Klimat och väder
• Nästan all energi på jorden kommer ifrån
solen.
• Det är solen som är motorn i hela
vädersystemet.
• Nästan allt ljus passerar atmosfären och
träffar jorden.
• Varje ”solstråle” innehåller samma mängd energi.
• I den översta strålen, som träffar ungefär på Sveriges
breddgrad, ser vi att energin fördelas på en större yta
än vad som är fallet för strålen i mitten som träffar vid
ekvatorn.
• Man säger att solstrålningen är störst vid ekvatorn.
• När solljuset träffar
jorden kommer den
att vara olika bra på
att absorbera det,
beroende på var
någonstans det träffar.
• Den andel (i procent)
av strålningen som
istället reflekteras iväg
kallas för albedo.
• Jorden strålar också ut energi
precis som solen, dock i ett
våglängdsområde som är osynligt
för våra ögon som kallas infrarött
ljus.
• Infraröd strålning har svårt att
passera genom luften. Den
reflekteras och sprids i
atmosfären så att en stor del
återkommer till jordytan vilket
gör att medeltemperaturen höjs.
• Den förhindrar även att jorden
snabbt svalnar av när den hamnar
i skuggsidan från solen.
• Även molnen reflekterar och
absorberar en del av strålningen.
Atmosfären
• Jordens yta avger inte bara sin värme som
strålning utan en stor del överförs till luften
genom ledning.
• Luften närmast marken blir varmare än
luften högre upp eftersom luft i sig leder
ganska dåligt.
• När luften blir varmare så ökar dess volym
och densiteten minskar.
• Den varma luften stiger uppåt.
• Så länge som luften över
är kallare så fortsätter
stigningen.
• Ju högre upp man stiger
desto större blir
utvidgningen eftersom
trycket minskar och när
gas expanderar så kyls
den av.
• Vid cirka 1 mils höjd så
ligger ozonskiktet och där
är det varmare än vad den
stigande luften är så den
kommer inte högre upp
Hur ser atmosfären ut?
• Atmosfären delas in i olika lager som kallas sfärer.
• Det luftlager som ligger närmast jordytan kallas för
troposfären. Medelhöjden för detta luftlager är 12 km.
• Här finns 90 % av atmosfärens massa och nästan all
vattenånga.
• Här finns även allt det som vi kallar väder.
• Troposfären är genomskinlig för det solljus som träffar
den. Det gör att den i stort sett bara värms upp
nedifrån av land och hav. Detta är orsaken till att
temperaturen sjunker till mellan -40° och -80° i toppen.
Stratosfären
• Nästa luftlager finns på en höjd mellan 12
och 45 km och här är vindarna oftast svagare
än i troposfären.
• Här absorberas en hel del av solens
ultravioletta strålar. När det sker splittras
syremolekylerna till syreatomer.
• En syreatom kan i sin tur förena sig med en
syremolekyl till en treatomig ozonmolekyl.
• Ozonet absorberar i sin tur ultravioletta
strålar av andra våglängder och splittras och
så håller det på i det så kallade ozonlagret.
• Absorptionen av UV leder till att stratosfären
värms upp och att en del av det skadliga
ljuset inte når oss på jorden. Dessutom så
ökar temperaturen med ökande höjd och når
ungefär 0°C.
Mesosfären
• Nästa luftlager finns på mellan 45 och 85 km
höjd.
• Här sjunker återigen temperaturen med
ökande höjd ända ned till ungefär -100°C.
• Här kan det blåsa rejält, men inte ens vindar i
orkanstyrka skulle förmå en vanlig flagga att
fladdra i den tunna luften.
Termosfären
• Över 85 km höjd ligger termosfären där solstrålning
med mest energi (UV och nedåt) absorberas.
• Temperaturen ökar på nytt och kan nå höga
temperaturer.
• Solstrålningen har energi nog att jonisera luftmolekyler
så luften här är en elektriskt ledande gas, ett plasma.
• Tack vare detta så speglar den elektromagnetisk
strålning vilket gör det möjligt att sända radiosignaler
till platser under horisonten.
• Det är även här uppe som norrskenet fladdrar.
