#02 大氣與溫度

溫度

• 定義:因空氣分子運動相撞而產生的結果
• 熱空氣:空氣分子運動速率增加、分子變熱膨脹，因為體積增加而密度變小
• 冷空氣:空氣分子運動速率降低、分子變熱收縮，因為體積增加而密度變大
• 如果空氣持續冷卻，空氣分子運動速率也會降低，當全部空氣分子停止運動時的溫度稱為絕對零度(0K,讀做零K)
• 實際上，絕對零度現今無法達到
• 最高溫可以無上限，但低溫最低就是絕對零度(因為根據定義，最低溫就是分子停止運動的時候，可是最高溫可以無限上綱)

熱的傳播---傳導、輻射、對流

太陽斜射與緯度分布

氣溫日變化

• 與季節循環相似
• 太陽的直射與斜射會影響地表獲得的能量
• 太陽會經過輻射傳遞熱能至地表，再經過傳導加熱空氣:由於各物質的比熱差異，所以增溫的幅度不一樣

★所以量測氣溫的百葉箱需架設距離地表約1.5公尺處，以避免量測到的氣溫受地表溫度影響太大

★比熱定義:加熱物質使物質上升1℃所需的熱能

風對溫度的效應

• 無風的時候(靜風):熱空氣會停留地表(所以量測溫度時不用地表的溫度)
• 有風的時候:對空氣產生擾動，使溫度得以混合調節

每日的最高溫

• 在正午時是太陽輻射最強的時間，但是最高溫約會是下午2-3點的時候，這和太陽的輻射能量吸收與釋放有關

• 增溫效應原理: 吸收＞放射

夜間冷卻作用

• 大約下午三點過後，由於地球損失的熱能＞白天的日射量，整體氣溫會開始下降
• 輻射冷卻:大氣和地球會因長波輻射而冷卻降溫
• 地表冷卻速度大於空氣，所以靠近地表的空氣溫度較低(冷空氣)，上部空氣溫度較高(暖空氣)，因而形成穩定的大氣型態(逆溫現象!)

*逆溫【這個觀念很重要喔!】

• 定義:溫度隨高度上升而上升(和對流層大氣變化的現象相反!)
• 特性: 是穩定的大氣型態(意思就是不容易有對流出現或產生天氣現象)
• 分類:

1. 輻射逆溫:夜晚時刻，地表大氣急速輻射冷卻而產生的地表低溫
2. 沉降逆溫:中上層空氣塊因下降而體積壓縮，體積壓縮是放熱過程，所以環境周遭溫度會上升，常會伴隨高氣壓中心出現 (根據密度公式D=M/V，當質量不變，體積要變小整體密度才會變大，然後才能下降呀/高氣壓中心的空氣會沉降，以填補一直向相對低氣壓流走的空氣)
3. 鋒面逆溫:當冷暖空氣交會時，因為暖空氣密度較小，會沿著交會處往上爬，所以形成冷空氣在下暖空氣在上的情況
4. 混合逆溫:當底層大氣分布均勻且風速大，再加上相對濕度比上層低時，交界處會容易形成層積雲，成雲是放熱過程，所以周遭溫度會上升

影響溫度的因子

1. 緯度: 地表接收來自太陽的熱能，會因為斜射或直射而有差異，所以越高緯越冷
2. 高度:對流層內溫度隨高度遞減
3. 地形: 夜晚山谷氣溫會較山頂低(因為地面比熱較空氣小，降溫快，形成冷空氣)
4. 海陸分布:陸地比熱較海洋小，升降溫速度快

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