Почему в горах холодно? Почему в горах холоднее чем на земле.
В какой-то определенной степени горы, кажутся чем-то странным, непонятным особенно на фоне нашего абсолютно круглого земного шара. С большим интересом и неимоверным энтузиазмом, многие из нас, хотя бы раз в жизни мечтают побывать в горах. Для жителей горных районов, они в какой-то мере, доставляют неудобства. Однако для туристов, горы снова и снова становятся объектом путешествий и неизгладимых впечатлений. А все потому, что даже в самых жарких южных районах нашей планеты, при поднятии в горы, становится прохладнее. Постепенно, растительный и животный мир становится все менее разнообразным и появляется снег.
Выше горы – ниже температура воздуха. Данная закономерность связана с увеличивающейся разреженностью воздуха в зависимости от высоты горы. Если высота горного склона превышает 3965 метров, то уже на нем не растут даже деревья. Настолько низкий там температурный фон. Данные сведения относятся к наиболее теплым областям на земном шаре. В холодном климате, в горах такой высоты еще холоднее. Ученые доказали, чем выше от земли, тем холоднее: километр вверх - минус шесть градусов по Цельсию. Поднимаетесь вы в высоту на воздушном шаре или идете высоко в горы, похолодание становится все более ощутимым для человеческого организма.
Из-за невысокой плотности воздуха в горах, на самых высоких из них снег не тает даже летом. То есть температура не поднимается до такой отметки, чтобы стать причиной таяния снегов. Вот и получается, что высоко в горах круглая зима. В результате многократных исследований учеными доказано, что нагретая солнцем земля, прогревает воздух только до высоты пятнадцати километров. Выше этого уровня, теплопроводность воздуха становится все ниже и ниже. Немаловажным фактом, влияющим на климат в горах, конечно же, являются вечные снега.
Угол падения солнечных лучей, несомненно, оказывает влияние на температурный режим в горах. На склонах температура всегда будет гораздо выше, чем на вершине. Покоряя горные вершины, альпинисты, вынуждены прибегать к использованию кислородных баллонов. Ведь в связи с уменьшением количества кислорода в воздухе, высоко в горах становится нечем дышать. На горе в 13 километров, температура может достигать -50 градусов. Многие альпинисты во все времена, пытались и пытаются покорить самое высокое место – горы Эверест. Они находятся в Центральных Гималаях и возвышаются над уровнем моря на 8848метров. Кому – то удается покорить самый высокий пик, а кому-то нет. К сожалению известны случаи смертей среди альпинистов во время восхождения на ту или иную высоту.
Колебания сезонных или дневных температур в горах зависят от многих факторов. Путников подстерегает в горах множество опасностей. Только что светило солнце и вдруг идет снег. Не менее опасны, резкой смены погоды, крутые обрывы и снежные лавины. У подножия горы может быть +25, чуть выше уже около 0 градусов. В зависимости от того какой ветер, как близко горы расположены от моря, какое время суток и меняется температурный фон. Таким образом, важно помнить, что приближенность горных пиков к солнцу, обманчива. Чем выше от поверхности земли, тем холоднее и тем меньше кислорода в воздухе, без которого существование живых организмов невозможно.
"Лучше гор могут быть только горы", так говорят многие, кто хоть раз оказывался наедине с этими суровыми великанами. Но каким бы сильным не было наше эмоциональное восприятие, факт остается фактом – на высоте организм начинает работать иначе.
20 лет назад произошла одна из самых известных трагедий в истории мирового альпинизма. 11 мая 1996 года при восхождении на самую высокую гору мира погибли восемь альпинистов.
Что с нами происходит в высокогорье, почему, несмотря на чистый горный воздух в горах мы начинаем задыхаться и как взойти на Эверест без кислорода – читайте в нашем материале.
Кислородное голодание
Многие из нас хоть раз оказывались в горах, и даже не обязательно очень высоких. А по приезду чувствовали себя "не в своей тарелке" – разбитыми и вялыми. Но уже через один-два дня эти неприятные симптомы сами собой проходили. Почему же так происходит?
Из-за того, что мы привыкаем к высокому атмосферному давлению, живя в городе практически на плоскогорье (для Москвы это в среднем 156 метров над уровнем моря), попадая в горную местность наш организм испытывает стресс.
Все потому, что горный климат – это, прежде всего, пониженное атмосферное давление и более разреженный, чем на уровне моря, воздух. Вопреки распространенному мнению, количество кислорода в воздухе с высотой не меняется, снижается лишь его парциальное давление (напряжение).
То есть, когда мы вдыхаем разреженный воздух, кислород не усваивается так же хорошо, как на низких высотах. В результате количество кислорода, поступающего в организм, снижается – у человека возникает кислородное голодание.
Вот почему приезжая в горы, часто вместо радости от переполняющего легкие чистого воздуха, мы получаем головную боль, тошноту, одышку и сильную усталость даже во время небольшой прогулки.
Кислородное голодание (гипоксия)
– состояние кислородного голодания как всего организма в целом, так и отдельных органов и тканей, вызванное различными факторами: задержкой дыхания, болезненными состояниями, малым содержанием кислорода в атмосфере.
