主要原因是，高空的空氣密度低，吸收太陽輻射量很少；而地面附近的大氣，可以接收來自地面的輻射熱量，所以保持著相對較高的溫度。
地球大氣層能延伸至地表上方1000公裡處，在地表附近的大氣叫做對流層，平均厚度有15公裡，集中了地球大氣層75%的質量，然後越往上空氣密度越低。
在地理知識中，我們學習過在對流層內，海拔每提升100米，平均氣溫下降0.6℃；在10000米的高空，平均溫度只有-40℃，在50公裡的高空，平均溫度只有-80℃。
太陽輻射照射到地球時，有三分之一的能量被大氣和地面反射回宇宙空間，然後有大約20%被大氣吸收，剩下不到50%被地面的水、巖石和土壤吸收。
於是我們就可以知道，高空溫度很低的原因，有這麼幾點：
（1）大氣層吸收的太陽輻射並不多，且距離地面越高空氣密度越低，大氣吸收太陽輻射的能力越弱；
（2）靠近地面的大氣，除了吸收更多的太陽輻射之外，還能吸收地面的輻射熱量；
（3）地面熱量除了來自於太陽輻射外， 有部分熱量還來自於地球內部；
正是這幾點原因，造成了越高的海拔處，溫度相對越低；當然這並不是絕對的，實際情況還和當地暖流有關，以及人類活動有關。
比如在一定區域內，暖氣流和冷氣流相遇時，暖空氣密度小更容易上升，然後冷空氣下沉，但是從整個地球大氣層來看，呈現的趨勢就是海拔越高平均溫度越低。
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