אם ההרים קרובים יותר לשמש, למה כל כך קר בפסגה?

בבוקר קיץ בהיר יוצאים מטיילים מעמק ירוק שבו הדשא חמים ואנשים אוכלים גלידה בחולצות טריקו. כמה שעות אחר כך, על פסגת אותו הר, אותם מטיילים חובשים כובעים ולובשים כפפות ליד כתמים של שלג ישן שמעולם לא נמס עד הסוף. השמש זורחת שם באותה עוצמה. אם כבר, היא מורגשת חזק יותר על הפנים. אז למה האוויר קר כל כך?

מה שאנשים מבינים לא נכון

בחידה הזאת מסתתרת בדרך כלל הנחה סמויה: שהפסגה אמורה להיות חמה יותר כי היא קרובה יותר לשמש. היא אכן קרובה יותר, אבל רק בכמה קילומטרים מתוך מרחק של מיליוני קילומטרים רבים. זה משנה את אור השמש במידה שאף אחד לא יכול להרגיש. הסיפור האמיתי קשור מעט מאוד למרחק, והרבה מאוד לדרך שבה האוויר מקבל את החום שלו מלכתחילה.

והנה ההפתעה. אור השמש ברובו אינו מחמם את האוויר ישירות. רובו עובר דרך השכבות הנמוכות של האטמוספרה ומחמם את הקרקע, והקרקע היא שמחממת את האוויר שנוגע בה. כפי שנכתב ברשימות הרצאות בפיזיקה של University of Texas at Austin, האטמוספרה הנמוכה מתחממת מלמטה, לא מלמעלה. לכן האוויר החם ביותר הוא בדרך כלל זה שקרוב ביותר למישורים ולעמקים הרחבים.

איך אוויר עולה מקרר את עצמו

הסיבה השנייה אלגנטית עוד יותר. האוויר ליד הקרקע דחוס תחת משקלו של כל האוויר שמעליו. כשחבילת אוויר עולה, פחות אוויר לוחץ עליה מלמעלה, ולכן היא מתפשטת, והתפשטות דורשת אנרגיה. האוויר משלם עליה מהחום של עצמו, וכך הוא מתקרר בלי למסור חום לשום דבר סביבו. פיזיקאים קוראים לזה קירור אדיאבטי, ובאותן רשימות מוסבר שזו הסיבה הבסיסית לכך שהאוויר קר יותר בגובה.

באוויר יבש לחלוטין הקירור מגיע לכ־9.8 מעלות צלזיוס על כל קילומטר של גובה, קרוב מאוד לכלל הישן של אתרי הסקי: מעלה אחת על כל מאה מטרים. באוויר אמיתי יש אדי מים, וכשהוא מתקרר חלק מהאדים מתעבים לעננים ומחזירים מעט חום, ולכן בפועל האוויר מתקרר לאט יותר. תאגיד האוניברסיטאות לחקר האטמוספרה (UCAR) נותן כממוצע התקני 6.5 מעלות לכל 1,000 מטרים. ביום שבו בגובה פני הים 27 מעלות, האוויר בפסגה בגובה 4,000 מטרים יהיה בסביבות מעלה אחת.

• ≈ 1 °C קר יותר על כל 100 מ׳, כלל האצבע של אתרי הסקי
• 9.8 °C לקילומטר, באוויר יבש לחלוטין שעולה
• 6.5 °C ל־1,000 מ׳, קצב ההתקררות הממוצע התקני
• ≈ 12% יותר קרינה אולטרה־סגולה על כל 1,000 מ׳ של גובה

למה השמש עדיין מורגשת חזק

שום דבר מכל זה לא מחליש את אור השמש. למעלה יש פחות אוויר ביניכם לבין השמש שיסנן אותו, ולכן הוא מגיע עם יותר מהקרינה האולטרה־סגולה שלו. לפי Hong Kong Observatory, רמת הקרינה האולטרה־סגולה עולה בכ־12 אחוזים על כל 1,000 מטרים של טיפוס. זו הסיבה שבפסגה אפשר להרגיש כמו במקרר ועדיין לחזור הביתה עם אף ורדרד מהשמש, וזו הסיבה שקרם ההגנה שייך לתרמיל, ליד הכפפות.

כך שהפסגה הקרה היא לא תעלומה של מרחק, אלא של האופן שבו האוויר עובד. החום מגיע מלמטה, האוויר העולה מוציא אותו על ההתפשטות, וככל שאתם עולים גבוה יותר, אתם רחוקים יותר מהרצפה החמה של השמיים. בפעם הבאה שתחבשו כובע בראש גבעה, תודו לקרקע שהשארתם מאחור על כל החום שהיה לכם בדרך למעלה.