И чем выше и быстрее мы поднимаемся, тем тяжелее могут быть последствия для здоровья. На серьезных высотах возникает риск развития высотной болезни.
Какие бывают высоты:
- до 1500 метров – Низкие высоты (даже при напряженной работе нет физиологических изменений);
- 1500-2500 метров – промежуточные (заметны физиологические изменения, насыщение крови кислородом менее 90 процентов (норма), вероятность горной болезни невелика);
- 2500-3500 метров – большие высоты (горная болезнь развивается при быстром подъеме);
- 3500-5800 метров – очень большие высоты (часто развивается горная болезнь, насыщение крови кислородом менее 90 процентов, значительная гипоксемия (снижение концентрации кислорода в крови при нагрузке);
- свыше 5800 метров – экстремальные высоты (выраженная гипоксемия в покое, прогрессирующее ухудшение, несмотря на максимальную акклиматизацию, постоянное нахождение на таких высотах невозможно).
Высотная болезнь
– болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием из-за понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Возникает высоко в горах, начиная примерно с 2000 метров и выше.
На Эверест без кислорода
Самая высокая вершина мира – мечта многих альпинистов. Осознание непокоренной громады высотой 8848 метров будоражила умы с начала прошлого века. Однако впервые люди оказались на ее вершине лишь в середине ХХ века – 29 мая 1953 года гора, наконец, покорилась новозеландцу Эдмунду Хиллари и непальскому шерпе Тенцингу Норгею.
Летом 1980 года человек преодолел еще одну преграду – знаменитый итальянский альпинист Райнхольд Мэсснер поднялся на Эверест без вспомогательного кислорода в специальных баллонах, которым пользуются на восхождениях.
Многие профессиональные альпинисты, а также медики обращают внимание на разницу в ощущениях двух восходителей – Норгея и Мэсснера, когда они оказались на вершине.
По воспоминаниям Тенцинга Норгея "сияло солнце, а небо – за всю жизнь я не видел неба синее! Я глядел вниз и узнавал места, памятные по прошлым экспедициям… Со всех сторон вокруг нас были великие Гималаи… Никогда еще я не видел такого зрелища и никогда не увижу больше – дикое, прекрасное и ужасное".
А вот воспоминания Мэсснера о той же вершине. "Опускаюсь на снег, от усталости тяжелый, как камень… Но здесь не отдыхают. Я выработан и опустошен до предела… Еще полчаса – и мне конец… Пора уходить. Никакого ощущения величия происходящего. Для этого я слишком утомлен".
Чем же вызвана такая значительная разница в описании своего триумфального восхождения двух альпинистов? Ответ прост – Райнхольд Мэсснер, в отличие от Норгея и Хиллари не дышал кислородом.
Вдох на вершине Эвереста принесет мозгу в три раза меньше кислорода, чем на уровне моря. Именно поэтому большинство альпинистов предпочитают покорять вершины, используя кислородные баллоны.
На восьмитысячниках (вершинах выше 8000 метров) существует так называемая зона смерти – высота, на которой из-за холода и недостатка кислорода человек долго находиться не может.
Многие восходители отмечают, что делать самые простые вещи: завязать ботинки, вскипятить воду или одеться, – становится необычайно сложно.
Больше всего во время кислородного голодания страдает наш мозг. Он использует в 10 раз больше кислорода, чем все остальные части тела вместе взятые. Выше 7500 метров человек получает так мало кислорода, что может произойти нарушение кровотока мозга и его отек.
Отек мозга
– патологический процесс, проявляющийся избыточным накоплением жидкости в клетках головного или спинного мозга и межклеточном пространстве, увеличением объема мозга.
На высоте более 6000 метров мозг страдает настолько, что могут случиться временные приступы помешательства. Замедленная реакция может сменяться возбуждением и даже неадекватным поведением.
Например, опытнейший американский гид и альпинист Скотт Фишер, скорее всего, получив отек мозга, на высоте более 7000 метров просил вызвать ему вертолет для эвакуации. Хотя в нормальном состоянии любой, даже не очень опытный восходитель прекрасно знает, что вертолеты на такую высоту не летают. Этот случай произошел во время печально известного восхождения на Эверест в 1996 году, когда во время шторма на спуске погибли восемь альпинистов.
Эта трагедия получила широкую известность из-за большого количества погибших альпинистов. Жертвами восхождения 11 мая 1996 года стали 8 человек, в том числе двое гидов. В тот день на вершину одновременно поднимались несколько коммерческих экспедиций. Участники таких экспедиций платят деньги гидам, а те в свою очередь обеспечивают максимальную безопасность и бытовой комфорт своим клиентам на маршруте.
Большинство участников восхождения 1996 года не были профессиональными альпинистами и сильно зависели от вспомогательного кислорода в баллонах. По различным свидетельствам в тот день на штурм вершины одновременно вышли 34 человека, что значительно затянуло время подъема. В итоге последний альпинист поднялся на вершину после 16:00. Критическим временем подъема считается 13:00, после этого времени гиды обязаны повернуть клиентов назад, чтобы успеть спуститься пока светло. 20 лет назад ни один из двух гидов не дал вовремя такого распоряжения.
