Hefur þú einhvern tíma velt því fyrir þér hvers vegna það er kaldara efst á fjalli? Fjallstindi eða hálendi eru yfirleitt kaldari en loftið á láglendi eða nálægt sjávarmáli. Því hærra sem staður er yfir sjávarmáli, því kaldara er loftið þar. Loftið efst á fjalli ætti að vera hlýrra vegna þess að það er nær sólinni. Hvers vegna er kaldara efst á fjalli?
Samkvæmt þyngdarlögmáli Newtons er stærð þyngdarkrafts jarðar á tilteknum stað í öfugu hlutfalli við ferning fjarlægðarinnar milli miðju jarðar og þess staðar. Því lengra sem staður er frá miðju jarðar, því minni er þyngdarkraftur jarðar á þeim stað. Með öðrum orðum, því hærra sem staður er yfir sjávarmáli, því minni er þyngdarkraftur jarðar á þeim stað. Þyngdarkraftur jarðar á stað nálægt sjávarmáli eða á láglendi er því meiri en þyngdarkraftur jarðar á hásléttu eða fjallstindi.
Auk þess að draga ávexti til jarðar, sem togar í mennina svo að við höldum áfram að reika um á yfirborði jarðar 😉, togar þyngdarkraftur jarðar einnig í loft þannig að loftið helst nálægt yfirborði jarðar. Því meiri sem þyngdarkraftur jarðar er, því meira loft er dregið til sín, og öfugt, því minni sem þyngdarkraftur jarðar er, því minna loft er dregið til sín. Þyngdarkraftur jarðar á stað nálægt sjávarmáli er meiri þannig að magn lofts nálægt sjávarmáli er meira. Aftur á móti er þyngdarkraftur jarðar á fjallstindi minni þannig að magn lofts á fjallstindinum er minna.
Loft er samsett úr gassameindum sem eru stöðugt á hreyfingu á ákveðnum hraða. Hver gassameind sem hreyfist hefur hreyfiorku. Því meira loft sem er, því meiri er hreyfiorkan. Því hraðar sem loftsameindirnar hreyfast, því meiri er hreyfiorkan. Það er minna loft efst á fjalli, þannig að hreyfiorka loftsins er minni. Aftur á móti er meira loft nálægt sjávarmáli, þannig að hreyfiorka loftsins er meiri.
Prófaðu að rekast á hendurnar. Hvað finnst þér? Hendurnar þínar verða hlýjar þegar áreksturinn á sér stað. Þegar hendurnar hreyfast hafa þær hreyfiorku. Magn hreyfiorkunnar fer eftir hraða handanna og massa þeirra. Því hraðar sem hendurnar hreyfast áður en þær rekast á, því hlýrri verða hendurnar vegna árekstursins. Þannig að magn hreyfiorkunnar ræður því hversu heitt eða kalt þú finnur fyrir. Hið sama gildir um gas- eða loftsameindir. Gassameindir hafa massa og þegar þær hreyfast á ákveðnum hraða hafa þær hreyfiorku. Magn hreyfiorkunnar ræður því hversu mikill hiti myndast þegar gassameindir rekast á.
Loftið efst í fjalli hefur minni hreyfiorku, þannig að hitinn sem myndast þegar gassameindir rekast saman er einnig lítill. Aftur á móti hefur loft nálægt sjávarmáli meiri hreyfiorku, þannig að hitinn sem myndast þegar gassameindir rekast saman er einnig meiri. Ennfremur, ef fjöldi gassameinda er lítill, eru líkurnar á árekstri einnig litlar. Ef fjöldi gassameinda er mikill, eru líkurnar á árekstri meiri. Fjöldi árekstra milli sameinda ákvarðar einnig magn varma sem myndast.
