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前回、なぜ大気は高度が高ければ高いほど気温が低下するのかテーマを出しましたねー
今回はそれについて解説を行いたいと思います。

🌤まず、温度に関係しているのは空気です

太陽の熱は直接空気をあたためるのではなくまず地面をあたためます。
これは、熱伝導率が関係しております。

🌤熱の伝わり方としては固体>液体>気体の順に熱が伝わりやすい性質となっております。

🌤つまり、まず地表をあたためその放射熱で空気があたためられます。

対流で、高度が高いほうが暖かいのでは??とは思いますが、
高高度は大気圧力が低く、宇宙規模のスケールで見れば上空まであたたまりません。

地面が身近な熱源となり、上空に行くにしたがって地面からの放射熱が届かなくなることから気温が下がるわけです。

因みに太陽エネルギーの70%を吸収し、30%は宇宙空間に反射されます。
7割が大気の温度に起因しているということですね。

🌤では熱圏は??大気圏突入の際に、高温度になるのでスペースシャトルには耐熱加工されているのを聞いたことがあるぞ!
という方、いらっしゃいますよね。

先程までの話は地表から高度1kmくらいまでの対流圏内の話です。
なんと、成層圏(上空から50km)では高度とともに気温が上昇し、熱圏(上空80kmから800kmまでの間)でも同じく高度が上がることにより気温が上昇します。

これは、太陽からの短波長の電磁波や磁気圏で加速された電子のエネルギーを吸収することにより、温度が高くなります。
🌤温度は2,000℃相当まで達することがあります。
つまり、太陽に近づいたからではなく、成層圏内のオゾン層にたまった紫外線の影響で温度が上がります。

蛇足で、分子の平均運動量によって温度は定義されています。
このことから、熱圏のような分子の密度が地表と比べてきわめて低い場所では、実際に大気から受ける熱量は小さく、熱さは感じられないと考えられます。

なるほど。大気の状態は分かったが、ちょっと待った。

対流圏では対流の定理が成り立つのなら、なぜ冷たい空気が地表に下りてこないのかと考えられますよね。
上空の低温の空気を下降させてみます。
下降させた空気は、周囲の冷たい空気よりも軽いので下には下がることができません。
気温が低いほど、先の空気は元の高さにいるしかできないので、冷たい空気が下に下がってくることがないのです。

以上となります。

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