Почему в горах холодно, если теплый воздух поднимается вверх: ответ кроется в давлении - объяснить просто
Кажется логичным, что нагретый солнцем у земли воздух, поднимаясь наверх, должен делать вершины гор теплыми. Однако на таких гигантах, как Эльбрус или Эверест, царит вечная зима. Разгадка кроется в физике поведения воздуха при подъеме.
Температура газа — это, по сути, мера скорости движения его молекул. Нагреваясь у поверхности, молекулы воздуха получают энергию и начинают двигаться хаотично и с огромной скоростью, активно сталкиваясь друг с другом. Этот «разгоряченный» воздух становится легче и устремляется вверх.
Но, поднимаясь, он попадает в зону с постоянно снижающимся атмосферным давлением. Атмосферу можно представить как гигантское воздушное «море» глубиной около 200 км. Мы живем на его «дне», где давление максимально. По мере движения к «поверхности» этого моря (космосу) давление падает.
Оказавшись в разреженной среде, воздушная масса расширяется, и расстояние между ее молекулами резко увеличивается. Теперь у них гораздо больше свободного пространства. В результате молекулы сталкиваются реже, их хаотичное движение замедляется, и они теряют кинетическую энергию.
Именно эта потеря энергии при расширении в условиях низкого давления и вызывает сильное охлаждение воздуха. Поэтому, вопреки первичной логике, теплая воздушная масса, достигнув вершины горы, становится холодной. Это физическое явление, называемое адиабатическим охлаждением, и является причиной вечных снегов на высоких пиках.
Вы можете легко пронаблюдать этот эффект на простом примере. Возьмите любой баллончик под давлением, например, с дезодорантом или лаком для волос и побрызгайте на руку. Вы почувствуете, как струя становится ледяной. Если выпустить из баллончика достаточно газа, то и сам он сильно охладится и даже покроется инеем.
Это и есть наглядная демонстрация описанного процесса. Внутри баллончика газ находится под высоким давлением. При выходе наружу он резко расширяется, что приводит к его мгновенному охлаждению. Именно поэтому даже кратковременное воздействие такой струи на кожу может вызвать холодный ожог.
Теперь, зная этот принцип, легко понять, почему на большой высоте так холодно. Поднимаясь вверх, нагретый у поверхности воздух попадает в зону всё более низкого давления, расширяется и точно так же остывает. Хотя тёплый воздух и стремится вверх, на высоте он неизбежно теряет тепло.
В среднем температура снижается на 6°C с каждым километром высоты. Например, если у подножия 20°C, то на высоте 4 км будет уже около –4°C.
Чтобы в горах стало жарко, там должно резко вырасти атмосферное давление, но в реальности это невозможно. Поэтому даже в самый знойный день на вершине будет по-зимнему холодно.