Из-за позднего подъема у многих участников не осталось кислорода на спуск, во время которого на гору обрушился сильнейший ураган. В итоге после полуночи многие альпинисты все еще оставались на склоне горы. Без кислорода и из-за плохой видимости они не могли найти дорогу до лагеря. Некоторых из них в одиночку спас профессиональный альпинист Анатолий Букреев. Восемь человек умерли на горе из-за переохлаждения и отсутствия кислорода.
Прыжок из стратосферы
Стратосфера – это слой атмосферы, который располагается на высоте от 11000 до 50000 метров. Именно в стратосфере располагается слой, который определяет верхний предел жизни в биосфере. Иными словами, выше этой точки никакие живые организмы выжить не могут.
14 октября 2012 года австрийский парашютист Феликс Баумгартнер совершил прыжок из стратосферы.
Он установил рекорд по высоте прыжка, расстоянию, которое он преодолел в свободном падении (более 36000 метров), а также стал первым человеком, которому удалось преодолеть звуковой барьер без транспортного средства.
Стратостат поднял Баумгартнера в герметизированной капсуле на высоту почти 39000 метров. Одна из главных сложностей такого прыжка состояла в том, что человек вынужден долго находиться выше линии Армстронга на высоте около 19000 метров.
На такой высоте атмосферное давление составляет всего 47 миллиметров ртутного столба, а вода кипит при 37 градусах Цельсия. Разгерметизация на высоте выше 18900 метров приводит к закипанию крови.
Из-за этих сложных условий Баумгартнер был экипирован как космонавт. Вместе со снаряжением он весил 118 килограммов. Его скафандр имел систему подачи кислорода, высотометр, а также стекло шлема с подогревом и сильным затемнением для защиты от ультрафиолета.
О горном воздухе и акклиматизации
И все-таки наш организм может приспособиться к очень непростым условиям, в том числе и к высокогорью. Для того чтобы находиться на высоте больше 2500-3000 метров без серьезных последствий, обычному человеку требуется от одного до четырех дней акклиматизации.
Что касается высот больше 5000 метров, то нормально приспособиться к ним практически невозможно, поэтому находиться на них можно лишь ограниченное время. Организм на таких высотах не способен отдыхать и восстанавливаться.
Можно ли снизить риск для здоровья при нахождении на высоте и как это сделать? Как правило, все проблемы со здоровьем в горах начинаются из-за недостаточной или неправильной подготовки организма, а именно недостатка акклиматизации.
Акклиматизация
– это сумма приспособительно-компенсаторных реакций организма, в результате которых поддерживается хорошее общее состояние, сохраняется вес, нормальная работоспособность и психологическое состояние.
Многие медики и альпинисты считают, что лучше всего приспособиться к высоте можно, если набирать высоту постепенно – делать несколько подъемов, достигая все большей высоты, а затем спускаться и отдыхать как можно ниже.
Представим себе ситуацию: путешественник, решивший покорить Эльбрус – самую высокую вершину в Европе, начинает свое путешествие из Москвы со 156 метров над уровнем моря. И за четыре дня оказывается на 5642 метров.
И хотя адаптация к высоте заложена в нас генетически, такому нерадивому альпинисту грозит несколько дней учащенного сердцебиения, бессонницы и головных болей. А вот у альпиниста, который заложит на восхождение хотя бы неделю, эти проблемы сведутся к минимуму.
В то время как у жителя горных районов Кабардино-Балкарии их не будет вообще. В крови горцев от рождения больше эритроцитов (красных кровяных телец), а емкость легких в среднем на два литра больше.
Как обезопасить себя в горах при катании или походе
- Постепенно набирать высоту и избегать резкого перепада высот;
- При плохом самочувствии сокращать время катания или ходьбы, делать больше остановок для отдыха, пить теплый чай;
- Из-за высокого ультрафиолетового излучения можно получить ожог сетчатки. Чтобы этого избежать в горах нужно использовать солнцезащитные очки и головной убор;
- Бороться с кислородным голоданием помогают бананы, шоколад, мюсли, крупы и орехи;
- Спиртные напитки на высоте употреблять не стоит – они усиливают обезвоживание организма и усугубляют недостаток кислорода.
Еще один интересный и, на первый взгляд, очевидный факт – в горах человек двигается значительно медленнее, чем на равнине. В обычной жизни мы ходим со скоростью примерно 5 километров в час. Это значит, что расстояние в километр преодолевается нами за 12 минут.
Чтобы подняться на вершину Эльбруса (5642 метров), начав свой путь с высоты 3800 метров, здоровому акклиматизированному человеку в среднем потребуется около 12 часов. То есть скорость упадет до 130 метров в час по сравнению с обычной.
Сравнив эти цифры, нетрудно понять насколько серьезно высота влияет на наш организм.
Почему чем выше, тем холоднее
Даже те, кто ни разу не был в горах, знают еще одну особенность горного воздуха – чем выше, тем холоднее. Почему же так происходит, ведь ближе к солнцу воздух, наоборот, должен сильнее прогреваться.
Все дело в том, что тепло мы чувствуем не от воздуха, он нагревается очень плохо, а от поверхности земли. То есть луч солнца идет сверху, сквозь воздух и не нагревает его.
