คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมบนยอดเขาถึงหนาวกว่า? โดยทั่วไปแล้ว ยอดเขาหรือที่สูงมักจะเย็นกว่าอากาศในที่ราบต่ำหรือใกล้ระดับน้ำทะเล ยิ่งสถานที่นั้นอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลมากเท่าไหร่ อากาศก็จะยิ่งเย็นลงเท่านั้น อากาศบนยอดเขาควรจะอุ่นกว่าเพราะอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า ทำไมบนยอดเขาถึงหนาวกว่าล่ะ?
เมนู กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันขนาดของแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งนั้นแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างศูนย์กลางโลกกับตำแหน่งนั้น ดังนั้น ยิ่งตำแหน่งใดอยู่ห่างจากศูนย์กลางโลกมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อตำแหน่งนั้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งตำแหน่งใดอยู่สูงจากระดับน้ำทะเลมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อตำแหน่งนั้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ดังนั้น แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อตำแหน่งใกล้ระดับน้ำทะเลหรือในที่ราบต่ำจึงมากกว่าแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อที่สูงหรือบนยอดเขา
นอกจากจะดึงผลไม้ให้ร่วงลงสู่พื้นและดึงมนุษย์ให้เดินไปมาบนพื้นผิวโลกแล้ว 😉 แรงโน้มถ่วงของโลกยังดึงอากาศให้อยู่ใกล้พื้นผิวโลกด้วย ยิ่งแรงโน้มถ่วงของโลกมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งดึงอากาศเข้ามามากเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งแรงโน้มถ่วงของโลกน้อยเท่าไหร่ ก็ยิ่งดึงอากาศเข้ามาน้อยลงเท่านั้น แรงโน้มถ่วงของโลกที่ระดับน้ำทะเลจะมีมาก ดังนั้นปริมาณอากาศที่ระดับน้ำทะเลจึงมีมากกว่า ในทางกลับกัน แรงโน้มถ่วงของโลกที่ยอดเขาจะมีน้อยกว่า ดังนั้นปริมาณอากาศที่ยอดเขาจึงมีน้อยกว่า
อากาศประกอบด้วยโมเลกุลของแก๊สที่เคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาด้วยความเร็วคงที่ โมเลกุลของแก๊สแต่ละตัวมีพลังงานจลน์ ยิ่งมีอากาศมากเท่าไร พลังงานจลน์ก็ยิ่งมากเท่านั้น และยิ่งโมเลกุลของอากาศเคลื่อนที่เร็วเท่าไร พลังงานจลน์ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ที่ยอดเขามีอากาศน้อยกว่า ดังนั้นพลังงานจลน์ของอากาศจึงต่ำกว่า ในทางกลับกัน ที่ระดับน้ำทะเลมีอากาศมากกว่า ดังนั้นพลังงานจลน์ของอากาศจึงสูงกว่า
ลองเอามือมาชนกันดูสิ คุณรู้สึกอย่างไร? มือของคุณจะรู้สึกอุ่นขึ้นเมื่อเกิดการชนกัน เพราะเมื่อมือของคุณเคลื่อนไหว มันจะมีพลังงานจลน์ ปริมาณพลังงานจลน์ขึ้นอยู่กับความเร็วของมือและมวลของมือ ยิ่งมือของคุณเคลื่อนไหวเร็วเท่าไหร่ก่อนที่จะชนกัน มือของคุณก็จะยิ่งอุ่นขึ้นเท่านั้นหลังการชนกัน ดังนั้น ปริมาณพลังงานจลน์จึงเป็นตัวกำหนดว่าคุณจะรู้สึกร้อนหรือเย็นแค่ไหน หลักการเดียวกันนี้ใช้ได้กับโมเลกุลของแก๊สหรืออากาศเช่นกัน โมเลกุลของแก๊สมีมวล และเมื่อมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับหนึ่ง มันก็จะมีพลังงานจลน์ ปริมาณพลังงานจลน์เป็นตัวกำหนดว่าความร้อนจะเกิดขึ้นมากแค่ไหนเมื่อโมเลกุลของแก๊สชนกัน
อากาศบนยอดเขามีพลังงานจลน์น้อยกว่า ดังนั้นความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของแก๊สชนกันจึงมีน้อย ในทางกลับกัน อากาศใกล้ระดับน้ำทะเลมีพลังงานจลน์มากกว่า ดังนั้นความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของแก๊สชนกันจึงมีมากกว่า นอกจากนี้ หากจำนวนโมเลกุลของแก๊สน้อย โอกาสที่จะเกิดการชนกันก็จะน้อย หากจำนวนโมเลกุลของแก๊สมาก โอกาสที่จะเกิดการชนกันก็จะมากขึ้น จำนวนการชนกันระหว่างโมเลกุลยังเป็นตัวกำหนดปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นด้วย
