为何珠穆朗玛峰上有积雪?离太阳越近不应该越暖吗?

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珠穆朗玛峰是喜马拉雅山脉的最高峰,同时也是世界上最高的山峰,有一半位于我国青藏高原境内。目前公认的该山峰的岩面高度为8844米,算上雪盖,高度为8848米。许多登山爱好者都以登上珠穆朗玛峰为荣。

珠穆朗玛峰常年被冰雪覆盖,年平均气温零下30摄氏度左右。珠峰上能够常年保持积雪,直接原因就是因为平均气温很低。珠穆朗玛峰明明离太阳更近,为什么山峰上的温度却这么低呢?科学探索菌就跟大家来聊一聊这个有趣的话题。

珠穆朗玛峰的形成

地球内部可以分为地核、地幔和地壳三大圈层,地球表面一直在缓慢的运动,其中地壳按照相关特征可以分为六大板块。亚欧板块和印度洋板块相互挤压形成了喜马拉雅山脉和青藏高原,整个喜马拉雅山脉就高达六七千米。珠穆朗玛峰也就是在两大板块挤压下缓慢抬升形成的。

珠穆朗玛峰高达8000多米,曾经可能高达上万米,未来也许还能重回这个高度。有趣的是,地球上的山峰也有高度限制,限制它们高度继续增长阻力是重力和岩石的承载能力。随着山体高度的增加,最底层岩石受到的压力也不断增加,超过岩石所能承载的极限时,最底层的岩石将会融化成岩浆并崩解。理论计算表明,地球上最高的山峰不可能超过2万米。

赤道附近也有雪山

珠穆朗玛峰位于北温带,山峰上覆盖着大约数米厚的雪。由于海拔较高,山顶上的空气非常稀薄,大气压仅为地表的1/3,因此空气中的含水量也很低,珠峰上的雪是长年累月积累而成的。

珠峰上夏季最高温仍低于0度,这些积雪并不会融化。而南坡的雪线高度比北坡低,这是因为,南坡位于迎风面,来自印度洋的暖湿气流遇冷形成了大量的降雪,南坡比北坡的降水量更丰富。

除了温带的高山上有雪,热带赤道附近海拔较高的山峰上也有积雪,比如位于赤道附近的乞力马扎罗山(位于非洲肯尼亚)的高峰上就有积雪。

上图为位于赤道附近的乞力马扎罗山

这是因为,在地球表面附近,严格来说应该是大气圈的对流层,海拔每升高100米,温度大约下降0.6摄氏度。 根据登山者的测量,珠峰上的最低温度可达零下50摄氏度,比理论值略高一点。

为何离太阳更近的地方,温度反而更低?

在我们的日常经验中,当受到的太阳辐射越强,环境温度应该更高才是。离太阳更近(海拔高)、太阳直射(纬度低),温度应该更高,可是赤道附近的高山却有积雪。事实上,全球海拔5千米以上的高山上都常年积雪。为何海拔越高,温度越低?

实际上,温度随着海拔的升高而降低,这只适用于对流层。平流层的大气温度会随着海拔的升高而逐渐升高。


上图中红线为大气温度的垂直分布变化趋势

对流层是地球大气层中最靠近地面的一层,他占了整个地球大气层总质量的75%,地球大气中90%的水气都集中于对流层,就是说云层几乎都位于对流层。对流层顶距离海平面的高度随着纬度的升高而逐渐降低,低纬度地区1.7~1.8万米,中纬度地区1~1.2万米,极地仅8000~9000米。

当太阳穿过大气层照射到地球表面,会使地表升温,而地面又会以长波(肉眼不可见的红外线)的方式向大气中辐射热量。在地球重力的作用下,大气密度呈梯度分布,地表温度自然也会呈梯度分布,海拔越高、大气密度越小、温度越低。

地表空气接收到的地面辐射较多,且比较稠密,自然温度较高。而高海拔地区常年积雪,白雪对阳光的反射率很高,使得地表吸收的阳光更少,温度自然比海平面附近低很多。

说珠峰离太阳更近,可能有些人觉得这是笑话。就拿我国的青藏高原地区来说,该地区接收到的太阳辐射就比全国其他地区要强很多,主要原因就是青藏高原地区纬度低、海拔高和空气稀薄。白天太阳辐射强,气温很高;而到了夜晚,由于空气稀薄、保温性差,就会变得异常寒冷。藏族人的藏袍就与高原地区昼夜温差大这个特点有关。

大气温度的垂直分布情况

上面说到对流层,下面来介绍一下大气的分层现象。地球大气层,主要可以分为5个圈层,由内到外依次为:对流层、平流层、中间层、热层(又叫暖层)、散佚层(又叫外层)。大气层以外的空间就属于星际空间了,完全处于真空状态,不存在温度。


地球表面的平均温度大约为15摄氏度。从上图中可以发现:在对流层和中间层,温度会随着海拔的升高而逐渐降低;而在平流层及暖层以上区域,温度会随着海拔的升高而逐渐升高。可见,大气层的温度并不是随着海拔的升高而逐渐降低的,外层大气的温度会热死人。

造成这一现象的原因是大气分层。地球大气主要由氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气等构成,它们的密度各不相同,对各种电磁辐射的吸收能力也不同。比如,二氧化碳是重要的温室气体,他的密度就比空气的平均密度大,通常位于大气层底部。

结语

由此可见,珠穆朗玛峰上的温度很低,原因在于高海拔地区的大气比较稀薄,比地表大气的保温效果差很多,并且来自地面的长波辐射也少。因此,在海拔8000多米的地方,即使是夏天,积雪仍然不会融化。



因为气温随高度升高而降低,所以会有积雪存在。气温的这种变化规律主要是由于高空大气密度小,大气洁净,对地面的保温作用弱,同时大气的逆辐射作用也弱,所以峰顶气温低形成积雪。

因为它的海拔实在是太高了,越高越冷,并且云层空气太稀薄了,含水量也低的,时间一久就会形成积雪,离太阳近并不暖,都是和一切地质地理有关系的。

因为海拔越高,就会越冷,所以,高的山峰上一般都有积雪,就算山脚下是夏天,山顶也是有积雪的。因为地表人类活动较多,热量积聚也越多。


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