“云彩”和“雪线”如何形成？科学解密“高处不胜寒”的真实原因

摘自-宇宙物理学

01 引言

东坡居士一曲《水调歌头·明月几时有》书写的温柔缠绵、荡气回肠，千载之下读来，依然让我们心驰神往、如痴如醉！上、下两阙无一字不是经典，中华儿女皆能脱口而诵。

其中有一句“我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒！”除了纵情想象之外，更是包含了古人对自然的认识。

何故而“高处不胜寒”？

此间蕴含着何种科学道理？和“云彩”、“雪线”的形成又有何关系？

请君倾耳，让我为您一一道来！

02 高处不胜寒！

“高处不胜寒！”是说高处比低处要寒冷，这是我们日常生活中都知道的事情。

但是，地球上的能量绝大多数来源于太阳，越高的地方，离火球一般的太阳越近，“岂不闻，近者热而远者凉乎”？为何离太阳越近反而越冷呢？

为了解释为何“高处不胜寒”，我会拿“云彩”和“雪线”来做例子，从“云彩和雪线的形成原因”中，便可一窥问题究竟。

生活中，我们常常望见远山巍峨连绵，雄伟壮观。而当山足够高大时，山尖上会有云彩环绕，有的还有雪衣覆盖。

在我们登上高山时，回头看已不见来路，维余云海浩荡，波涛汹涌，宛如仙境。

为何云会在脚下？因为山高！

那么，山要多高，才能够“从破云霄”？

为何山尖上会有皑皑白雪覆盖？因为山高！

那么，山要多高，才会有“银装素裹”？

03 “雪线”与“云线”

雪线

我们都知道“雪线”：常年积雪的下部边界，其分布高度主要决定于气温、降水量和地形条件。

这里我们主要说高山的雪线：在我国青藏高原，雪线高度有6000米，在昆仑山脉，雪线有5500米，在天山则有3900-4100米。

其实，云彩的形成也有一定的高度限制呢！我们可以称呼为“云线”！

云的形成

云彩有很多种类，气象学家们煞费苦心总结了云朵命名系统，如下图。

这里不做详细讨论。

我们重点关注云彩形成的地点在大气层中所属的位置。

先简短的介绍一下大气层的结构：

大气层分为对流层、平流层、中间层、暖层和外层。

对流层是大气层最底下的一层，厚度约为8000m。它的密度最高，几乎蕴含了整个大气层月75%的质量和所有的水蒸气。

云的形成地点主要在对流层

我们看到的最多的云彩一般都是底云族的云彩，位于2000米以下。

所以，一般情况下，在山的高度超过2000米时，山就“冲破云霄”了！

当然地球上不同地区、不同纬度由于气候条件不同，云线和雪线都不同，但是我们可以近似的认为：

在某个地区，云线和雪线是固定的！

这对于我们家下来的最终解释就够了！

04 最终解释

在知道了“云线”、“雪线”、大气层（对流层）的概念之后，我们下面开始解释“高处不胜寒”的真正原因！

“高处不胜寒”是有范围的！——其范围只在对流层之内！

当然，我们从上面的图中可以看到，对流层厚度达到了8000米，而珠峰的高度也不过8848，所以人类生活的大部分范围都在对流层之内，所以都符合“高处不胜寒”！

高度越高，离太阳越近，温度就越高！——这个结论才是更大范围的真理！

除了对流层，都是“高处不胜热”！越高越热！对流层这种反常的温度变化，被称为“逆温现象”。

那么“逆温现象”是如何形成的呢？

考虑这样的模型：大气层其实是夹在地面和太阳两个热源之间的。

地面是由岩石组成的，白天吸收太阳光的能量，温度会升高。温度越高，对外部的热辐射能力就越强。所以，地面可以看做一个热源。

而太阳，当然是另一个热源了。

太阳相当于一个大热源，范围比较大；地面相当于一个小热源，范围比较小。

越靠近大热源的时候会越热。

当然，越靠近小热源的时候也会比较热！——只在小热源附近的区域范围内。

而对于以上模型来说，对流层，紧紧贴近对面，就相当于地面这个小热源的附近区域。

如上图，对流层的顶部，就是热平衡的临界点——那里温度是最低的！从这里出发，向上温度会上升，向下温度也会上升！

而我们人类，由于都生活在对流层内，所以越高温度越低，这就是所以自古以来我们都说“高处不胜寒”的原因。

如果是神仙，居住在九天之上，其实越高越热呢！

您明白了么？