Vi siete mai chiesti perché fa più freddo in cima a una montagna? Le cime delle montagne o gli altipiani sono generalmente più freschi rispetto all'aria nelle pianure o vicino al livello del mare. Più un luogo è in quota, più l'aria è fredda. L'aria in cima a una montagna dovrebbe essere più calda perché è più vicina al sole. Perché fa più freddo in cima a una montagna?
Secondo la legge di gravitazione universale di Newton , l'intensità della forza gravitazionale terrestre su un determinato luogo è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra il centro della Terra e quel luogo. Pertanto, più un luogo è lontano dal centro della Terra, minore sarà la forza gravitazionale terrestre su quel luogo. In altre parole, più un luogo è elevato rispetto al livello del mare, minore sarà la forza gravitazionale terrestre su quel luogo. Quindi, la forza gravitazionale terrestre su un luogo vicino al livello del mare o in pianura è maggiore della forza gravitazionale terrestre su un altopiano o sulla cima di una montagna.
Oltre ad attirare la frutta verso terra e gli esseri umani affinché continuino a vagare sulla superficie terrestre 😉, la forza gravitazionale della Terra attira anche l'aria, mantenendola vicino alla superficie terrestre. Maggiore è la forza gravitazionale della Terra, maggiore è la quantità d'aria attratta; al contrario, minore è la forza gravitazionale della Terra, minore è la quantità d'aria attratta. La forza gravitazionale della Terra è maggiore in prossimità del livello del mare, quindi la quantità d'aria in quella zona è maggiore. Al contrario, la forza gravitazionale della Terra è minore sulla cima di una montagna, quindi la quantità d'aria in cima alla montagna è minore.
L'aria è composta da molecole di gas che si muovono costantemente a una certa velocità. Ogni molecola di gas in movimento possiede energia cinetica. Maggiore è la quantità d'aria, maggiore è l'energia cinetica. Più velocemente si muovono le molecole d'aria, maggiore è l'energia cinetica. In cima a una montagna c'è meno aria, quindi l'energia cinetica dell'aria è inferiore. Al contrario, vicino al livello del mare c'è più aria, quindi l'energia cinetica dell'aria è maggiore.
Provate a far scontrare le mani. Cosa sentite? Le mani si riscaldano quando avviene la collisione. Quando le mani si muovono, possiedono energia cinetica. La quantità di energia cinetica dipende dalla velocità delle mani e dalla loro massa. Più velocemente si muovono le mani prima della collisione, più calde saranno a seguito dell'impatto. Quindi, la quantità di energia cinetica determina la sensazione di caldo o freddo. Lo stesso vale per le molecole di gas o di aria. Le molecole di gas hanno massa e, quando si muovono a una certa velocità, possiedono energia cinetica. La quantità di energia cinetica determina la quantità di calore prodotta quando le molecole di gas si scontrano.
L'aria in cima a una montagna ha meno energia cinetica, quindi anche il calore generato dalla collisione delle molecole di gas è minimo. Al contrario, l'aria vicino al livello del mare ha maggiore energia cinetica, quindi anche il calore generato dalla collisione delle molecole di gas è maggiore. Inoltre, se il numero di molecole di gas è piccolo, anche la probabilità di una collisione è piccola. Se il numero di molecole di gas è grande, la probabilità di una collisione è maggiore. Anche il numero di collisioni tra le molecole determina la quantità di calore generata.
