Solen värmer jorden - jorden värmer atmosfären

Att det är den upphettade jordytan och inte solens strålar som värmer upp atmosfären visar sig bland annat under klara morgnar, då temperaturen kan fortsätta att falla en stund efter det att solen har gått upp. Det visar sig också mycket tydligt under soliga sommardagar när stackmolnen växer till.

Eftersom temperaturen en solig morgon ökar i takt med att solen stiger på himlen, kan man förledas tro att det är solens strålar som direkt värmer upp atmosfären. Men det mesta av solens strålning går rakt igenom luften och lämnar den till största delen opåverkad.

I stället är det den av solstrålarna uppvärmda jordytan, som värmer luften. Och det sker först då solen har stigit tillräckligt högt, och varit uppe tillräckligt länge, för att markytan skall börja värmas. Det är sedan markytans värme som sprider sig till den ovanliggande luften.

Ledning, strålning och omblandning

Det finns tre sätt för värme att sprida sig: genom ledning sprider sig värmen i marken och till den lägsta millimetern luft; genom strålning från marken blir luften längst ner i atmosfären upphettad och genom omblandning fördelas värmen i hela den nedre delen av atmosfären.

I varm luft rör sig molekylerna fortare än i kall. Genom sin större rörelseenergi tillkämpar de sig ett större utrymme, luften expanderar. Med samma massa fördelad över en större volym minskar tätheten och volymen börjar stiga uppåt som en luftbubbla.

Det hela är i stort sett samma sak som bubblorna som stiger uppåt när vatten kokar i en kastrull.

Expanderande luftbubblor

Lufttrycket vi avläser på våra barometrar är ju som bekant tyngden av all luft ovanför. Därför avtar lufttrycket uppåt, allt eftersom mängden luft ovanför avtar. När luftbubblorna stiger kommer de upp i nivåer där lufttrycket i omgivningen är lägre än vid marken.

Bubblorna fortsätter därför att expandera. Vid expansionen trängs omkringliggande luft undan och till detta går det åt energi. Den energin tas ifrån luftbubblorna i form av värme, vilket gör att temperaturen sjunker. I torr luft avtar luftens temperatur med ungefär 10º för varje kilometer den stiger uppåt.

Fukten bildar moln

Luften är dock sällan helt torr utan innehåller vattenånga. Vid ett visst temperaturfall, beroende på fuktigheten, börjar vattenångan att kondensera och omvandlas till vatten.

Till en början bildas bara små droppar (molndroppar), senare möjligen större (regndroppar). Den värme som tidigare gick åt för att avdunsta vatten till vattenånga frigörs nu och tillförs luften, som därför avkyls lite långsammare.

Det är denna process vi ser när de vackra stackmolnen bildas och reser sig mot skyn. Så när stackmolnen utvecklar sig till mörka skurmoln och skymmer solen konstaterar en meteorolog med att uppvärmningen av atmosfären tar ännu mera fart.