Dacă aerul cald se ridică, de ce este mai frig în munți?
În troposferă (primul strat al atmosferei, cu o grosime de aproximativ 11 km), temperatura scade cu aproximativ -6,5°C pentru fiecare 1.000 m de creștere a altitudinii: dar de ce, dacă la mare altitudine suntem mai aproape de Soare și aerul cald tinde să se ridice?
Scăderea temperaturii odată cu creșterea altitudinii este rezultatul unei combinații complexe de factori, dintre care putem identifica două elemente principale: variația presiunii și densității aerului în funcție de altitudine și efectul de seră.
1. Presiunea și densitatea aerului
Antonio Groß
Presiunea atmosferică este raportul dintre forța de greutate exercitată de coloana de aer aflată deasupra unei anumite porțiuni a suprafeței pământului și suprafața acelei porțiuni. Practic, presiunea atmosferică reprezintă presiunea exercitată de aerul din atmosferă asupra scoarței terestre.
Presiunea atmosferică scade odată cu creșterea altitudinii, în principal pentru că, cu cât ne ridicăm mai sus, cu atât mai mult se scurtează coloana de aer de deasupra noastră.
Dacă urcăm pe vârful Muntelui Everest, de exemplu, coloana de aer de deasupra noastră este cu 8848 m mai jos decât nivelul mării. Acolo sus, presiunea atmosferică este de aproximativ o treime din cea de la nivelul mării (care este de aproximativ 1013 milibari).
Densitatea aerului scade, de asemenea, odată cu creșterea altitudinii în troposferă. La nivelul mării, aerul tinde să fie mai dens din cauza presiunii atmosferice care comprimă moleculele gazoase.
Dar, pe măsură ce urcă în altitudine, presiunea atmosferică mai mică permite gazelor să se extindă și să ocupe un volum mai mare. Acest fenomen este, de asemenea, cauza dificultăților respiratorii care apar la altitudini de peste 3000 de metri.
Deși procentul de oxigen din atmosferă rămâne constant la 21%, din cauza densității mai mici, aceeași cantitate de aer respirat furnizează mai puțin oxigen.
Pe măsură ce presiunea și densitatea aerului scad, temperatura scade. Acest lucru se datorează faptului că expansiunea gazului necesită energie, care este luată din energia internă a acestuia, ceea ce determină o scădere a temperaturii.
Ca urmare, aerul cald care se deplasează de la sol la altitudini mai mari, unde presiunea atmosferică este mai scăzută, se dilată, pierde energie și se răcește.
Acest proces este cunoscut sub numele de răcire adiabatică, adică o răcire care are loc fără schimb de căldură cu lumea exterioară, și este principala cauză a gradientului termic negativ din troposferă.
Citește și: Linia Kármán: Unde se termină atmosfera Pământului și începe spațiul cosmic
2. Efectul de seră
Creșterea în altitudine nu ne aduce semnificativ mai aproape de Soare. Chiar și la granița cu stratosfera, distanța de 11 km de la sol este complet neglijabilă în comparație cu cei 150 de milioane de km care ne separă de Soare (0,000007%, mai exact).
Prin urmare, creșterea în altitudine are un efect complet neglijabil asupra cantității de energie care provine de la Soare. Contrar a ceea ce s-ar putea crede, cea mai mare parte a căldurii furnizate troposferei vine de jos.
De fapt, o parte din radiația solară absorbită de suprafața Pământului este eliberată în atmosferă sub formă de radiație infraroșie, adică de căldură (lumina infraroșie aparține spectrului electromagnetic, fiind invizibilă ochiului uman însă oamenii o pot simți ca și căldura).
O parte din această cantitate este apoi absorbită de gazele cu efect de seră din troposferă, în timp ce un anumit procent este reflectat înapoi la sol. Această dinamică explică de ce temperaturile au tendința de a fi mai ridicate la altitudini mai mici și, împreună cu scăderea presiunii atmosferice și procesele de creștere adiabatică, contribuie la scăderea temperaturilor odată cu altitudinea.
