Почему с высотой температура воздуха понижается?

Температура воздуха понижается с высотой из-за особенностей распределения тепла в атмосфере и физических процессов, происходящих в ней.

Главная причина — это то, что основным источником тепла для атмосферы служит поверхность Земли, а не прямое солнечное излучение. Когда солнечные лучи достигают Земли, они нагревают её поверхность. Уже от нагретой поверхности воздух получает тепло — в основном за счёт теплопередачи и теплового излучения. Таким образом, самый тёплый воздух находится у самой поверхности Земли.

По мере подъёма вверх от поверхности происходит следующее:

1. Уменьшается давление. На больших высотах давление ниже, а при понижении давления воздух расширяется. При расширении он охлаждается — это называется адиабатическое охлаждение. То есть воздух теряет температуру просто за счёт расширения, без потери тепловой энергии во внешнюю среду.

2. Меньше тепла от поверхности. Чем выше, тем слабее влияние нагретой земной поверхности. Воздух получает меньше тепла снизу, а собственных источников нагрева в верхних слоях атмосферы практически нет.

3. Плотность воздуха уменьшается. Разреженный воздух хуже удерживает тепло, поэтому в более высоких слоях атмосферы тепло теряется быстрее.

Эти процессы особенно характерны для тропосферы — нижнего слоя атмосферы, который простирается примерно до 10–12 км в высоту. В ней температура убывает примерно на 6,5 °C на каждый километр подъёма.

Именно поэтому, поднимаясь в горы или летая на самолёте, мы ощущаем, что становится значительно холоднее.