Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi il fait plus froid au sommet d'une montagne ? Les sommets et les hautes terres sont généralement plus frais que l'air des plaines ou du niveau de la mer. Plus un lieu est élevé, plus l'air y est froid. L'air au sommet d'une montagne devrait être plus chaud puisqu'il est plus proche du soleil. Alors pourquoi fait-il plus froid au sommet d'une montagne ?
Selon la loi de la gravitation universelle de Newton , l'intensité de la force gravitationnelle exercée par la Terre sur un lieu est inversement proportionnelle au carré de la distance entre le centre de la Terre et ce lieu. Ainsi, plus un lieu est éloigné du centre de la Terre, plus la force gravitationnelle terrestre qui s'y exerce est faible. Autrement dit, plus un lieu est élevé au-dessus du niveau de la mer, plus la force gravitationnelle terrestre qui s'y exerce est faible. Par conséquent, la force gravitationnelle terrestre sur un lieu proche du niveau de la mer ou en plaine est plus importante que sur un plateau ou au sommet d'une montagne.
Outre le fait qu'elle attire les fruits vers le sol et que nous, les humains, continuons à parcourir la surface de la Terre 😉, la force gravitationnelle terrestre attire également l'air, le maintenant ainsi près de la surface terrestre. Plus la force gravitationnelle est importante, plus l'air est attiré, et inversement. La force gravitationnelle est donc plus forte au niveau de la mer, ce qui explique la plus grande quantité d'air à cette altitude. À l'inverse, la force gravitationnelle est plus faible au sommet d'une montagne, ce qui explique la moindre quantité d'air au sommet.
L'air est composé de molécules de gaz en mouvement constant à une certaine vitesse. Chaque molécule de gaz en mouvement possède une énergie cinétique. Plus la quantité d'air est importante, plus son énergie cinétique est élevée. Plus les molécules d'air se déplacent rapidement, plus leur énergie cinétique est importante. Il y a moins d'air au sommet d'une montagne, donc son énergie cinétique est plus faible. Inversement, il y a plus d'air au niveau de la mer, donc son énergie cinétique est plus élevée.
Essayez de faire heurter vos mains. Que ressentez-vous ? Vos mains sont chaudes au moment du choc. Lorsqu'elles bougent, elles possèdent de l'énergie cinétique. Cette énergie cinétique dépend de la vitesse de vos mains et de leur masse. Plus vos mains se déplacent vite avant le choc, plus elles seront chaudes. Ainsi, la quantité d'énergie cinétique détermine la sensation de chaud ou de froid. Il en va de même pour les molécules de gaz ou d'air. Les molécules de gaz ont une masse et, lorsqu'elles se déplacent à une certaine vitesse, elles possèdent de l'énergie cinétique. La quantité d'énergie cinétique détermine la quantité de chaleur produite lors de la collision des molécules de gaz.
L'air au sommet d'une montagne possède moins d'énergie cinétique, donc la chaleur dégagée lors des collisions entre molécules de gaz est minimale. À l'inverse, l'air près du niveau de la mer possède une énergie cinétique plus élevée, donc la chaleur dégagée lors des collisions entre molécules de gaz est plus importante. De plus, si le nombre de molécules de gaz est faible, la probabilité de collision est également faible. Inversement, si le nombre de molécules de gaz est élevé, la probabilité de collision est plus importante. Le nombre de collisions entre molécules détermine également la quantité de chaleur dégagée.