Exosfären
• Det översta lagret i atmosfären kallas
exosfären och består mest av väte och helium
som läcker ut i rymden.
• Gasen är så tunn att en atom kan röra sig flera
kilometer mellan varje kollision.
Cirkulation
• Det är viktigt att förstå varför det finns en cirkulation i luft och hav
• Vi tittar på en modell av förloppet:
• Föreställ er en vanna fylld med vatten och som är avdelad med en
skiljevägg med två hål i.
• Trycket på botten av vannan är lika stort på båda sidor på grund av
ett hål på botten av väggen som låter vattnet strömma fritt.
• Vi täcker för hålen och värmer upp vattnet på
högra sidan.
• Vattnet värms upp och utvidgar sig.
• Trycket på botten är detsamma på båda
sidorna eftersom det finns lika mycket vatten,
massan har inte ändrats.
• Vi öppnar det översta hålet.
• Eftersom det varma vattnet har utvidgat sig
och når högre upp forsar det vatten från den
varma sidan till den kalla.
• Nu är det mer vatten på den kalla sidan och
trycket på botten är därmed högre.
• Vi öppnar även det understa hålet och kallt
vatten flödar in till den varma sidan eftersom
det högre trycket pressar vattnet mot det
lägre trycket.
• Vi fortsätter att värma vattnet, får det att
utvidga sig och cirkulationen är igång.
• Så länge som vi har en temperaturskillnad
mellan två områden så får vi en cirkulation.
Varför blåser det?
• Temperaturskillnader ger upphov till
tryckskillnader som i sin tur resulterar att
luftmassor rör sig.
• Ju större temperaturskillnaden är desto
kraftigare blir vinden.
• När solen skiner så värms marken upp snabbare än
vattnet eftersom vatten har lägre albedo och bra
värmeledningsförmåga.
• Luften ovanför marken blir varm, utvidgar sig och
sväller uppåt.
• Detta startar en cirkulation och det börjar blåsa en vind
från havet in mot land, en sjöbris.
• Samma mekanismer ligger bakom de väldiga
monsunvindarna.
• Där är det temperaturskillnaderna mellan de
varma tropikerna och de kalla polarområdena
som är drivkraften.
Vad händer då med den varma luften
då den utvidgar sig och sväller uppåt?
• När ett område med varm, fuktig luft börjar
stiga i en kallare omgivning sänks
temperaturen i luften och det bildas små
vattendroppar eller iskristaller, vattenångan
kondenseras.
• Detta ser vi i form av dimma eller moln.
Moln
• Moln består av små vattendroppar eller
iskristaller.
• När dessa kolliderar med varandra slås de ihop
och när de blir tillräckligt stora faller de ned
som regn eller snö beroende på temperatur.
• Så trots att det finns mindre än en halv
procent vattenånga i hela atmosfären så ligger
den bakom mycket av det vi kallar väder, t.ex.
regn, is, snö, dimma, dagg, frost eller moln.
Varför finns alla regnskogar vid
ekvatorn?
• Solstrålningen avger mest energi per
kvadratmeter vid ekvatorn.
• Luften värms upp snabbare där jämfört med
områden norr eller söder om.
• Vi får samma fenomen som vid sjöbris.
• Luften vid ekvatorn stiger snabbare.
• Man får ett undertryck nere vid marken som suger in luft från norr och
söder, så kallade passadvindar.
• När den fuktiga luften stiger uppåt kondenserar vattnet och bildar moln.
• Dessa byggs på mer och mer så under eftermiddagen blir det regn och
luften töms på vatten.
• Luften som strömmar ut från ekvatorn är därför torr medan luften som
strömmar in fortfarande är fuktig.
• På så sätt transporteras varje dag vatten från områdena norr och söder om
ekvatorn in mot ekvatorn. Detta medför stora ökenområden medans
ekvatorn frodas av grönska.
Diskutera:
• Varför regnar det så mycket i regnskogen?
• Varför bildas ett litet moln precis vid flaskans
mynning när man öppnar en flaska kolsyrat
vatten?
• Har vi allmänhet lågt eller högt lufttryck vid
ekvatorn? Hur blåser därför vindarna vid
ekvatorn? Hur ser det ut vid polerna?
