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问题一、高处不胜寒是什么意思？
知乎惯例，先问是不是再问为什么，事实上，高处不一定不胜寒。今天就来谈谈这个问题。
名句“高处不胜寒”出自苏轼的词作[1]，其背后反映的物理现象是大气温度的垂直分布。这个问题是地球物理学研究的重要问题之一，有很多的模型和理论来说明这一个问题。
准静态绝热模型
这一部分内容公式较多，只想看科普的可以略过。
物理上经常使用的最简单的一种模型就是准静态绝热模型。[2]这一模型用来描述大气温度随高度的分布所取的主要近似有两个：其一是气流上升缓慢，视为准静态过程；其二是干燥空气的导热性能有限，可以用绝热过程近似处理。我们设空气分子的数密度为n，其平均摩尔质量为M。我们取一定高度的一层薄空气微元分析：
图一：空气微元的准静态平衡示意图图源：http://baidu.com我们可以得到：
mathrmdP=-
hogmathrmdz ag1
近似将空气视作满足理想气体压强公式：
P=nkT ag2
考虑一个平凡的关系：
ho=frac{nM}{N_A} ag3
我们就很容易得到：
frac{mathrmdP}{mathrmdz}=-frac{Mg}{RT}P ag4
对于绝热模型，我们有方程：
P^{gamma-1}T^{-gamma}=C ag5
于是我们有：
frac{mathrmdP}{mathrmdz}=frac{mathrmdP}{mathrmdT}frac{mathrmdT}{mathrmdz}=frac{gamma}{gamma-1}frac{P}{T}frac{mathrmdT}{mathrmdz} ag6
这个时候，我们就可以得出大气温度梯度随高度的变化公式：
frac{mathrmdT}{mathrmdz}=-frac{gamma-1}gammafrac{Mg}R ag7
代入具体数据gamma=frac75和空气平均摩尔质量29就可以得出这个温度梯度大概是每千米下降10度。该模型虽然不太精确，但是基本反映了大气温度随高度的变化关系。如果我们进一步考虑空气中水蒸气的影响，还可以对模型进行进一步修正。即考虑水的汽化热lambda和气体中水蒸气物质的量
u_g,则有：
-PmathrmdV=C_{vm}mathrmdT+lambdamathrmd
u_g ag8
在这种情况下可以导得饱和绝热温度梯度公式：
frac{mathrmdT}{mathrmdz}=-frac{gamma-1}gamma(frac{Mg}R+frac{lambda}Rfrac{mathrmdalpha}{mathrmdT}) ag9
其中alpha=frac{
u_g}n，这个公式的导出留作有兴趣小伙伴的习题。
实际大气温度随高度分布简介
事实上，大气温度随高度的分布并没有这么简单，我们在地球物理学中根据大气温度随高度的变化规律不同，通常会对大气进行分层，将大气分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层等[3]。
对流层是离我们最近的地方。在对流层下层，也就是离地表两千米左右以下的地方，每百米的温度递减大约在0.3至0,4度左右，但是这一段的温度受地表影响也较大，在夏季晴朗的白昼，由于地面吸热剧烈，这一段的温度梯度可能会达到高于上面模型提到的1度每百米的量级。只有在对流层中上层，这个梯度才会相对稳定，在每百米0.5-0.8度左右的范围内，事实上是低于上述绝热模型结果的。
在对流层的范围内，虽然根据数据来看，绝热模型的数值不一定吻合，但是总体上反映的趋势是没有问题的。这种温度的垂直分布除了会让人感觉“高处不胜寒”，一定程度上会对高山地区植被分布带来影响。以我国名山贺兰山为例[4]：
图二：贺兰山图源：葡萄酒资讯网（www.winesinfo.com）其海拔较高，相对高差大，主峰已进入高山范围，因此山地植被垂直分异明显，带谱比较复杂。按植被型，可划分为4个植被垂直带：山前荒漠与荒漠草原带→山麓与低山草原、灌丛带→中山针叶林带→高山、亚高山灌丛、草甸带。在各垂直带中，有的还可以再划分出2·3个亚带，如草原带中可以划出山麓荒漠草原亚带和中低山典型草原亚带。在针叶林带中，可以划出中山下部温性针叶林亚带和寒温性针叶林亚带。进入亚高山范围（2800-3100m)还可以划分出含高寒灌木的亚高山针叶林亚带。由此形成了多样的植被垂直分布组合。
高处果真不胜寒？