А земля или вода принимают этот луч, достаточно быстро нагреваются и отдают тепло вверх, воздуху. Поэтому чем выше от равнины мы находимся, тем меньше тепла от земли получаем.
Инна Лобанова
На самом деле температура в атмосфере Земли изменяется неравномерно
Первые сведения о том, что чем выше человек поднимается над поверхностью Земли, тем ниже становится температура воздуха, люди получили еще в древние времена, когда взбирались на высокие горы. Со временем эта информация подтвердилась: первые аэронавты, совершавшие полеты на воздушных шарах, тоже отмечали линейную зависимость между ростом высоты и падением температуры. Наверное, именно поэтому у многих из нас сложилось представление о том, что чем дальше от поверхности планеты находится наблюдатель, тем холоднее воздушное пространство вокруг него, и это длится до тех пор, пока наблюдатель не достигнет открытого космоса, в котором царит вечный холод. Тем не менее это представление - не более чем миф.
Для того чтобы убедится в этом, я предлагаю вам совершить воображаемое путешествие от поверхности Земли до самых верхних границ ее воздушной оболочки. Представьте, что вы сели в корзину воздушного шара жарким летним днем, когда температура воздуха у поверхности Земли достигала отметки 30 °С, проверили все оборудование и отправились в воздушное путешествие. При этом вы как настоящий ученый не забываете поглядывать на имеющийся в гондоле термометр, который измеряет температуру воздуха. Каковы же будут его показания?
Напомню, что первый слой атмосферы, который вам предстоит пересечь, называется…
Тропосфера
В этом слое воздушная оболочка нашей планеты имеет максимальную плотность возле самой поверхности Земли, которая убывает по мере удаления объекта от таковой. В связи с этим температура действительно начинает падать. Если вы через каждые сто метров будете смотреть на показания термометра, то, наверное, сразу обнаружите интересную закономерность – температура уменьшается ровно на 0,65 °С. Таким образом, уже около верхней границы тропосферы, то есть на высоте в 10 км, она может упасть до –56 °С. И это только в умеренных широтах, на экваторе, где тропосфера простирается до высоты в 18 км, путешественник может наблюдать падение температуры до –70°С. Это весьма близко к абсолютному минимуму температуры на земной поверхности, зарегистрированному в 1983 году в Антарктиде, – тогда термометр показал –89,6 °С.
Тем не менее вы уже приблизились к тропопаузе – слою в 2–3 км, который является верхней границей тропосферы. Здесь падение температуры останавливается: при путешествии через тропопаузу термометр все время показывает те самые –56 или –70 °С. То есть на протяжении трех километров температура не падает и не повышается. Ну а дальше вам нужно пересесть на стратостат и продолжить свое путешествие. Перед вами открывается новый слой воздушной оболочки нашей планеты, который называется…
Стратосфера
В этом слое воздух уже настолько разреженный, что им практически невозможно дышать. А вот с температурой происходят интересные вещи. Первые 20–25 км она не изменяется, оставаясь такой же, какой была при достижении верхней границы предыдущего слоя. А вот дальше следует резкий скачок, и к высоте в 40 км становится достаточно тепло – термометр показывает 0 °С. Таковой температура остается и следующие 10 км, до верхней границы этого слоя, который называется стратопаузой.
Чем можно объяснить этот неожиданный температурный скачок? Дело в том, что на указанном участке газы, составляющие воздух, подвергаются постоянным атакам ультрафиолетового излучения, которые запускают различные химические реакции. Одна из них нам хорошо известна – это превращение кислорода в озон, благодаря чему формируется озоновый слой, защищающий Землю от того самого ультрафиолетового излучения. Все эти реакции экзотермические, то есть при их протекании в окружающее пространство выделяется энергия в виде тепла. Это тепло и согревает верхние слои стратосферы.
Однако ваш стратостат стремится все выше и выше, и вот на высоте в 50 км вы достигли уже следующего атмосферного слоя, который называется…
Мезосфера
Здесь вам нужно пересесть на летательный аппарат, предназначенный для суборбитальных полетов, и продолжить свое путешествие. Этот слой интересен тем, что именно в нем рождаются красивые серебристые облака, которые иногда можно наблюдать и с поверхности Земли. Однако, любуясь этим прекрасным явлением природы, не забывайте при этом поглядывать на термометр. И тут вы увидите, что в этом слое с температурой происходят не менее удивительные приключения.
Первые 10 км она незначительно растет и может достигать значений от 0,5 до 1 °С. Это все еще сказывается эффект от экзотермических реакций, происходящих в предшествующем слое.
А вот дальше, на высоте в 60 км, действие данного эффекта заканчивается, и происходит резкое падение температуры – термометр показывает –90 °С. Но это еще не предел, на высоте в 90 км, то есть в районе верхней границы мезосферы, температура может упасть до –100 °С, а то и ниже. Именно здесь был зарегистрирован абсолютный атмосферный минимум –225 градусов ниже нуля.
Подобное падение температуры объясняется тем, что воздух в мезосфере уже настолько разрежен, что солнечные лучи, проходя через эту область, просто не успевают передавать свою энергию достаточно редким молекулам газов. А расположенный ниже озоновый слой, весьма интенсивно поглощает солнечную радиацию, но при этом совсем не отражает ее. Так что нагреваться в мезосфере просто нечему – отсюда и такие низкие температуры.
