地上から登ると、耳がポップして寒くなります。 空気圧、密度および温度の落下。 大気の温度は、その構造を制御する最も重要な特性です。
大気の最初の数マイル、対流圏の空気は、太陽放射を大幅に吸収せず、代わりに地面との接触によって暖められます。 表面の熱くする空気は暖まると同時に拡大し、周囲のより涼しい空気よりより少なく密になり、そして浮力があり、乱流の泡として上がる。 これは対流であり、対流圏が混合して加熱する主なプロセスです。
対流は対流圏をかき混ぜて混合しますが、それが高くなるほど寒くなります。 どうして?
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地面によって加熱され、上向きにボビング空気の孤立したバブルを想像してみてください。 それが上がると同時に圧力は落ち、従って泡はそれのまわりの空気と圧力を同等にするために拡大する。 膨張するためには、気泡は周囲の空気に力を加え、それを離れて移動させなければならない。 できている仕事はエネルギーを要求し、唯一の源は泡の空気の内部分子エネルギーか熱内容である。 内部エネルギーが減少し、純粋にその尺度である温度が低下します*。
バブルは温度が周囲の空気と同じになるまで上昇します。 このような気泡で完全に構成されている大気を視覚化すると、高さの増加に伴って温度が滑らかに低下する自然な平衡状態に達するまで上昇し、下降することがわかります**。
空気が太陽放射によって加熱されなかった場合、その温度は私たちが登るにつれて低下し続けるでしょう。 しかし、〜12kmの高さでは、〜-55°Cの最小値に達し、対流圏界面***に達します。 その上で温度は成層圏の空気が日光の吸収物、オゾンを含んでいるので再度増加し始める。
対流圏界面の最小値は、対流による混合と熱輸送が温度が高さとともに低下するときにのみ発生するため、対流圏と成層圏の間の障壁^として機 対流圏-対流が許されている-は乱流であり、よく混合されています。 高さに伴って温度が上昇する成層圏は安定しており、層に層化され、比較的混合されていません^^。
高緯度では、対流圏界面と低い成層圏の温度は、信じられないほど明るくカラフルな真珠層の雲がサブセットであるPSCs、極成層圏の雲のための条件を提供するために-85℃に突入することができます。
* | 温度は、運動、回転、振動al運動から派生する分子内部エネルギーの尺度です。 運動がより活発であればあるほど、温度は高くなります。 /td> | |
** | 落下率は”経過率”として知られています。 その平均値は6.5℃/kmです。 実際のレートは、温度と湿度に依存します。 高温多湿の空気はわずか4°C/kmの速度を持つことができます。 | |
*** | 大気温度プロファイルは緯度に依存します。 対流圏界面の高さは、赤道では約16kmから極では約8kmまで変化します。 それは海面の温度と季節にも依存します。 公式には、対流圏界面は、経過速度が2℃/kmに低下すると最低レベルで始まります。 tr> | |
^ | 対流圏界面は完全な障壁ではなく、漏れます。 強い対流性の対流圏嵐は、対流圏界面を横切って水蒸気を輸送する。 成層圏と対流圏の空気の交換を可能にするジェット気流の偏西風の近くの対流圏に休憩があります。 | |
trop | 対流圏界面の上で混合することは重力波によって助けられます。 さらに高いほど、分子拡散が重要になります。 |