Zašto je vrijeme u visočju hladnije?
Mnogi ljudi primjećuju značajnu razliku u temperaturi kada putuju iz obalnih područja ili nizina u planinska područja. Zrak, u početku topao, mijenja se u hladan, čak i hladan, posebno noću i ujutro. Ovaj fenomen nije samo "zato što je blizu planina" ili "zato što ima puno drveća", već je usko povezan s načinom na koji atmosfera funkcionira. Velike nadmorske visine obično imaju niže temperature zbog kombinacije fizike zraka, atmosferskog tlaka, sposobnosti zraka da zadrži toplinu te obrazaca vjetra i vlažnosti. Evo potpunog objašnjenja zašto je vrijeme hladnije na velikim nadmorskim visinama.
1. Što je mjesto više, to je tlak zraka niži
Prvi ključ leži u tlaku zraka. Na razini mora, stupac zraka iznad nas je vrlo gust, pa je tlak visok. Međutim, kako se penjemo više, količina zraka iznad nas se smanjuje, pa se smanjuje i atmosferski tlak. Niži tlak utječe na temperaturu jer zrak postaje "rijedak" (njegova gustoća se smanjuje) i temperatura se lakše mijenja.
U nizinama je zrak gušći, što mu omogućuje učinkovitije pohranjivanje i prijenos topline. Suprotno tome, u planinskim predjelima, rjeđi zrak uzrokuje brži gubitak topline koja se ne zadržava dugo. Zato se, čak i kada sunce jako sja, zrak na vrhovima planina i dalje osjeća hladnim.
2. Adijabatski proces: zrak se širi, a zatim hladi
Najvažnije objašnjenje u meteorologiji za ovaj fenomen je adijabatsko hlađenje. Kako se zrak diže na veću nadmorsku visinu, okolni tlak se smanjuje. Kao rezultat toga, zrak se širi. To širenje zahtijeva energiju; ta se energija uzima iz vlastite unutarnje topline zraka, čime se snižava temperatura zraka.
Ovaj se proces naziva adijabatski jer se događa bez izravne izmjene topline s okolnim okolišem, već zbog promjena tlaka koje uzrokuju promjenu volumena zraka. To je glavni razlog zašto su planinske padine i visoravni općenito hladnije od dolina ili obala, iako se geografski nalaze na istom području.
3. Brzina smanjenja temperature s visinom (gradient temperature)
Postoji često korišteni izraz: temperaturni gradient, što je brzina kojom temperatura zraka opada s porastom nadmorske visine. U prosjeku, temperatura u troposferi (sloju atmosfere u kojem se događaju vremenske prilike) pada za oko 6,5 °C na svakih 1.000 metara nadmorske visine. Ova vrijednost može varirati ovisno o vlažnosti i atmosferskim uvjetima, ali je prilično točan opći pokazatelj.
Na primjer, ako je temperatura u nizinama oko 30°C, tada na nadmorskoj visini od 1.500 metara prosječna temperatura može pasti na oko 20°C ili čak i niže. Nije ni čudo što se planinski gradovi osjećaju hladnije, a vršna područja mogu biti prilično hladna, posebno noću.
4. Zrak je suši i ima manji kapacitet pohranjivanja topline.
Na velikim nadmorskim visinama zrak je često suši (iako su neka planinska područja vlažna zbog česte magle i kiše). Suhi zrak ima važnu karakteristiku: ne zadržava toliko topline kao vlažan zrak . Suprotno tome, vodena para u atmosferi može djelovati poput "pokrivača" koji zadržava toplinu, slično efektu staklenika u malim razmjerima.
Na mnogim lokacijama na velikim nadmorskim visinama, posebno onima daleko od glavnih izvora vodene pare , vlažnost zraka može pasti, što uzrokuje osjećaj nižih temperatura - posebno noću. To također objašnjava zašto neka područja na velikim nadmorskim visinama imaju velike razlike u dnevnim i noćnim temperaturama: dani mogu biti prilično topli zbog sunca, ali noći se mogu brzo ohladiti.