Однако на высоте в 90 км мезосфера заканчивается. Дальше ваше путешествие может быть продолжено только на космическом корабле. На нем вы попадете в последний слой атмосферы, где температуры еще отличаются от таковых в открытом космосе. И называется он…
Термосфера
Такое название эта область нашей воздушной оболочки носит не зря – здесь температура начинает резко повышаться. На высоте в 300 км термометр показывает уже 1700 °С. Дальше, до самой верхней границы этого слоя, который лежит на высоте в 800 км, температура увеличивается уже незначительно, однако, согласитесь, путешествовать через термосферу достаточно жарко! Причиной столь резкого повышение температуры является ионизация атомов атмосферных газов, при которой выделяется энергия, а также так называемое джоулево тепло, создаваемое электрическими токами магнитосферы. Кстати, именно вышеупомянутая ионизация газов приводит к таким красивым и величественным явлениям природы, как полярные сияния.
Собственно говоря, у верхней границы термосферы ваше путешествие завершается – дальше идет слой под названием экзосфера, в котором происходит утечка частиц в межпланетное пространство, поэтому температура там практически не отличается от таковой в открытом космосе. Можно возвращаться обратно на Землю – больше никаких интересных явлений, связанных с изменением температуры, вы не увидите.
Таким образом, каждый, кто совершит подобное путешествие, сможет сам убедиться в том, что представление о линейном падении температуры при росте высоты справедливо только для самого нижнего слоя атмосферы. Дальше температура меняется зигзагообразно – сначала резко повышается, потом также резко падает, после снова растет и затем опять падает. Конечно, сейчас подобные путешествия невозможны, однако со временем, когда будет создано, например, такое устройство, как космический лифт, любой желающий сможет на собственном опыте убедиться в том, что при росте высоты температура в атмосфере изменяется весьма неравномерно.
Давление воздуха на вершине горы Фудзи (высота - 3782 м) составляет 2/3 от атмосферного давления над уровнем моря.
В низменностях атмосфера имеет большую плотность. На возвышенностях она более разрежена, и давление воздуха здесь ниже. Поднимающийся вверх воздух, нагретый излучением от поверхности, увеличивается в объеме и охлаждается при попадании его в область низкого атмосферного давления - этот процесс известен как адиабатное охлаждение.
Обычно воздух охлаждается примерно на 10 °С с каждыми 1000 м высоты. На вершине горы высотой 2000 м воздух примерно на 20 °С холоднее, чем над уровнем моря. Когда в восходящий поток воздуха попадают облака, то степень его охлаждения будет на половину меньше, чем у безоблачной воздушной массы. В среднем для всей тропосферы температура уменьшается примерно на 7 °С с каждыми 1000 м высоты.
Выше - значит холоднее
Солнечное излучение проходит через атмосферу, нагревая поверхность Земли. Затем инфракрасное излучение от поверхности нагревает нижний слой атмосферы. Как показано на рисунке, слой С нагревается теплом с поверхности, а затем излучает свое тепло как вверх, так и вниз. Следующий за ним слой В нагревается теплом, выделяемым слоем С. В свою очередь слой В выделяет тепло, нагревая атмосферу над собой и под собой.
Но при этом часть тепла теряется, и верхние слои получают лишь малую его часть. Так как на большой высоте атмосфера более разрежена, то поднимающийся воздух охлаждается и увеличивается в объеме (так называемое адиабатное охлаждение).
В течение дня температура на равнине колеблется сильнее, чем на вершине горы. В январе температура на равнине изменяется в среднем на 10 °С. При подъеме в гору амплитуда колебаний температуры падает до 6 °С. На вершине горы температура изменяется только на 1 °С.
Направление нагревания
График на рисунке справа показывает изменения температуры от поверхности до высоты примерно 50 км. На верхней границе тропосферы, которая называется тропопаузой (примерно в 12 км над уровнем поверхности), температура начинает расти. В стратосферу дополнительное тепло привносит озоновый слой. Он поглощает вредное ультрафиолетовое излучение солнца, и энергия ультрафиолетовых лучей при этом нагревает стратосферу.
Вообще странно, конечно, согласитесь. Ведь чем выше, тем ближе к светилу. И все мы из курса физики знаем, что теплый воздух поднимается вверх от земли и расположен гораздо выше холодного. Но как только вы идете в поход по горам, понимаете: здесь что-то не так. Чем ближе к вершине, тем холоднее.
Дело в том, что температура воздуха в горах зависит совершенно от других причин. Ближе к земле – теплее не от воздуха, а от самой земли. Сейчас попытаемся объяснить.
Сам по себе воздух нагревается очень плохо, не зависимо от того, где он находится: выше от земли или ближе к ней. Говоря языком физики, теплопроводность воздуха – низкая. То есть луч солнца идет сверху, сквозь воздух и…практически ничего с ним не делает. Воздух не нагревается. А вот земля или вода (если луч падает на водоем) как раз принимает этот луч, вбирает в себя, достаточно быстро нагревается сама и… отдает тепло вверх, воздуху.
