大气温度随着海拔升高而下降，这是因为大气层的结构和物理特性导致的。下面我们来解析其中的原因。

首先，大气层的温度变化与压强变化密切相关。随着海拔的升高，大气层的压强逐渐降低，因为上方的大气层压力较低。根据理想气体状态方程，压强和温度成正比，当压强降低时，温度也会随之下降。

其次，大气层的温度变化还与辐射平衡有关。地球表面受到太阳辐射的加热，然后通过热对流和热传导的方式向上散发热量。随着海拔的升高，大气层的密度逐渐减小，热对流和热传导的效率也会减弱，导致温度下降。

此外，大气层中的水汽含量也会对温度产生影响。随着海拔的升高，水汽的饱和水平会下降，相对湿度会逐渐减小。由于水汽是温室气体之一，它能够吸收和辐射地表的热量，当湿度减小时，大气层中的温室效应也会减弱，导致温度下降。

最后，大气层中的气体成分也会对温度产生影响。随着海拔的升高，大气层中的氧气、氮气等主要成分的浓度会逐渐减小，而稀薄的气体对热量的传导能力较差，导致温度下降。

综上所述，大气温度随着海拔升高而下降是由于大气层的结构、压强变化、辐射平衡、水汽含量和气体成分等多种因素综合作用所致。这种温度变化不仅是地球上不同地域气候差异的重要原因，也是山区气候和生态系统分布的基础。