هل تساءلت يومًا لماذا يكون الجو أبرد على قمم الجبال؟ عادةً ما تكون قمم الجبال أو المرتفعات أبرد من الهواء في الأراضي المنخفضة أو بالقرب من مستوى سطح البحر. فكلما ارتفع مكان ما عن مستوى سطح البحر، زادت برودة الهواء فيه. من المفترض أن يكون الهواء على قمة الجبل أكثر دفئًا لأنه أقرب إلى الشمس. فلماذا إذًا يكون الجو أبرد على قمة الجبل؟
بحسب قانون نيوتن للجاذبية ، تتناسب قوة جاذبية الأرض المؤثرة على موقع ما عكسيًا مع مربع المسافة بين مركز الأرض وهذا الموقع. لذا، كلما ابتعد موقع ما عن مركز الأرض، قلت قوة جاذبية الأرض المؤثرة عليه. بعبارة أخرى، كلما ارتفع موقع ما فوق مستوى سطح البحر، قلت قوة جاذبية الأرض المؤثرة عليه. وبالتالي، تكون قوة جاذبية الأرض على موقع قريب من مستوى سطح البحر أو في الأراضي المنخفضة أكبر من قوة جاذبيتها على هضبة أو قمة جبل.
إضافةً إلى جذب الثمار نحو الأرض، وجذب البشر لنستمر في التجوال على سطحها 😉، تجذب قوة جاذبية الأرض الهواء أيضًا ليبقى قريبًا من سطحها. فكلما زادت قوة جاذبية الأرض، زاد الهواء المسحوب، والعكس صحيح. فعند مستوى سطح البحر، تكون قوة الجاذبية أكبر، وبالتالي تكون كمية الهواء أكبر. وعلى النقيض، تكون قوة الجاذبية عند قمة الجبل أقل، وبالتالي تكون كمية الهواء أقل.
يتكون الهواء من جزيئات غازية تتحرك باستمرار بسرعة معينة. يمتلك كل جزيء غازي متحرك طاقة حركية. كلما زادت كمية الهواء، زادت الطاقة الحركية. وكلما زادت سرعة حركة جزيئات الهواء، زادت الطاقة الحركية. تقل كمية الهواء على قمم الجبال، لذا تكون طاقته الحركية أقل. وعلى العكس، تزداد كمية الهواء بالقرب من مستوى سطح البحر، لذا تكون طاقته الحركية أعلى.
جرّب أن تصطدم يداك. ماذا تشعر؟ ستشعر بدفء يديك عند الاصطدام. عندما تتحرك يداك، تمتلكان طاقة حركية. تعتمد كمية هذه الطاقة الحركية على سرعة يديك وكتلتهما. كلما زادت سرعة حركة يديك قبل الاصطدام، زادت دفئهما نتيجةً لذلك. لذا، تحدد كمية الطاقة الحركية مدى شعورك بالحرارة أو البرودة. وينطبق الأمر نفسه على جزيئات الغاز أو الهواء. تمتلك جزيئات الغاز كتلة، وعندما تتحرك بسرعة معينة، تمتلك طاقة حركية. تحدد كمية الطاقة الحركية مقدار الحرارة المتولدة عند اصطدام جزيئات الغاز.
يمتلك الهواء على قمة الجبل طاقة حركية أقل، لذا تكون الحرارة المتولدة عند تصادم جزيئات الغاز ضئيلة. وعلى النقيض، يمتلك الهواء قرب مستوى سطح البحر طاقة حركية أكبر، لذا تكون الحرارة المتولدة عند تصادم جزيئات الغاز أكبر. علاوة على ذلك، كلما قل عدد جزيئات الغاز، قل احتمال التصادم. وكلما زاد عدد جزيئات الغاز، زاد احتمال التصادم. كما أن عدد التصادمات بين الجزيئات يحدد كمية الحرارة المتولدة.
