Gakken × Asahi Shimbun Kids Net

Tại sao trên núi gần mặt trời mà lại lạnh?

Tại sao trên núi gần mặt trời mà lại lạnh?

Câu trả lời: Bởi vì áp suất không khí càng cao thì áp suất càng thấp.

Nhiệt độ trung bình của Trái đất là khoảng 14℃. 1). Mặt khác, nhiệt độ của vũ trụ là khoảng -170℃. Trái đất nổi trong không gian vũ trụ lạnh giá mà vẫn ấm áp là nhờ chủ yếu vào năng lượng nhận được từ mặt trời. Do đó, có thể bạn sẽ thấy kỳ lạ khi đỉnh núi gần mặt trời lại lạnh hơn chân núi.

Tuy nhiên, ngay cả trên đỉnh núi Phú Sĩ cao nhất Nhật Bản, độ cao cũng chỉ khoảng 3776m. Khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời là khoảng 150 triệu km, nên việc gần hơn khoảng 4km cũng không tạo ra sự khác biệt lớn. Nói cách khác, việc trên núi lạnh không liên quan đến khoảng cách với Mặt trời.

Vậy tại sao càng lên cao trên núi thì càng lạnh? Đó là do áp suất (áp suất khí quyển) giảm xuống.

Trái đất được bao phủ bởi không khí (khí quyển), nhưng càng lên cao, lượng không khí tồn tại ở trên càng ít, do đó áp suất không khí càng thấp (bài viết liên quan "Khi leo lên núi, tại sao không khí lại loãng hơn?). Không khí có đặc tính là khi áp suất giảm thì nhiệt độ cũng giảm, do đó, nhìn trên toàn cầu, nhiệt độ càng cao thì nhiệt độ càng thấp. Nói chung, nhiệt độ giảm 0,6°C khi độ cao tăng 100m. ※1

Ở đây, chúng ta hãy theo dõi sự thay đổi nhiệt độ không khí do năng lượng mặt trời.

Khoảng 30% năng lượng từ mặt trời đến trái đất bị phản xạ, khoảng 70% còn lại đến bề mặt trái đất 2). Khi năng lượng đến bề mặt trái đất được hấp thụ, mặt đất ở đó sẽ nóng lên, và nhiệt độ không khí tiếp xúc với mặt đất cũng tăng lên. Không khí nóng lên sẽ nở ra và tỷ trọng giảm, do đó sẽ bay lên. Khi bay lên, áp suất không khí giảm, do đó thể tích không khí tăng lên và nhiệt độ giảm xuống.

※1 Tuy nhiên, quy luật này chỉ áp dụng cho "tầng đối lưu" có độ cao khoảng 10km. Ở "tầng bình lưu" cao hơn, có "tầng ôzôn" hấp thụ trực tiếp ánh sáng mặt trời để lấy năng lượng, do đó nhiệt độ có thể cao hơn so với những nơi thấp hơn.

※2 Bề mặt Trái đất có nhiều trạng thái khác nhau, tỷ lệ phản xạ năng lượng mặt trời (albedo) cũng thay đổi tùy theo địa điểm và mùa. Ví dụ, khi mặt trời ở vị trí cao, bề mặt biển phản xạ 8~10%, đồng cỏ phản xạ 15~25%, sa mạc phản xạ 20~45% vào vũ trụ. Ngay cả ở vùng tuyết và băng, khi tuyết mới rơi, tỷ lệ phản xạ là 75~90%, khi tuyết ẩm tích tụ, tỷ lệ phản xạ là 40~60%.

Khi áp suất không khí giảm, nhiệt độ cũng giảm, điều này có thể dễ hiểu hơn nếu lấy ví dụ về túi bánh kẹo. Khi mang theo túi bánh kẹo lên núi, đến đỉnh núi, túi sẽ phồng lên. Như vậy, khi không khí di chuyển lên cao đến nơi có áp suất thấp, không khí sẽ nở ra. Nở ra có nghĩa là không khí đã sử dụng năng lượng của mình, vì vậy, trừ khi có thiết bị làm nóng không khí như lửa, nhiệt độ không khí sẽ giảm xuống.

Bài viết được công bố: Tháng 1 năm 2022

Tài liệu tham khảo

1) Bộ Môi trường Nhật Bản "Cơ chế hiệu ứng nhà kính": https://www.env.go.jp/earth/ondanka/stop2008/06-07.pdf

2) Thư viện Quỹ Nhật Bản "Sự thay đổi theo mùa của Albedo":
https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/1999/00862/contents/029.htm

Giám sát: Mitsuharu Oyama

Sinh năm 1957 tại Tokyo. Tốt nghiệp thạc sĩ tại Đại học Công nghệ Tokyo. Từng là giáo viên vật lý tại trường trung học, giám đốc giáo dục tại Ủy ban Giáo dục tỉnh Chiba, hiệu trưởng trường trung học Chosei tỉnh Chiba, hiện là giáo sư tại Khoa Sư phạm Đại học Shumei, phụ trách giảng dạy và thực hành về phương pháp giảng dạy "nghiên cứu toán học và khoa học" và "giờ học tổng hợp". Ông cũng thường xuyên xuất hiện trong các chương trình thí nghiệm khoa học trên truyền hình và các lớp học thí nghiệm khoa học. Ông là cố vấn dự án của Bảo tàng Khoa học Chiba, giám đốc điều hành của Hiệp hội Giáo dục Vật lý Nhật Bản, thành viên của Hiệp hội Giáo dục Khoa học Nhật Bản và Hiệp hội Giáo dục Khoa học Tự nhiên Nhật Bản, thành viên ban biên tập tạp chí "Giáo dục Khoa học Tự nhiên" hàng tháng.

PAGETOP