空気を下げてみると
前問で上層の空気が冷たい理由はわかった．
でもそれでかえって次の疑問が湧かない？
浴槽でも低い水温の水ほど下にたまるように，冷たい＝密度が高い＝重い（「ボイル・シャルルの法則」）のだから，部屋の上部に設置したエアコンのように、冷気は下降してくるはず．
ところが現実の大気は上空は冷たく，下層は暖かいまま．
これってとっても不安定※じゃない？
※：大気の層が「不安定」というのも立派な気象学用語
それではと，上空の低温の（乾燥した）空気を下降させてみましょう．
すると，前問で示した「乾燥断熱減率」の逆方向で，100mに1℃の割で暖かくなります．
ところが，普通では，100m下にある周囲の空気は0.6℃しか暖かくありません．
つまり，同じ高さになった場合，自分より0.4℃冷たい空気がそこにあるのです．
おなじ高さ（≒気圧）では温度と重さは逆相関の関係（温度が高いほど軽くなる）があるので，下降してきた空気は，周囲のより冷たい空気よりも軽いので下には下がれません．
結果として先の空気は元の高さにいるしかありません．
温位
実は上空の冷たい空気がその高さにいられるのは，前問で説明したように，その高さの気圧が低いためで，
もし気圧が同じなら，上空の気温は必ずしも地上の気温より低くはないのです．
そこで，気圧（≒高さ）が異なる空気の”等圧（≒同じ高さ）での温度”を表現するために，だいたいの地上の気圧である1000hPa（ヘクトパスカル）に直した場合の温度に直してみます．
これを「温位」といいます（このページ最重要キーワード！）．
実はこの温位で比べると，上空の冷たい気温の空気の方が地上よりも「暖かい」のです．
たとえば1000m上空で5℃の空気（ただし雲がない）と地上（1000hPa）10℃の空気とどちらが温位としては「暖かい」（温位が高い）でしょうか．
標高1000mの空気を地上（1000hPa）に強制的に下げると，気温に乾燥断熱減率を掛けて、５℃＋1℃×(1000ｍ/100ｍ)＝15℃になります
（温位の単位は本当は摂氏℃ではなく絶対零度-273℃を基準にしたＫ(ケルビン)。摂氏15℃＝15+273=288K）．
なのでこの場合，1000m上空の空気は地上の空気よりも気温は5℃低いけど、温位は逆に5℃も高い（暖かい）ことになります．
つまり，肌で感じる温度ではなく，空気の内部エネルギーとしての温度（温位）でみると，上空ほど暖かいのです．
すなわち、上空の空気は，気温は低いが温位は高いのです。
だから上空の冷気は下に降りてこない，すなわち「安定」しているのです．
もちろん，温位的にも冷たい空気が上空にあったら，それは勢いよく下降してきます
（ここでは，空気はあくまで雲がない＝乾燥している状態を仮定しています．雲があるとちょっと話は複雑になります．でも普通は空に雲があるでしょ．10も参考にしてね）
温位については、上の説明でも足りないようで、読者の質問コーナーでも追加の説明をしています。
高層天気図が等圧面の理由
ちなみに，「高層天気図」
※（天気予報のアンチョコとして利用価値絶大）は，等高度ではなく，等圧面（500hPa面など）で描かれます．
※：一方、よく見る「地上天気図」は、海抜0mの等高度に合わせた気圧の違いを表現しています（低気圧・高気圧を表現したいから）。
なにしろ等圧面なのでそこでの温度＝温位（その気圧での温度）と解釈できるため、空気の真の温度差がわかって便利です．
気象予報士が天気予報で「上空の寒気が…」とか言えるのです。
