안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
높이가 올라갈수록 기온이 감소하는 이유는 대기의 압력과 밀도가 감소하기 때문입니다. 대기는 지구의 표면에서부터 고도가 높아질수록 얇아지며, 얇아지면서 분자들의 평균 이동 속도가 빨라져서 열 전달이 감소하게 됩니다.
이는 기체의 이상적인 가스 상태 방정식에 따라 설명될 수 있습니다. 이상적인 가스 상태 방정식은 압력, 부피, 온도, 몰 수와 같은 기체의 상태 변수들 사이의 관계를 설명합니다. 이 식에서는 온도가 일정하다면 압력과 부피가 반비례하는 것을 알 수 있습니다. 따라서, 대기가 높이가 올라갈수록 압력이 감소하고 부피가 증가하므로, 온도는 감소하게 됩니다.
또한, 고도가 높아질수록 지표면에서부터 자외선이 흡수되는 거리가 증가하게 되므로, 자외선의 강도가 약해져서 대기가 가열되는 효과도 감소하게 됩니다. 이러한 이유로, 높은 고도에서는 온도가 낮아지게 되는 것입니다.