Теплый воздух,как известно, поднимается вверх. Почему же на высоте 10 км постоянно держится температура -50⁰ по С

Кратко: на высоте 10 км температура примерно -50 °C потому, что в нижних слоях атмосферы воздух охлаждается по мере подъема (адiabатическое охлаждение) и в среднем температура поверхности плюс горение по высоте дает именно такую температуру через lapse rate. Ниже подробно по шагам. Пошагово 1) Что происходит, когда теплый воздух поднимается - теплый воздух легче холодного, поэтому поднимается вверх. - по мере подъема давление снижается, воздух расширяется. - при расширении воздух делает работу над собой и охлаждается без обмена теплом с окружающей средой (адiabатическое охлаждение). 2) Какие скорости охлаждения применяются - сухой адиабатический градиент (Γ_d): примерно 9,8 °C на 1 км высоты. Если воздух сухой и не достигает точки росы, температура падает очень быстро. - влажный (или мокрый) адиабатический градиент (Γ_w): обычно меньше, около 4–7 °C на км, потому что конденсация воды выделяет теплоту и замедляет охлаждение. - в реальной troposphere средний вертикальный градиент обычно около 6–6,5 °C на км. 3) Применим пример к числовым данным - предположим температуру поверхности примерно 15 °C (средняя глобальная температура у поверхности). - возьмем средний tropospheric lapse rate ≈ 6,5 °C/км. - через 10 км высоты температура T ≈ 15 °C − 6,5 °C/км × 10 км ≈ −50 °C. - поэтому на высоте около 10 км температура примерно −50 °C. 4) Важный нюанс: tropopause и стратосфера - примерно на высоте 8–12 км наступает граница тропопауза: дальше в стратосфере температура перестает снижаться и начинает расти из-за нагрева ультрафиолетом в озоновом слое. - поэтому за пределами нижней тропосферы температура может меняться иначе: ближе к поверхности −50 °C, выше в стратосфере становится теплее. 5) Разница между сухим и влажным режимами - если воздух содержит много влаги и конденсации, охлаждение слабее (Γ_w ≈ 4–7 °C/км), поэтому температура на той же высоте может быть немного выше или ниже в зависимости от условий. - реальная вертикальная профиль температуры зависит от влажности, солнечного нагрева, ветров и переноса против течений. 6) Почему это не значит, что «теплый воздух» всегда держится на высоте - если поднять «теплый» воздушный parcel, он может продолжать охлаждаться, а позже охлажденный воздух может снова стать тёплым по сравнению с окружающей средой на другой высоте. - температура окружающего воздуха в данный момент определяется глобальным вертикальным профилем атмосферы, а не только подъемом одного пузыря воздуха. 7) Краткое резюме - на высоте около 10 км температура примерно −50 °C в среднем по атмосфере в силу lapse rate troposphere. - tropopause ограничивает дальнейшее охлаждение и вынуждает температуру расти в стратосфере. - реальные значения зависят от сезона, latitude, влажности и погодных условий, поэтому «постоянно» это условность: в разных условиях может быть немного иное значение. Если хочешь, могу привести конкретные графики стандартной атмосферы (temperature vs. height) или посчитать пример под твой регион/сезон.