Так что: где теперь, по-вашему, должно быть теплее? То-то же. Около пятнадцати километров прогревает собой нагретая солнцем земля, отдавая энергию воздуху. Вот и получается: чем дальше, выше от поверхности планеты, тем воздух холоднее.
А в горах-то воздух и вовсе разреженный. А разреженный воздух, как мы знаем, передает еще меньше тепла, такое уж у него свойство благодаря пониженной плотности. Ведь что такое плотность? Количество молекул на единицу объема. Чем молекул меньше, тем меньше их участвует в процессе передачи тепла.
Исследователи подсчитали, как же именно понижается температура воздуха при удалении от поверхности земли: через каждый километр вверх – минус шесть градусов по Цельсию.
«А горы? - спросите вы. - Ведь горы тоже имеют поверхность, и она тоже может нагреваться и отдавать тепло». Может, несомненно. Но, во-первых, как мы уже поняли, плотность воздуха в горах невысока. Да и потом: гора – это склон. Луч солнца падает не перпендикулярно, как на равнину или на озеро-море. А значит, и прогревает поверхность не настолько хорошо. Ну, и еще один фактор, мешающий теплу в горах, - это снег на вершинах.
Вы можете посмотреть комментарии или написать свой.
Вроде бы через каждые 15 метров становится труднее дышать, поскольку молекулы воздуха становятся разреженнее, и кислорода меньше, к тому же атмосферное давление повышается. Поэтому людям с перепадами давления не рекомендуется покорять горные вершины, а альпинисты на высоте около 2000 метров используют кислородные маски.
Это связано с тем, что при отделении от земной поверхности понижается плотность воздуха - его давление. Содержание кислорода в горном воздухе в разы меньше. Человек пытается все чаще и глубже вдыхать, но кислорода попадает меньше. Дыхание учащается, также учащается и сердцебиение. Вы стараетесь дышать глубже, чтобы захватить в легкие побольше воздуха, но насытить кислородом лгкие не удатся. Нужно несколько дней для нормальной адаптации организма в горах.
Почему тяжело дышать в горах, есть две версии. Первая - чем дальше от уровня моря, и чем выше в горы, тем меньше становится содержание кислорода в воздухе. И второе - в горах вообще воздух более разреженный, то есть там и в целом концентрация воздуха меньше, чем внизу. Что в общем не меняет сути. В общем, горный воздух особенный, организм должен привыкнуть работать в условиях кислородного голодания.
Потому что горы высокие и если у человека не самое здоровое сердце, или просто проблемы с артериальным давлением то находится в горах не рекомендуется в принципе, в горах как правило не хватает воздуха из-за пониженного атмосферного давления.
Точнее сказать, в горах тяжело надышаться. Происходит это потому, что плотность воздуха там тем ниже, чем выше вы находитесь над уровнем моря. Поэтому дышать приходится часто, а надышаться сложно. Выход только один, медленные размеренные движения, хотя можно и кислородный баллон на спину повесить.
Потому что с высотой понижается атмосферное давление.Поэтому в горах очень трудно дышать.
Это обще распространенное заблуждение, что якобы в горах трудно дышать из-за недостатка кислорода.
Вовсе не из-за этого!
Чем выше, тем больше энергии - солнечной - фотонов.
А накапливает их кислород.
Кислород поставляет энергию во время дыхания - эти самые фотоны.
Потому то и воздух разреженнее, что энергии на атомах больше. Вспомните, чем вещество более нагрето, тем больше оно расширяется. Вот и воздух расширяется.
Так вот представьте - в горах мы дышим более нагретым воздухом - т.е. несущим больше энергии.
Наш организм реагирует соответственно - он ограничивает дыхание и кровообращение, чтобы не перегреть организм. Мы это ощущаем как одышку и слабость сердца.
Вспомните жару. В жару очень трудно дышать.
Не только тяжело дышать, но и голова может болеть, и сердцебиение учащается. И дело не только в физической нагрузке, связанной с восхождением. Чем выше поднимаемся на гору, тем меньше содержание кислорода в воздухе. Поэтому дыхание учащается, чтобы обеспечить организм необходимым количеством кислорода.
В высокогорье атмосферное давление ниже, чем на равнине. Соответственно, воздух разряжен, имеет меньшую плотность, а значит, и меньшую концентрацию кислорода, участвующего в окислительных процессах организма. Нехватка кислорода вызывает гипоксию - кислородное голодание. Симптомами могут быть одышка, учащнное сердцебиение, шум в ушах, головная боль, кашель, нарушение координации, ориентации (следствие недостаточного снабжения кислородом клеток мозга).
В горах,пропорционально высоте, снижается парциальное давление кислорода. То есть, чем выше Вы забредте в горы, тем труднее кислороду попасть в Вашу кровь. У Вас, как у равнинного жителя просто не хватит количества гемоглобина в крови для переноса кислорода ко всем тканям организма. Типичнейшие ощущения равнинника не то что в горах, а даже в среднегорье - тяжесть во всех мышцах, одышка и повышенное сердцебиение. Иногда помутнение сознания и обморок. Единственное противоядие - прожить достаточное количество времени в горах, что бы адаптировались все системы, органы и системы органов к изменившимся условиям. У взрослого и здорового организма это занимает примерно две недели.
