Почему на горах холоднее, если они ближе к Солнцу

Наш мир настолько многогранен, что порой некоторые явления, на первый взгляд, кажутся удивительными. Но как часто бывает, физика приходит на помощь и объясняет необычные эффекты. К примеру, почему в горах холоднее, хотя они ближе к Солнцу? К тому же многим известно, что теплый воздух стремится вверх. Попробуем разобрать данное явление.
Воздух — плохой проводник
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. А сам высокая гора земли — Эверест — достигает высоты 8.8 километров. Действительно, разница не настолько большая, чтобы был какой-то прирост температуры по сравнению с поверхностью Земли. Но почему же в горах хотя бы не также, как в тропиках?
Первостепенная причина холода на высоте — это особенность излучения Солнца. Большая часть этого потока проходит через атмосферу, а в результате поглощается землей и водой. И уже после этого идет выделение тепла. В результате этого земля греет окружающее пространство. Но воздух является не самым хорошим проводником, из-за чего температура довольно быстро спадает с увеличением высоты.
Также небольшое воздействие на температуру на высоких горах оказывает цвет ландшафта. Например, солнечные батареи специально делают черного цвета, чтобы они поглощали как можно больше солнечной энергии. Горы же, напротив, обычно покрыты белым снегом, который отлично отражает солнечные лучи и не дает накапливаться теплу.
Если у подножия Эвереста градусник покажет около 30 градусов Цельсия, то на его вершине это уже -24 градусов Цельсия. Примерно считается, что температура падает на 1 градус каждые 100 метров высоты. Нагрев пространства происходит до 12-15 км, после чего начинается тропопауза — небольшой участок между тропосферой и стратосферой. Тропопауза получила свое название по причине того, что с изменением высоты, температура практически не меняется в данном участке пространства. Стоит заметить, что тропопауза характерна для всех планет с атмосферой. При этом она располагается всегда одинакова, на высоте, где давление составляет 1/10 от давления на поверхности Земли.
Давление газа
Также холод в горах можно объяснить через уравнение Менделеева-Клапейрона. В нем явно выражена зависимость между давлением, объемом и температурой газа. Итак, мы поднимаемся высоко в горы, как меняются эти параметры? Логично, что давление уменьшается, а, следовательно, газ расширяется.
При увеличении объема он совершает некоторую работу и в результате теряет энергию. В то же время температура газа должна упасть. Это объясняется тем, что энергия определяется как средняя энергия частиц. В итоге получаем крайне холодный воздух, который на границе тропосферы может охладиться до -55 градусов.
В горах было чуть теплее, если бы их поверхность была более темная. Из-за снежных шапок происходит почти полное отражение солнечного излучения. Справедливости ради стоит отметить, что даже небольшое увеличение температуры нивелировалась бы с приходом ночи.
Парниковые газы
Также холод в горах часто связывают с парниковыми газами, образующими некую «шапку», которая мешает уходить теплу. Это такие вещества, как водяной пар, метан, углекислый газ и некоторые другие. Их концентрация падает с ростом высоты, из-за чего температура уменьшается. Почему же тогда холодные потоки не уходят вниз?
Дело опять в давлении, которое заметно выше на поверхности Земли. При его увеличении растет еще и плотность воздуха. Таким образом, холодные потоки сверху не могут «протолкнуть» более плотные массы снизу.
Газы, мешающие уходу тепла, образуют так называемый парниковый эффект. Наиболее наглядно он представлен на Венере. Там плотность атмосферы настолько большая, что температура на поверхности планеты даже больше, чем на Меркурии, который находится ближе к Солнцу.