山頂の温度

地球が温かいのは、太陽からの赤外線が地球の地面に当たり、
地面から熱が発生している為だと聞きました。
そのため、地表付近は温かくても、地面から離れた山の頂上は寒いのだと。

しかし、そこで疑問があります。
山頂は山頂で地面ですよね?　
そこから熱が発生すれば山頂も地面と同じ温度になると思うのですが・・・
なぜ山頂は寒いのでしょう？

No.1 回答者： raiden787 回答日時： 2011/12/20 08:07

面積が違いすぎます。

気温を決定するのは空気の温度ですが、地表では周り全ての地面によって広範囲に渡って空気が温められ、温まった空気は逃げません。
一方、山の上では地表に比べてわずかな土しかない上に、構造的に点でしかありません。山の周囲の空気は温められても風（空気の流れ）によって拡散してしまいます。
つまり山の空気は冷たい空気によって冷やされるのです。

No.2 回答者： tance 回答日時： 2011/12/20 10:03

平地の地面が太陽からの光を受けて発熱し、空気に温度が移り、空気は

上昇して行きます。暖まった空気が上っていくのに山頂は平地より温度が
低いですね。また、ご質問のように、山頂でも太陽からもらうエネルギーは
平地と同じはずです。いや、むしろ山頂の方が空中の塵などが少ない分
太陽光は強いはずです。

でも実際には高いところは低温ですよね。これは上空の気圧が低いことの
影響で、高高度ほど断熱膨張により温度が下がることが原因です。
断熱膨張というのはエアコンなどで使われている冷却プロセスとおなじ現象です。

つまり、空気は上空になるほど天然のエアコン（クーラ）で冷やされている
ということです。

あと、空気中の塵の量が平地より少ないので、塵自体の発熱も
関係しているかもしれません。これは定量的には未確認です。

No.3 ベストアンサー 回答者： drmuraberg 回答日時： 2011/12/20 14:03

No.2の回答に有るように、

＜これは上空の気圧が低いことの影響で、高高度ほど断熱膨張により
温度が下がることが原因です。＞が主な要因です。

気圧が低い→空気の密度が低い→空気が膨張したのと同じ状態→
膨張の為の仕事が必要→熱が必要→温度低下（他から熱を貰えなければ）、
というサイクルです。

この温度低下がどの位大きいかは、簡単なモデルに付いて初等熱力学で計算できます。
モデルは、空気の柱（気柱）を考える、気柱の中で空気分子は上下に対流しないものとし、
この気柱は隣接する気柱と熱のやり取りをせず（断熱的）、空気分子は理想気体と
見なすことができる、
と言うものです。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6832643.html

計算すると温度低下は1000ｍ当たり10℃になります。
しかし、観察される温度低下は5~6℃です。
つまり富士山山頂の温度は、平地の温度が20℃なら計算上の－17℃ではなく、0℃です。

この差は、空気の対流（温度上昇）や空気中の水蒸気の凝結（温度低下）によると
解釈できます。
地表面からの熱や空気中で受けた太陽熱で暖められた空気分子は、その運動エネルギを
増し、膨張しながら上昇し（熱を上に伝え）、同時に冷やされ下降します。
この対流が1000ｍ当たり10℃の温度低下を和らげます。
空気は常に水分子を含んでいます。
水分子は上昇しながら冷やされ凝縮して水滴になったり、凝結して氷粒になったりします。
この際に水分子は熱を奪います。

この二つの効果の和が4～5℃分の温度低下の緩和となります。
緩和の程度は、日照（曇りや晴れ）や風力（暴風）等の気象条件に大きく左右されます。
しかし、どんな変な気象でも、富士山の山頂の温度が平地のそれより高かった
と言うことは起こりえない位に「天然クーラー」効果は大きいのです。

質問の中の＜太陽からの赤外線・・・地熱・・・＞は、「天然クーラー」と言う
お釈迦様の手のひらで暴れている＜赤外線・地熱＞孫悟空の様なものかも知れません。