Почему в горах холодно, если теплый воздух поднимается на верх?

Всё на нашей планете нагревается солнечным светом.
Но для того, чтобы нагревалось, свет должен поглощаться, а сквозь воздух он проходит практически без поглощения. Поэтому летом оконное стекло на солнечной стороне здания (если мытое) гораздо холоднее, чем подоконник. Итак, воздух нагревается от поверхности земли.

Нагретый воздух действительно поднимается вверх, но там давление падает и воздух расширяется, а при расширении газы охлаждаются. Да и остывать они могут со временем, как и все тела, за счёт излучения тепла.

Поэтому вдали от поверхности нагревание не происходит, а охлаждение идёт. Когда воздух на большой высоте достаточно охладится, он устремляется вниз, чтобы снова нагреться (за счёт роста давления и от тёплой поверхности земли) . Вот и получается такое динамическое равновесие, что температура совершенно определённым образом зависит от высоты. Чем выше, тем холоднее.