Почему тропопауза находится на большей высоте на экваторе?

Этот сайт говорит, что тропопауза находится на большей высоте на экваторе, потому что:

  1. Гравитационная сила от точки больше ближе к ней и уменьшается с удалением от нее. Поскольку сама Земля шире на экваторе, гравитация на экваторе меньше, что позволяет воздуху достигать больших высот. Полюса находятся ближе к центру гравитации и испытывают большую гравитацию.

  2. Земля вращается со скоростью 24 часа за оборот. Вместе с ней вращается не только земля, но и атмосфера. Молекулы газа на полюсах находятся ближе к этой оси вращения, а вблизи экватора — дальше на большем радиусе. Поэтому воздух на экваторе испытывает большую центробежную силу и движется дальше от Земли.

  3. Ориентация Земли в пространстве позволяет экватору быть ближе к Солнцу. Из-за этой более высокой гравитации атмосфера слегка деформируется по направлению к солнцу, истощая немного больше воздуха с полюсов.

  4. Районы вблизи экватора получают больше солнечного света, чем полюса, что делает их более горячими и менее плотными. Поэтому экваториальные газы достигают больших высот, чтобы оказывать такое же давление, как и на полюсах.

  5. Приливный эффект Луны Как и приливы, гравитация Луны вызывает деформацию атмосферы. Поскольку Луна вращается близко к экватору, толщина экватора увеличивается.

Все эти факторы кажутся правдоподобными, но я не уверен, каковы основные причины. Какие факторы вносят наибольший вклад и в какой степени?

Мне причины 1, 2 и 4 кажутся основными. Действительно ли приливные силы имеют значение? Действительно ли расстояние до Солнца имеет значение? (Кажется смешным, потому что Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли, так что несколько дополнительных тысяч километров вообще не должны иметь значения)

Есть ли какой-либо основной самый большой фактор, который имеет гораздо большее значение, чем другие факторы?

Что вы имеете ввиду под "толще"? Это «атмосфера у поверхности более плотная» или «высота определенного слоя плотности выше над поверхностью»? Я вижу, что любой из них означает то, что имеется в виду.
Я имел в виду высоту конкретного слоя плотности, находящегося выше над поверхностью.
Вы имели в виду высоту тропопаузы. Как правило, воздух на экваторе менее плотный, чем воздух на той же высоте над уровнем моря над полярными районами. Это, кстати, недостающий фактор, объясняющий, почему атмосфера «плотнее» на экваторе (хотя это частично встроено в № 4). № 5, по сути, не является фактором, а № 3 ужасно искажен.
@DavidHammen Ах да, именно это я и имел в виду, спасибо. Я отредактирую вопрос, чтобы сделать его более понятным.
Попробуйте дать оценку вклада этих различных факторов.
См. также Earth Science SE.

Ответы (1)

Есть несколько способов считать атмосферу «более плотной» на экваторе, чем на полюсах. Одно чувство — это масса на единицу площади всего воздуха над головой, от уровня моря до космического пространства, на экваторе и на Северном полюсе. Атмосферное давление на уровне моря, будучи, по сути, потенциальным, в среднем почти постоянно во всем мире, если усреднять его в течение многих лет.

Поскольку атмосферное давление представляет собой вес на единицу площади всего воздуха над головой, те места, где ускорение силы тяжести низкое, должны обязательно поддерживать больше воздуха по массе для достижения того же давления, чем области, где ускорение силы тяжести велико. Гравитационное ускорение на уровне моря немного меньше на экваторе, чем на полюсах, что делает атмосферу на экваторе чуть-чуть «гуще», чем атмосфера над Северным полюсом, примерно на полпроцента.

Это крошечный эффект. Это не то, что люди имеют в виду, когда говорят, что атмосфера плотнее на экваторе. Тропопауза значительно выше над экваториальными областями (точнее, над зоной внутритропической конвергенции, или ITCZ ), чем над полярными областями. Тропопауза может находиться на высоте 20 км над уровнем моря и выше на ВКЗ и всего на 4 км над уровнем моря на полюсах. Граница между тропосферой и стратосферой практически отсутствует на Южном полюсе в некоторые периоды зимы.

Небольшое уменьшение гравитации (включая центробежное ускорение) от полюсов к экватору объясняет лишь небольшую часть этого большого изменения высоты тропосферы. Фактически, из пяти причин, перечисленных в вопросе, ни одна не является первичной. Ключевой причиной достижения максимальной высоты тропопаузы в ВКЗ является общая циркуляция атмосферы, при этом ключевую роль играет сама ВКЗ.

ITCZ - это место, где влажные пассаты северного и южного полушария встречаются на поверхности, поднимаются на большие высоты из-за конвекции и скрытого тепла и, наконец, разделяются, чтобы течь на север и юг около верхней части тропосферы. Именно сильная конвекция и связанные с ней очень сильные грозы, создаваемые этой встречей этих атмосфер, толкают тропопаузу на большие высоты в ITCZ. Тропические циклоны и грозы, вызванные CAPE, в других местах также могут поднять тропосферу на большие высоты, но это временные локальные эффекты по сравнению с ITCZ, охватывающим весь земной шар.

В полярных регионах, как правило, очень мало конвекции, если она вообще есть. Часто они страдают от нисходящего, а не восходящего воздуха, стягивая тропопаузу вниз. Тропопауза также стягивается вниз струйными течениями , особенно полярной струей.

Почему тропопауза находится на большей высоте на экваторе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v