Следуя повседневной логике, чем выше от земли, тем температура воздуха должна быть теплее: ведь, с одной стороны, чем выше - тем ближе к Солнцу, а с другой - теплый воздух от земли поднимается вверх.
На самом деле температуру воздуха в горах определяют совсем другие факторы.
Сам по себе воздух обладает очень низкой теплопроводностью, то есть плохо проводит тепло. Поэтому солнечные лучи, проходя через него, не успевают его нагреть. А нагревается воздух на Земле вовсе не от солнечного излучения, а от того, что земная поверхность и водная оболочка Земли поглощают тепло солнечных лучей и затем его излучают. Это тепловое излучение и нагревает воздух.
Тепловое излучение, идущее от Земли, способно прогреть воздух примерно до высоты 15 километров. Чем дальше от поверхности земли, тем температура воздуха ниже. Это происходит, во-первых, потому, что нагретый у земли воздух при удалении от нее быстро охлаждается, а во-вторых, потому, что в верхних слоях атмосферы воздух более разрежен, чем у земли. Чем ниже плотность воздуха, тем меньше передается тепла. Образно это можно объяснить так: чем выше плотность воздуха, тем больше молекул в единице объема, тем быстрее они двигаются и чаще сталкиваются, а такие столкновения, как и любое трение, вызывают выделение тепла. Чем ниже плотность газа (в нашем случае воздуха), тем хуже он способен проводить тепло.
В среднем, при подъеме на каждые 1000 метров температура воздуха снижается на 6 градусов Цельсия.
Внимательный читатель возразит: но горы тоже могут поглощать солнечное излучение и отдавать его в виде теплового излучения! Все верно, могут. Но не забудьте, что воздух там сильно разреженный, а он, как мы выяснили выше, нагревается очень плохо. Далее, солнечные лучи на поверхность горных склонов всегда падают не отвесно, как на земную поверхность, а под углом. А кроме того, горам мешают прогреваться плотные снеговые шапки, которыми они покрыты, - белый снег попросту отражает солнечные лучи.
Снежные вершины и предгорья
2017-10-06 19:04:56
WindyLight дал правильный ответ. Теплый воздух гор заменяется холодным ветрами
2017-06-28 22:51:42
Почему в летом так холодно?
2017-02-06 16:58:53
Почему солце не гаснет
2016-11-06 19:35:39
Почему в горах всегда солнечно?
2016-10-06 16:24:43
Я думаю, что в горах воздух холодный потому, что если даже бы там изначально не было снега и гора бы нагрелась, то ветры бы сдули тёплый воздух с горы и от тут же бы остыл, а внизу если ветер и сдувает тёплый воздух, то он заменяется другим тёплым, т.к. там весь воздух тёплый, а у горы вокруг неё холодный.
Отрезвитель
2016-04-10 06:49:54
Бредовый ответ. Особенно последний абзац. В горах из-за склона поверхность вообще может быть перпендикулярн лучам солнца. Но это не помогает. Холодно всё равно. Про снег: откуда он взялся изначально? Для того, чтобы отражать свет, он сначала должен был там появиться, а до этого времени должно было быть тепло? И как прогревается воздух от земли до высоты 15 км? Те, кто летал на самолётах, знают, что на высоте 10 км температура -50 градусов.
2016-02-08 22:00:26
зачем такие сложности,по мойму все просто,дело в том что чем выше тем меньше угол падения солнечных лучей на поверхность как в антарктиде или в сибири зимой и не надо людей путать множественными причинами
2015-09-05 15:46:23
как как снег оражает солнечные лучи
2015-09-02 10:27:20
круто, это очень познавательно!
Для того чтобы убедится в этом, я предлагаю вам совершить воображаемое путешествие от поверхности Земли до самых верхних границ ее воздушной оболочки. Представьте, что вы сели в корзину воздушного шара жарким летним днем, когда температура воздуха у поверхности Земли достигала отметки 30 °С, проверили все оборудование и отправились в воздушное путешествие. При этом вы как настоящий ученый не забываете поглядывать на имеющийся в гондоле термометр, который измеряет температуру воздуха. Каковы же будут его показания?
Напомню, что первый слой атмосферы, который вам предстоит пересечь, называется…
В этом слое воздушная оболочка нашей планеты имеет максимальную плотность возле самой поверхности Земли, которая убывает по мере удаления объекта от таковой. В связи с этим температура действительно начинает падать. Если вы через каждые сто метров будете смотреть на показания термометра, то, наверное, сразу обнаружите интересную закономерность – температура уменьшается ровно на 0,65 °С. Таким образом, уже около верхней границы тропосферы, то есть на высоте в 10 км, она может упасть до –56 °С. И это только в умеренных широтах, на экваторе, где тропосфера простирается до высоты в 18 км, путешественник может наблюдать падение температуры до –70°С. Это весьма близко к абсолютному минимуму температуры на земной поверхности, зарегистрированному в 1983 году в Антарктиде, – тогда термометр показал –89,6 °С.
