Přemýšleli jste někdy, proč je na vrcholu hory chladněji? Vrcholy hor nebo vysočiny jsou obvykle chladnější než vzduch v nížinách nebo blízko hladiny moře. Čím výše je místo nad hladinou moře, tím chladnější je tam vzduch. Vzduch na vrcholu hory by měl být teplejší, protože je blíže ke slunci. Proč je na vrcholu hory chladněji?
Podle Newtonova gravitačního zákona je velikost zemské gravitační síly na dané místo nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi středem Země a tímto místem. Čím dále je tedy místo od středu Země, tím menší je zemská gravitační síla na toto místo. Jinými slovy, čím výše je místo nad hladinou moře, tím menší je zemská gravitační síla na toto místo. Gravitační síla Země na místo blízko hladiny moře nebo v nížinách je tedy větší než gravitační síla Země na náhorní plošině nebo vrcholku hory.
Kromě toho, že zemská gravitační síla táhne ovoce k zemi, táhne i lidi, abychom se nadále toulali po povrchu Země 😉, přitahuje také zemská gravitační síla vzduch, aby zůstal blízko zemského povrchu. Čím větší je zemská gravitační síla, tím více je vzduchu přitahováno, a naopak, čím menší je zemská gravitační síla, tím méně je vzduchu přitahováno. Zemská gravitační síla v místě blízko hladiny moře je větší, takže množství vzduchu blízko hladiny moře je větší. Naopak, zemská gravitační síla na vrcholu hory je menší, takže množství vzduchu na vrcholu hory je menší.
Vzduch se skládá z molekul plynu, které se neustále pohybují určitou rychlostí. Každá pohybující se molekula plynu má kinetickou energii. Čím více vzduchu je v horách, tím větší je kinetická energie. Čím rychleji se molekuly vzduchu pohybují, tím větší je kinetická energie. Na vrcholu hory je méně vzduchu, takže kinetická energie vzduchu je nižší. Naopak v blízkosti hladiny moře je vzduchu více, takže kinetická energie vzduchu je vyšší.
Zkuste se srazit rukama. Co cítíte? Vaše ruce se při srážce zahřívají. Když se vaše ruce pohybují, mají kinetickou energii. Množství kinetické energie závisí na rychlosti vašich rukou a jejich hmotnosti. Čím rychleji se vaše ruce pohybují před srážkou, tím teplejší budou vaše ruce v důsledku srážky. Množství kinetické energie tedy určuje, jak horké nebo studené se cítíte. Totéž platí pro molekuly plynu nebo vzduchu. Molekuly plynu mají hmotnost a když se pohybují určitou rychlostí, mají kinetickou energii. Množství kinetické energie určuje, kolik tepla se vyprodukuje při srážce molekul plynu.
Vzduch na vrcholu hory má menší kinetickou energii, takže teplo generované při srážce molekul plynu je také minimální. Naopak vzduch v blízkosti hladiny moře má větší kinetickou energii, takže teplo generované při srážce molekul plynu je také větší. Navíc, pokud je počet molekul plynu malý, je malá i pravděpodobnost srážky. Pokud je počet molekul plynu velký, je větší i pravděpodobnost srážky. Počet srážek mezi molekulami také určuje množství generovaného tepla.
