大气温度随着海拔升高而降低是由于多种因素共同作用的结果。首先，随着海拔升高，大气压力会逐渐减小。根据理想气体状态方程，当气体的压力减小时，温度也会随之下降。这被称为“气体自由膨胀”现象，即气体在没有外界热量输入的情况下自由膨胀会导致温度降低。

其次，海拔升高导致空气稀薄。空气中的分子数量减少意味着分子之间的碰撞频率降低，进而导致热量传递速度减慢。因此，海拔升高会减缓热量传递速度，使得温度下降。

此外，海拔升高还会导致辐射平衡的改变。在低海拔地区，地面吸收太阳辐射的能量比较多，而高海拔地区由于大气稀薄，辐射的能量损失也会更多。这导致高海拔地区的辐射平衡较低，温度相应下降。

最后，地形的变化也会影响温度的分布。例如，高山地区常常受到冷空气的影响，气温较低。而山脉间的山谷则容易形成冷空气汇集，使得温度更低。

综上所述，大气温度随着海拔升高而降低是由于气体自由膨胀、空气稀薄、辐射平衡变化以及地形的影响共同作用的结果。这也是为什么登山者在攀登高山时需要做好防寒准备的原因。