Тем не менее вы уже приблизились к тропопаузе – слою в 2–3 км, который является верхней границей тропосферы. Здесь падение температуры останавливается: при путешествии через тропопаузу термометр все время показывает те самые –56 или –70 °С. То есть на протяжении трех километров температура не падает и не повышается. Ну а дальше вам нужно пересесть на стратостат и продолжить свое путешествие. Перед вами открывается новый слой воздушной оболочки нашей планеты, который называется…
В этом слое воздух уже настолько разреженный, что им практически невозможно дышать. А вот с температурой происходят интересные вещи. Первые 20–25 км она не изменяется, оставаясь такой же, какой была при достижении верхней границы предыдущего слоя. А вот дальше следует резкий скачок, и к высоте в 40 км становится достаточно тепло – термометр показывает 0 °С. Таковой температура остается и следующие 10 км, до верхней границы этого слоя, который называется стратопаузой.
Чем можно объяснить этот неожиданный температурный скачок? Дело в том, что на указанном участке газы, составляющие воздух, подвергаются постоянным атакам ультрафиолетового излучения, которые запускают различные химические реакции. Одна из них нам хорошо известна – это превращение кислорода в озон, благодаря чему формируется озоновый слой, защищающий Землю от того самого ультрафиолетового излучения. Все эти реакции экзотермические, то есть при их протекании в окружающее пространство выделяется энергия в виде тепла. Это тепло и согревает верхние слои стратосферы.
Однако ваш стратостат стремится все выше и выше, и вот на высоте в 50 км вы достигли уже следующего атмосферного слоя, который называется…
Мезосфера
Здесь вам нужно пересесть на летательный аппарат, предназначенный для суборбитальных полетов, и продолжить свое путешествие. Этот слой интересен тем, что именно в нем рождаются красивые серебристые облака, которые иногда можно наблюдать и с поверхности Земли. Однако, любуясь этим прекрасным явлением природы, не забывайте при этом поглядывать на термометр. И тут вы увидите, что в этом слое с температурой происходят не менее удивительные приключения.
Первые 10 км она незначительно растет и может достигать значений от 0,5 до 1 °С. Это все еще сказывается эффект от экзотермических реакций, происходящих в предшествующем слое.
А вот дальше, на высоте в 60 км, действие данного эффекта заканчивается, и происходит резкое падение температуры – термометр показывает –90 °С. Но это еще не предел, на высоте в 90 км, то есть в районе верхней границы мезосферы, температура может упасть до –100 °С, а то и ниже. Именно здесь был зарегистрирован абсолютный атмосферный минимум –225 градусов ниже нуля.
Подобное падение температуры объясняется тем, что воздух в мезосфере уже настолько разрежен, что солнечные лучи, проходя через эту область, просто не успевают передавать свою энергию достаточно редким молекулам газов. А расположенный ниже озоновый слой, весьма интенсивно поглощает солнечную радиацию, но при этом совсем не отражает ее. Так что нагреваться в мезосфере просто нечему – отсюда и такие низкие температуры.
Однако на высоте в 90 км мезосфера заканчивается. Дальше ваше путешествие может быть продолжено только на космическом корабле. На нем вы попадете в последний слой атмосферы, где температуры еще отличаются от таковых в открытом космосе. И называется он…
Такое название эта область нашей воздушной оболочки носит не зря – здесь температура начинает резко повышаться. На высоте в 300 км термометр показывает уже 1700 °С. Дальше, до самой верхней границы этого слоя, который лежит на высоте в 800 км, температура увеличивается уже незначительно, однако, согласитесь, путешествовать через термосферу достаточно жарко! Причиной столь резкого повышение температуры является ионизация атомов атмосферных газов, при которой выделяется энергия, а также так называемое джоулево тепло, создаваемое электрическими токами магнитосферы. Кстати, именно вышеупомянутая ионизация газов приводит к таким красивым и величественным явлениям природы, как полярные сияния.
Собственно говоря, у верхней границы термосферы ваше путешествие завершается – дальше идет слой под названием экзосфера, в котором происходит утечка частиц в межпланетное пространство, поэтому температура там практически не отличается от таковой в открытом космосе. Можно возвращаться обратно на Землю – больше никаких интересных явлений, связанных с изменением температуры, вы не увидите.
Таким образом, каждый, кто совершит подобное путешествие, сможет сам убедиться в том, что представление о линейном падении температуры при росте высоты справедливо только для самого нижнего слоя атмосферы. Дальше температура меняется зигзагообразно – сначала резко повышается, потом также резко падает, после снова растет и затем опять падает. Конечно, сейчас подобные путешествия невозможны, однако со временем, когда будет создано, например, такое устройство, как космический лифт, любой желающий сможет на собственном опыте убедиться в том, что при росте высоты температура в атмосфере изменяется весьма неравномерно.
- Как можно вернуть порчу тому, кто ее сделал
- Нумерология: матрица Пифагора и ваше предназначение по дате рождения Таблица пифагора предсказания
- Как вылечить эпилепсию народными средствами
- Шепотки из Белой магии на любовь мужчины, парня, мужа, на расстоянии, чтобы любимый, муж, мужчина, парень любил, звонил, скучал, пришел, вернулся на фото, растущую луну, в полнолуние, спину: слова, читать