“哈哈哈哈哈!很简单!”叶千帆仍旧淡淡一笑,继续解释道:
“其实吧,我们如果要理解’高处不胜寒’的这个说法,首先我们要搞明白地球的大气层是如何被‘加热’的。”
“就好比,生活中我们能直观感受的一点就是太阳很温暖,太阳光能带来热量。太阳光穿过透明的大气来到我们身边,我们的身体和身上的衣服通过吸收阳光,就能获得太阳光带来的能量。”
“温度提升了,我们也就感受到了温暖。”
“至于自然的阳光以较短的波长为主,它们很容易穿透大气。当短波长的太阳光到达地面被地面吸收后,地面就会被加热,再加上地球本身产生的热量,使得地面成了新的热源。”
说到这儿的时候,叶千帆担心宁倾城还是听不懂,于是他便用更简洁的比喻方法,接着解释道:
“就……就好像在空气底端点燃了一把火,离地面近的地方更加温暖,离这个热源远、也就是越高的地方就会越冷。”
“并且与以短波为主的太阳光不同,地面这一热源温度较低,所释放的波长较长,而它们更容易被大气吸收。”
“这样一来,地面对大气的加热是自下而上的,越往上剩下的波和能量越少,最终地球形成了下边热、上边冷的状态。”
“还有,像你刚才所说的那种说法:‘热空气向上运动,冷空气向下运动’,这个常见的说法原理在于热胀冷缩,热空气膨胀密度变小,冷空气密度较大,热空气就浮了上去。”
“其实好比寒冬之际我们在房间里放上暖炉,那么接近房顶的部分就比下边我们坐的地方更快暖和起来。热气球就是利用了这一原理飞起来的。”
“哇哦!!好神奇的原理。”听到叶千帆对此所作出的一番解释,宁倾城则也是听得连连点头。
紧接着。
宁倾城又抬头看了一眼灰蒙蒙的天空,她忍不住扭头朝着叶千帆继续问道:
“千帆,虽然你刚刚所说的,我都能够理解了,但是,我还是不明白……那么地球大气为什么看上去不符合这个原理呢?”
“呵呵呵呵呵呵!这也很好解释。”见宁倾城还有些困惑,于是,叶千帆显得极为有耐心地科普道:
“因为虽然地表附近被加热的空气上升是很正常的,但是地球的空气在地球引力的吸引下,会呈现越往高处空气越少的情况。”
“因此呢,较高的空中空气更加稀薄,气压较小,从下边升上来的空气反而因为密度太大,升上高空后会在气压作用下发生膨胀。”
“而对空气来说,处于气体状态下发生这样的膨胀,又没有其他的热源能加热它,就会降温而变冷。”
“所以,地表附近的热空气的确在上升,但在上升中也发生膨胀和冷却,并不会使上空的空气温度升高。”
叶千帆说完这些之后,又默默一笑道:
“你刚才所哼的《水调歌头》,其实也是这个道理。”
“词中所说的‘高处不胜寒’,描绘的是神仙住的地方‘琼楼玉宇’。”
“不过因为古人除了登山之外,没有办法达到很高的高空,因此他们的诗词中所描绘的最高地,是符合我们上面所讲的原理的。”
“至于我们刚才说的高度每上升一千米,气温就下降六度左右的这种说法,则大概适用的高度在三千米以下,而我们所描绘的上冷下热的过程所处高度基本也不超过一万米。”
“而现在,我们平时出行乘坐的飞机普遍飞行都在一万米以上的高度。”
“一万米!!!”听到这里,宁倾城忍不住捂嘴惊呼道:
“哇!那在这种高度下,情况是否又会有所不同呢?”
“哈哈哈哈哈哈!倾城,不得不说,你的想法很好,的确是这样子的……”叶千帆双手一摊,这又接着解释道:
“其实地球的大气,从一万米到几万米的高度区域,存在很多空气成分,例如我们经常能听到的臭氧层,它们可以吸收太阳光当中波长较短的一些波,例如紫外线等,所以这里高度越高,温度会变得越高。”
“至于加热这一区域的主要是来自更高处的太阳发出的光,而不是地面。”
“既然这里的空气上热下冷,而客观规律是热气密度较小而上升,冷气密度较大而下降,所以在这里的空气上边热而轻,下边冷而重。”
“除了一些扰动过程外,不会再发生上下空气交换,故而气流是非常稳定的,被称为‘平流层’,飞机也因此会主要选择在这一高度范围内飞行。”
叶千帆一边朝宁倾城解释着,他一边又用手比划道:
“倾城,你看啊,从这个高度再向上几万米以内的区域叫做中间层,能够加热它的光成分很少,这里再次出现了下面热、上面冷的状态。”
“再往高处去,从八九万米再向上的数千公里范围,这里的空气会被太阳光当中波长特别短的极紫外射线、x射线等加热,所以在这超大的上千公里范围内,都是呈现下边冷,上面热的状态。”
“换言之,实际上地球大气真正较高之处,是‘高处不胜热’的。”
“噗嗤!高处不胜热??”宁倾城听着叶千帆口中所说的新奇词汇,又忍不住‘噗嗤’一声笑出来道:
“你怎么还乱创造新词汇啊?”
“哈哈!这有什么?词汇就是人类创造出来的啊,新的旧的也好,只要对方能听懂就行!”
叶千帆对此毫不在意,甚至还耸了耸肩道:
“再说了,除了这高处不胜热,我还有别的知识没说完呢!”
“还有?”宁倾城听得直瞪眼。
“还有什么?”
“那可就多了去了,天文地理,可都是博大精深的!”
叶千帆竖起了一根手指,一脸振振有词道:
“就像我刚才说完了高处不胜热的这个观点,就有的是知识点。”
“比如……高空大气成分吸收这些波段的光可不单单会起到加热的作用,这些波段的光能量非常高,它们可以使大气的成分发生电离。”
“电离又是什么?”听到这里,宁倾城不禁微微皱起了眉头。
“千帆,这该不会又是你瞎编乱造的词汇吧?”
“哎!还真不是!”叶千帆无奈地摇了摇头。
“我还创造不出来这等高深莫测的物理名词。”
“其实所谓的电离,也就是让中性原子失去周围的电子,变成带正电的离子和带负电的电子。”
“在高度较低的区域,这些带电粒子所占的比例比较低,大气当中的中性成分和带电粒子成分共同构成了一个具有特殊物理性质的区域,称为电离层。”