所以越往高空反而越冷，唉！

由此可见，高空中气体温度与头顶上的太阳“无关”。当阳光照射到地表以后，地表吸收了光线能量开始升温，并传导传递给附近的空气，然后再通过空气对流的方式一层层地向上传递给高空中的空气，于是高空里的气温才开始慢慢地升高了。太阳光的能量饶了一大圈，好费劲啊。

既然高空中的气温与太阳“无关”，只与地表温度有关，于是人们就总结出了海拔与气温的关系公式，即：

T=T0-LH

式中T为海拔H处的气温，T0为海平面（地表）处的气温，L为经验参数，也被称为“温度负梯度”，它表示气温随着海拔升高而减少的程度，不同地区的L参数值也会有所不同。一般情况下，海拔每升高100米气温大约下降0.6度。请注意，该公式仅适用于10000米以下的空气对流层，理由不用我再说了吧。

第二节：地表温度高是因为空气具有保温作用

月球是离我们最近的天体，由于缺乏大气层以及自转周期长等原因，导致月球表面昼夜温差巨大。在白天时太阳直射的区域温度可以升高到约127摄氏度；而夜晚时，温度会骤降至约-183摄氏度，昼夜温差达到了310摄氏度。

地球表面物质是不透明的，所以它可以吸收太阳光的辐射能量，吸收效果取决于地表的颜色、形状以及其它性质。地表吸收了太阳光的短波以后，会以长波红外线的形式对外辐射。

（地表物质）

刚才说过，空气因为透明的原因不会拦截吸收太阳光的能量，但是空气却是保温的高手，保温效果非常好，这又是为什么呢？原来空气的热导率很低，是良好的绝热体，这就像给地球穿上了一层羽绒被，空气密度越大保温效果越好。还有，地球表面的二氧化碳和水蒸气的浓度相对于高空也要高出很多倍，这都是保温效果很好的温室气体。

大家都知道热量有传导、对流和辐射三种传递方式，温差越大传递效果越显著。显然，高空中的空气只能以空气对流的形式从地表汲取热量，不可能通过传导和辐射的方式直接从地表获得热量，这也是地表空气被叫做对流层的原因吧。由于传递距离远，以及气体对流速度太慢的原因，越是高空距离地表越远的地方，气体温度也就越低。

由此可见，海拔越高气温越低不是因为气压下降或者气体稀薄所致，而是由于它们距离地表太远的缘故。另外，气体在上升的过程中，气压下降气体体积开始膨胀做功，这个也会导致它的温度进一步下降。

本文一开始曾经提到了热层的空气很稀薄但是温度却又非常高，这里接着说。热层又叫电离层，是指中间层顶（约85千米）到距地面约800公里的高度之间的高温大气层。热层内的空气极为稀薄，其质量仅占大气总质量的0.5%。这里的大气虽处于高度电离状态，但仍有相当多的中性分子和原子。

热层中，气温随高度的增加而迅速增高。这是由于波长小于0.175μm的太阳紫外辐射都被该层中的大气物质（主要是原子氧）所吸收的缘故。其增温程度与太阳活动有关，当太阳活动加强时，温度随高度增加很快升高，这时500km处的气温可增至2000K；当太阳活动减弱时，温度随高度的增加增温较慢，500km处的温度也只有500K。

由此可见，热层由于毫不客气地吸收了太阳光的能量，所以温度随高度增加而很快地增加，不过它的密度太低了。

我们知道，高山和高原也是地表，它们的温度为什么也很低呢？有些高山终年积雪不化，比如世界著名的珠穆朗玛峰。欢迎发表一下你的看法。