Вам понадобится
  • Учебник по физике, бойлер водяной.
Инструкция
1
Причитайте в учебнике по физике о том, как меняется давление жидкости при погружении вглубь нее. Как известно, давление жидкости у дна гораздо больше, чем у поверхности. Данный закон называется законом Паскаля. Он гласит о том, что давление жидкости равно произведению ее плотности, ускорения свободного падения и глубины погружения. Это означает, что чем больше глубина, тем больше давление. Данный эффект обосновывается лишь тем, что нижние слои жидкости испытывают на себе тяжесть всех верхних слоев. Соответственно, чем ниже слой, тем больший вес ему приходится удерживать.
2
Обратите внимание, что в случае воздушной атмосферы ситуация аналогична. Ведь всю атмосферу Земли можно представить как огромный резервуар, наполненный воздухом, дном которого является поверхность Земли. Воздушные слои, расположенные ближе к поверхности Земли, испытывают на себе давление всех верхних слоев. Это и обуславливает тот факт, что давление воздуха при увеличении высоты уменьшается.
3
Если у вас дома есть какой-нибудь водяной бойлер или что-то аналогичное (большой чайник), то попробуйте провести следующий эксперимент. Включите обогрев воды бойлера и, касаясь рукой его стенок, наблюдайте за тем, в каких местах вода нагревается раньше. Вы обнаружите, что нагревание происходит по направлению сверху вниз. То есть сначала нагреваются верхние слои воды, потом тепло распространяется все ниже и ниже. Причем процесс нагревания будет распространяться таким образом независимо от того, в какой части бойлера находится нагревательный элемент.
4
Теперь представьте себе, что вся атмосфера Земли также представляет собой огромный бойлер, содержимое которого нагревается. По тому же принципу горячие слои воздуха поднимаются вверх, а им на смену опускаются более холодные и тяжелые слои. Данный процесс теплообмена в физике называется конвекцией.
5
Заметьте, однако, что в случае с атмосферой есть некоторые отличия. Всем известно, что у потолка в комнате всегда жарче, чем у пола. Но и так же известно, что воздух у облаков гораздо холоднее, чем у поверхности Земли. Данное противоречие обусловлено тем, что конвекция в масштабах атмосферы проходит слишком медленно. Теплый воздух нагревается поверхностью Земли. При этом у границ атмосферы имеется поглотитель тепла – холодильник. Таким образом, во-первых, холодный воздух, замещающий теплый у поверхности Земли, слишком быстро нагревается, а во-вторых, теплый воздух, дошедший до границ атмосферы, слишком быстро охлаждается. Это и приводит к указанным, казалось бы, аномалиям.