大气层是地球围绕自身旋转而形成的气体包围层，它由不同的气体组成，随着海拔的增加，大气层的厚度逐渐减少。然而，有趣的是，尽管大气层的厚度减少，却是越往上越冷的。

这种现象可以通过气体分子的动力学理论来解释。在低海拔地区，大气层中的空气分子相对较密集，它们之间的碰撞频率较高，导致能量的传递和散布较快，使得该区域的温度较高。随着海拔的增加，大气层中的气体分子逐渐变得稀薄，碰撞频率减小，能量的传递和散布减慢，从而导致温度逐渐下降。

另外，大气层中的温度变化还与太阳辐射的吸收和反射有关。在低海拔地区，大气层可以吸收更多的太阳辐射，从而使该区域的温度相对较高。而随着海拔的增加，大气层中的气体稀薄，无法有效吸收太阳辐射，导致温度下降。

此外，大气层中的温度变化还与地球的辐射冷却有关。地球表面受到太阳辐射后会向外辐射能量，这个辐射过程使得地球表面的温度降低。随着海拔的增加，大气层的厚度减少，地球表面的辐射冷却效应更加明显，导致温度下降。

综上所述，大气层变厚越往上越冷是由于气体分子的稀薄、太阳辐射的吸收和反射以及地球的辐射冷却等多种因素共同作用的结果。这种现象不仅是地球大气层的特点，也是造成高山地区气温较低的原因之一。