前面提到的是我们较为熟悉的对流层范围，在这个区域内“高处不胜寒”基本上是成立的，但是事实上，这个原理并没有那么想当然，再往高了走，情况就不一样了。《水调歌头》中提到的原句是这样的：“我欲乘风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒。”那么要是真的像东坡居士想象的那样一直往上飞行，会不会越来越冷呢？答案很可能就要存疑了。我们先来看一个大气垂直分层的示意图：
图三：大气的垂直分布图源：http://www.item.btime.com可以看到，情况并非苏大文豪想象的这样。要是继续往上飞，到了平流层就会出现明显的逆温现象，即温度随着高度增加反而增加。而到了中间层，温度又会急剧下降。之后再往上飞，到了热层，温度又会上升，而且高的可怕，不仅不会不胜寒，甚至有被烧熟了的可能。
为什么热层这么热呢？事实上这一层和我们常说的电离层是有很大重合的。在这个层面上，所有波长小于0.2微米左右的太阳紫外辐射都被该层的大气物质所吸收，所以温度会迅速升高。这一层的大气，已经和通常的大气不一样了，不是完全由分子组成，而是充满了大量携带电荷的自由离子，电离层对于无线电传播有着重要的作用。
除了上面的热层，我们可以看见平流层的大气也存在逆温现象。只不过这一层大气虽然存在逆温，但是达到的最高点也在0度左右，没有热层那样可怕。那么平流层的逆温现象又是怎样产生的呢？
事实上，平流层在20公里高度处或者再往上，臭氧含量会显著增加。氧气能吸收大量紫外线形成臭氧：
ce{3O_2->T[hv]2O_3} ag{10}
对紫外线的吸收过程使气温升高，在约50千米高空形成一个暖区。我们根据图示三可以看见，这个温度在平流层顶部将会上升至0度左右。
而事实上，即使在我们熟悉的对流层，虽然总的趋势符合“高处不胜寒”，仍然会出现逆温现象。[5]这种逆温的成因有很多种，常见的原因如下：
首先是空气平流。热空气移动到冷却的表面（可能是水面地面，也可能是气团）上方时，其下面的空气受影响会迅速降温，但是其上面的空气因为距离较远的原因，会降温较少，这个时候变形成了逆温。冬季时候，中纬度地带的沿海地区经常会出现这种现象。
图四：海滨风光图片为原创这是因为，这些地区海陆温差十分显著，海洋上的热空气流向陆地时，就会引发逆温现象。
第二就是高中地理课程的常考点：辐射逆温。辐射逆温的成因用图片很容易说明：
图五：辐射逆温图源：www.1010jiajiao.com从左到右，依次是无逆温、逆温生成、逆温消失的过程。这种逆温一般生成在晴朗的夜晚，入夜后地面辐射迅速减弱，而越靠近地面的空气受地面温度影响越大，造成离地面越近降温越多的现象，于是形成了逆温，上图的（c）中，就是反映了逆温自下而上向高空扩展的过程。而时间继续推移，再往后日出地面温度上升，就造成了（d）的现象，逆温也从下往上渐渐消失了。这种逆温现象的影响高度在几十米到几百米不等，一般来说北半球冬天较夏天更加明显，这是因为冬季夜晚时间更长。
除此之外，还有锋面逆温、地形逆温等现象。冷暖空气相遇形成锋面，而暖空气密度较小，显然就会爬升在冷空气的上方，由于锋面是倾斜的，这种逆温层也呈现出倾斜的状态。
图六：锋面示意图图源：www.qqzhi.com我们通过锋面的示意图很容易看到，逆温只会发生在冷空气一侧的区域。
而地形逆温则多在山谷地区产生，地理题中经常提到的美国洛杉矶逆温现象就是一个典型的例子。我们还是可以看图：
图七：洛杉矶等高线图图源：www.1010jiajiao.com可以看出洛杉矶周围三面环山，处于山谷地带，山坡上的冷空气密度较大，下沉到谷底，而热空气受挤压抬升，就会产生逆温现象。
对流层的逆温现象其实并不是什么好事情。局部大气的下方冷上方热会阻碍对流，在低处聚集大量水汽和污染物、尘埃，极大影响了空气质量。如果这种情况在城市，特别是工业区出现，由于空气中的凝结核很多，非常容易形成烟雾，甚至光化学烟雾，危害人们的健康和安全。
以上就是对大气温度随高度变化的简单介绍，想要更详细了解的小伙伴可以参阅文末的参考文献，进行进一步的了解。
参考^《水调歌头·明月几时有》苏轼^《热学》赵凯华^《现代天气学原理》伍荣生^《贺兰山植物志》朱宗元等^《自然地理学》伍光和
问题二、“高处不胜寒”是什么意思
指官做得越大，越不好与人相处
问题三、“高处不胜寒”是什么意思
苏轼的诗的原意是说越高的地方会越加的寒冷，但是现在这句话是用来形容，人的地位或者能力太高而受到重视的人往往会被别人疏远， "高处不胜寒”现在比喻一些位高权重的人，没有知心的朋友，经常感觉被别人从高高的位置上推下来．简单的说就是，站在高高的地方承受不住那里的风寒．又比喻一个人在技艺或修为上所达到的极高境界。境界越高，能够做伴的人就越少，越会感到孤独与寒冷。
