文／左卷健男

「愈高的地方明明離太陽愈近，為什麼卻愈冷呢？」若有小朋友這麼問你，你會如何回答呢？

高原總給人清涼的印象，常被人們做為避暑的地方。而日本許多的高山，包括富士山在內，即使到了春天，山頂仍有未融的積雪。通常愈高的地方氣溫愈冷，平均每上升1000公尺，氣溫就會下降6.5℃。

因此，當東京（海拔0公尺）的氣溫為15℃時，輕井澤（海拔約1000公尺）的氣溫會是8.5℃；富士山山頂（約4000公尺）則是-11℃；飛行在海拔1萬公尺高空的客機，機外的溫度則約為-50℃。

影響氣溫的因素還有很多，所以各地的實際氣溫不會完全符合這個規則，不過大致上仍是正確的。那麼，為什麼愈高的地方愈冷呢？

服裝深淺 影響保暖

氣溫就是大氣的溫度，所以大氣的加熱機制會是影響氣溫的一大關鍵。物質吸收愈多陽光，被加熱的效果愈好。舉例來說，挑選冬季服裝時，你會選擇黑色服裝還是白色服裝呢？若不考慮美觀或設計感，僅以功能性做為標準的話，請你選擇黑色衣服。因為黑色衣服較能吸收陽光，較能保暖。或許也是因為這個理由，所以市面上冬天的衣服大多是深色。

另一方面，白色衣服容易反射陽光，很適合夏天穿著。在日照強烈的沙漠地區，人們的傳統服飾大多為覆蓋全身的衣物，乍看之下很熱，但這些衣物多以白色布料製成，覆蓋全身後可反射大部分的陽光，反而會讓人覺得比較涼爽。總之，陽光的吸收量與變暖的程度有正向的相關性。

大氣為透明無色，其實並不會吸收陽光。射向地球的陽光會穿透大氣抵達地表，地表吸收陽光後，溫度會上升，而溫度上升的地表，才是加熱大氣的熱源。因此，離地表愈近的地方愈溫暖，離地表愈遠、愈高的地方則愈寒冷。

熱氣上升 空氣膨脹

但還有一個問題。愈熱的空氣愈輕，愈容易往上升，這也是為什麼熱氣球能飛上天空。放置暖爐的房間內，熱空氣會往上飄，所以天花板附近的空氣會比較溫暖。既然熱空氣會往上飄，那高處應該比較溫暖不是嗎？

確實，在地表附近的溫暖空氣會往上升。然而，高空的空氣比較稀薄，這個氣壓環境，會使得從地面抵達高處的空氣團膨脹起來（絕熱膨脹）。一般來說，空氣經過加熱後會膨脹，但「絕熱膨脹」的情況卻不一樣，是因為氣壓變化引起的膨脹，結果反而會讓這團空氣冷卻（絕熱冷卻）。

也就是說，地表附近的溫暖空氣確實會上升，但這些空氣會在高空膨脹、同時冷卻，使高空維持低溫。

繼續往上 溫度反升

那麼，繼續往上的話，高空溫度仍會愈來愈低嗎？在距離地表30公里附近，有一層含有高濃度臭氧的臭氧層，可以吸收來自太陽的有害紫外線。紫外線也是陽光的一種，所以臭氧層吸收這些紫外線之後，溫度會上升。

因此，以地表上方11公里處為界線，這裡的氣溫為-50℃，愈往上氣溫會變得愈來愈高，到了地表上方50公里處，氣溫會上升到0℃。

在臭氧層這附近的大氣，下方是較冷較重的空氣，而上方則是較暖較輕的空氣，所以這段高度的大氣相對穩定許多，這裡就是平流層。

另一方面，從地表到11公里高空的區間內，下層是較溫暖、較輕的空氣，會與上層較冷、較重的空氣對流，彼此混合，所以稱做對流層。

這種對流活動所產生的上升氣流，會形成雲，再降下雨水，所以僅有對流層內會發生天氣現象。飛機在飛行時需避免大氣的上下擾動，所以會在對流層與平流層的交界處（稱做平流層底部）飛行，這也是為什麼當乘客從窗戶看出去時，雲朵總是在視線下方。

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