Oletko koskaan miettinyt, miksi vuoren huipulla on kylmempää? Vuorenhuiput tai ylängöt ovat yleensä viileämpiä kuin alangoilla tai lähellä merenpintaa oleva ilma. Mitä korkeampi paikka on merenpinnan yläpuolella, sitä kylmempää ilma siellä on. Vuoren huipulla olevan ilman pitäisi olla lämpimämpää, koska se on lähempänä aurinkoa. Miksi vuoren huipulla on kylmempää?
Newtonin painovoimalain mukaan Maan painovoiman suuruus tiettyyn paikkaan on kääntäen verrannollinen Maan keskipisteen ja kyseisen paikan välisen etäisyyden neliöön. Mitä kauempana paikka on Maan keskipisteestä, sitä pienempi Maan painovoima on kyseiseen paikkaan. Toisin sanoen, mitä korkeammalla paikka on merenpinnan yläpuolella, sitä pienempi Maan painovoima on kyseiseen paikkaan. Maan painovoima lähellä merenpintaa tai alangolla on siis suurempi kuin Maan painovoima tasangolla tai vuorenhuipulla.
Sen lisäksi, että Maan painovoima vetää hedelmiä putoamaan kohti maata ja ihmisiä, jotta voimme jatkaa vaeltelua maan pinnalla 😉, se vetää myös ilmaa puoleensa, jotta ilma pysyy lähellä maan pintaa. Mitä suurempi Maan painovoima on, sitä enemmän ilmaa vedetään puoleensa, ja päinvastoin, mitä pienempi Maan painovoima on, sitä vähemmän ilmaa vedetään puoleensa. Maan painovoima lähellä merenpintaa on suurempi, joten ilman määrä lähellä merenpintaa on suurempi. Kääntäen, Maan painovoima vuoren huipulla on pienempi, joten ilman määrä vuoren huipulla on pienempi.
Ilma koostuu kaasumolekyyleistä, jotka liikkuvat jatkuvasti tietyllä nopeudella. Jokaisella liikkuvalla kaasumolekyylillä on liike-energiaa. Mitä enemmän ilmaa on, sitä suurempi on liike-energia. Mitä nopeammin ilmamolekyylit liikkuvat, sitä suurempi on liike-energia. Vuoren huipulla on vähemmän ilmaa, joten ilman liike-energia on pienempi. Kääntäen, merenpinnan lähellä on enemmän ilmaa, joten ilman liike-energia on suurempi.
Kokeile törmäyttää käsiäsi. Miltä se tuntuu? Kätesi tuntuvat lämpimiltä törmäyksen aikana. Kun kätesi liikkuvat, niillä on liike-energiaa. Kineettisen energian määrä riippuu käsiesi nopeudesta ja massasta. Mitä nopeammin kätesi liikkuvat ennen törmäystä, sitä lämpimämmät kätesi ovat törmäyksen seurauksena. Kineettisen energian määrä siis määrää, kuinka kuumalta tai kylmältä tunnet olosi. Sama pätee kaasu- tai ilmamolekyyleihin. Kaasumolekyyleillä on massa, ja kun ne liikkuvat tietyllä nopeudella, niillä on liike-energiaa. Kineettisen energian määrä määrää, kuinka paljon lämpöä syntyy, kun kaasumolekyylit törmäävät.
Vuoren huipulla olevalla ilmalla on vähemmän kineettistä energiaa, joten kaasumolekyylien törmäyksissä syntyvä lämpö on myös minimaalinen. Kääntäen merenpinnan lähellä olevalla ilmalla on suurempi kineettistä energiaa, joten kaasumolekyylien törmäyksissä syntyvä lämpö on myös suurempi. Lisäksi, jos kaasumolekyylien lukumäärä on pieni, törmäyksen todennäköisyys on myös pieni. Jos kaasumolekyylien lukumäärä on suuri, törmäyksen todennäköisyys on suurempi. Molekyylien välisten törmäysten määrä määrää myös syntyvän lämmön määrän.
