なぜ標高が高い所は寒いのか?太陽との距離は関係ないって本当?

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    さて山など標高が高い場所ほど寒く(気温が低く)なるというのは、
    実際に登山などで経験したり、聞いたりしてご存知かと思います。

     

    ではなぜ標高が高い場所ほど寒くなるのでしょうか。

     

    地上に比べて太陽までの距離が近くなって暖かくなりそうな気もしますが、
    標高が高くなれば太陽との距離も近くなると同時にどんどん寒くなっていきます。

     

    そこでこのページではなぜ標高が高い所は地上と比べて寒いのか?
    また太陽との距離は関係ないのかどうかを簡単に解説します。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.なぜ標高が高い所ほど寒いのか?

     

    ではなぜ標高が高い所ほど寒いのかを簡単に見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと、標高が高い場所ほど寒くなる理由は以下の2つです。

    • 高い所では地面からの熱で空気が暖められないから
    • 空気の量が少ないことで気温が下がるから

    上記の2つの理由により、標高が高い所は寒くなります。

     

    そして標高が高いほど気温が下がる理由には、太陽からの距離がどうか(近い・遠い)は関係ありません

     

    なぜかというとそれは”太陽から地球までの距離”においては、
    ”地球の地上から山頂までの距離”というのは大した距離ではないからです。

     

     

    太陽から地球までの距離はだいたい”1億4960万km”です。

     

    それに比べて日本で最も標高の高い山である富士山の頂上は、
    約3776m(3.776km)なので比べると大した距離ではありません。

     

    どちらにせよ地球上においては、太陽からの距離と気温は特に関係ないんですね。

     

    さて本題に戻って標高が高い所ほど寒くなる理由について、それぞれ詳しく解説していきますね。

     

    高い所では地面からの熱で空気が暖められないから

    まず私たちが普段から気温が高い・気温が低いと言っているのは、
    空気の温度が高い・空気の温度が低いということを意味しています。

     

    空気の温度(気温)が上がるのは太陽光から直接空気が暖められるからではなく、
    太陽光に含まれている赤外線によって地面が暖められ、その地面から空気に熱が伝わるからです。
    (赤外線には物質を暖める性質があります)

     

    太陽光が直接空気を暖めることができないのは、
    簡単に言えば太陽光が空気を透過してしまうからです。
    (すべて透過してしまうわけではないですが、ほとんどが透過します)

     

     

    そして標高が高い山などでは太陽光が当たっている面が少ないため、
    地上と比べると周囲の空気を上手く暖めることができなくなります。

     

     

    これが標高が高いほど寒くなる1つ目の理由になります。

     

    空気の量が少ないことで気温が下がるから

    標高が高くなると地上に比べて空気の量が少なくなるというのは、
    よく”空気が薄い”などと表現されることからもほとんどの人が知っていると思います。

     

    そしてこの空気の量が少なくなると起こるのが、
    気温が下がる(空気の温度が下がる)という現象になります

     

    普通なら空気の温度を下げるときは空気を冷却して熱を奪えば良いですが、
    標高が高い所で起こるこの現象は外部からの熱の交換が一切関係ありません、

     

    つまり断熱した状態で、空気の温度が下がります。
    (この現象のことを断熱膨張と言います)

     

    断熱膨張について詳しい仕組みは下記をご覧ください。

     

    これによりなぜ空気の温度が下がるのかというと、周囲の空気の量が少なくなり、
    その空気の体積が大きくなることで体積当たりの熱が少なくなるからです。

     

    周囲の空気の量が少なくなるということは、
    簡単に言えば、周囲の空気から押される力が弱くなるということです。
    (つまり気圧が小さくなるということ)

     

     

    そして周囲に存在する空気から押される力が弱くなるために、
    その空気の体積は地上に存在していたときと比較して大きくなります。

     

     

    なので例えば地上における空気が10の熱量を持っていたとして、
    その地上の空気を標高の高い所に移動させたとします。

     

     

    そうすると上図のように標高の高い所に移動させた地上の空気は、
    体積は大きくなりますがその空気自体が持っている熱量は変化しません。

     

    ですので地上から移動させた空気の体積当たりの熱量が減ってしまうんですね。

     

    体積当たりの熱量が減ってしまうということは、
    つまり空気の温度(気温)が下がるということです。

     

    これが標高が高くなるほど寒くなる理由の2つ目になります。

     

    以上が「なぜ標高が高い所は寒いのか?太陽との距離は関係ないって本当?」でした。

     

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    2.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 標高が高いほど気温が下がる理由には、太陽からの距離がどうかは関係ない

    <標高が高くなるほど寒くなる理由まとめ>

    • 高い所では地面からの熱で空気が暖められないから
    • 空気の量が少ないことで気温が下がるから

     

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