5. Površina zemljišta i vegetacija utječu, ali nisu glavni uzrok.
Ljudi često pretpostavljaju da su visoravni hladni jer imaju „puno drveća“ ili „je tlo drugačije“. Površinski čimbenici igraju ulogu, na primjer:
– Vegetacija može povećati lokalnu vlažnost i pružiti hlad.
– Određena kamenita ili pjeskovita tla brže oslobađaju toplinu noću.
– Doline mogu „zarobiti“ hladan zrak tako da su određena područja kotlina noću vrlo hladna.
Međutim, ovi čimbenici samo pojačavaju ili oblikuju lokalne varijacije. Glavni uzroci ostaju nadmorska visina, tlak zraka i adijabatsko hlađenje.
6. Sunčevo zračenje je jako, ali zrak ostaje hladan.
Na velikim nadmorskim visinama smo bliže suncu po udaljenosti, ali razlika je toliko mala da je nebitna. Ono što je uočljivije jest da je atmosfera iznad nas rjeđa, pa se manje sunčevog zračenja "filtrira". Kao rezultat toga, ljudi mogu osjetiti da su sunčeve zrake intenzivnije, a rizik od opeklina veći.
Ali zašto temperatura zraka ostaje tako niska? Zato što sunčeva svjetlost prvenstveno zagrijava površinu tla, a tlo zatim zagrijava zrak iznad njega. Ako je zrak rijedak i tlak nizak, zagrijavanje zraka je manje učinkovito i toplina se brže gubi. To često rezultira situacijom "jarko sunce, ali hladan zrak", uobičajenom u planinskim područjima.
7. Noć: toplina brzo nestaje (radijacijsko hlađenje)
Najočitija razlika između nizina i visoravni obično se osjeća noću. Na velikim nadmorskim visinama, nakon zalaska sunca, Zemljina površina brzo gubi toplinu infracrvenim zračenjem u atmosferu i svemir. Budući da je zrak rjeđi i često suši, "pokrivač" koji zadržava toplinu je slabiji, što omogućuje brže odlaženje topline. Zbog toga temperature u planinama mogu dramatično pasti u ranim jutarnjim satima.
Vedro nebo pojačava ovaj učinak. Za vedre, bezoblačne noći, temperature u gorju mogu naglo pasti. Suprotno tome, ako je nebo oblačno, oblaci mogu zadržati toplinsko zračenje, čineći noć manje hladnom.
8. Utjecaj vjetra, nagiba i lokalne cirkulacije
Planinska topografija stvara jedinstvene obrasce vjetrova. Tijekom dana, planinske padine izložene suncu zagrijavaju zrak iznad sebe, uzrokujući njegov uspon (dolinski povjetarac). Noću se padine brzo hlade, uzrokujući gušći zrak i strujanje prema dolje (planinski povjetarac). Ovaj protok zraka može nositi hladne zračne mase i pojačati osjećaj hladnoće na velikim nadmorskim visinama.
Nadalje, vrhovi su često izloženi jačim vjetrovima. Vjetar ubrzava oslobađanje topline iz ljudskog tijela konvekcijom, zbog čega se osjećamo hladnije (vjetar hladnoća), iako termometar možda ne pokazuje osobito niske temperature.
Zaključak
Vrijeme na velikim nadmorskim visinama je hladnije prvenstveno zato što nizak tlak zraka uzrokuje širenje i hlađenje zraka dok se diže (adijabatsko hlađenje), uz činjenicu da prosječne temperature padaju s nadmorskom visinom (gradient temperature). Rjeđi, često suši zrak i brzi gubitak topline noću čine planinska područja hladnima do hladnima. Vegetacija, topografija, oblaci i faktori vjetra dodatno doprinose lokalnim temperaturnim varijacijama, ali ostaju pod primarnim utjecajem: nadmorska visina mijenja svojstva zraka i način na koji atmosfera pohranjuje toplinu.
Ako želite, mogu prilagoditi ovaj članak znanstvenijem stilu (s formulom za stopu gradacije i primjerima izračuna) ili popularnijem stilu za školske zadatke.
