Теплый воздух как известно поднимается в верх. почему же на высоте 10км постоянно держатся температура -50⁰ по C

Кратко: на высоте около 10 км в средней (среднеземной/умеренной) широте температура воздуха действительно примерно −50 °C. Это часть характерного профиля температуры атмосферы: в тропосфере температура убывает с высотой примерно на 6–7 °C на каждый километр. Ниже приведено пошаговое объяснение. 1) Что означает «температура падает с высотой» в атмосфере - Давление воздуха уменьшается с высотой. Чтобы заполнить пространство меньшего давления, воздух расширяется. - При расширении воздух нагнетает работу над собой и его внутренняя энергия уменьшается — происходит адиабатическое (без heat exchange с окружающей средой) охлаждение. - В атмосфере это разное для разных условий, но в среднем при сухом воздухе охлаждение при подъёме составляет примерно 9,8 °C на каждый километр (dry adiabatic lapse rate), а в условиях влажности — примерно 4–7 °C/км (moist adiabatic lapse rate). 2) Что означает “профиль температуры” на практике - В большинстве мест температура в тропосфере снижается с высотой. По стандартной атмосфере (атмосфера по умолчанию, используемая в учебниках) поверхностная температура около 15 °C, а нормальный средний градиент — примерно 6,5 °C на километр. - Если взять T0 ≈ 15 °C и L ≈ 6,5 °C/km, то через 10 км температура примерно T ≈ 15 − 6,5×10 ≈ −50 °C. Это и есть стандартная численная оценка. 3) Почему именно так получается число около −50 °C на 10 км - Этим объясняется средний (климатически усреднённый) вертикальный профиль: каждые дополнительные километры прибавляют ещё охлаждение, и к 10 км сумма даёт примерно −50 °C. - В этой высоте тропосфера обычно переходит в стратосферу (п tropopause). В стратосфере наоборот темп роста температуры может меняться из-за ультрафиолетового нагрева озона, но на уровне около 10 км мы ещё чаще находимся в тропосфере. 4) Как это связано с тем, что «теплый воздух поднимается» - Теплый (по большей части менее плотный) воздух поднимается, потому что на поверхности он теплее окружающей среды и поэтому имеет меньшую плотность. - По мере подъёма воздух охлаждается из-за адиабатического扩张ения. В начале подъема он может быть теплее окружающей среды и продолжать подниматься, но с высотой разница в температурах изменяется из-за разного «лаг-расхода» (парашютизма): окружающая среда охлаждается медленнее, а поднимающийся воздушный parcel — быстрее, особенно если он сухой. - В итоге к высоте примерно 10 км температура атмосферы держится около −50 °C в среднем виде, и поднимающийся воздух достигает той же температуры, после чего его buoyancy снижается и рост может замедляться или прерываться. Конкретная высота и возможность подъема зависят от влажности, начальной температуры, ветра и других факторов. 5) Важно: отдельно указываются нюансы - В реальности температура на заданной высоте варьируется от дня к дню и от широты к широте. Значение −50 °C на 10 км — это характерная средняя величина в стандартной атмосфере для умеренных широт. - Небольшие отличия объясняются влажностью (мокрый vs сухой адиабатический градиент), радиационным балансом, и тем, как близко к отметке tropopause находится данная точка. 6) Простой итог - Три главных момента: - Давление падает с высотой, воздух расширяется и охлаждается (адиа­батический эффект). - Средний температурный градиент в тропосфере ≈ 6,5 °C на каждый км, поэтому через 10 км T примерно −50 °C. - Это не фиксированная «жёсткая» температура в каждом конкретном случае, а характерный профиль атмосферы; реальные цифры колеблются в зависимости от условий. Если хочешь, могу привести конкретную схему расчета для разных стартовых условий (разные T на поверхности, влажность, режимы ЛЗ/СР) или объяснить, как меняются значения по latitude и времени года.