S

Atmosfären, moln och vindar

Luft är den gasblandning som finns överallt omkring oss i jordens atmosfär, och som vi behöver för att kunna andas. Luften består till största delen av kväve (ca 78%) och syre (ca 21%).
Bild:

Luften runt jorden kallas för atmosfären. Atmosfären är indelad i olika skikt efter temperaturförhållanden.

I luften finns även mycket små mängder av andra gaser såsom argon, koldioxid och neon. Mängden fuktighet i luften är i allmänhet en halv till ett par procent.

Luften runt jorden kallas för atmosfären. Atmosfären är indelad i olika skikt efter temperaturförhållanden.

Luften blir tunnare ju högre upp i atmosfären man kommer, därför att man där inte har lika mycket luft ovanför sig som vid jordytan och för att gravitationen inte är lika stark på hög höjd, varför molekylerna i luften inte pressas ihop nedåt lika hårt som vid markytan.

På höga höjder måste man därför ta många fler andetag för att få i sig samma mängd syre. Det är därför det känns jobbigt att röra sig på till exempel höga berg.

Atmosfärens olika lager

Atmosfären delas in i olika lager beroende på höjd över jordytan och temperaturförhållanden. 75-80% av luftens lösta gaser finns i det första lagret, kallat troposfären, som sträcker sig från jordytan upp till ca 7-17 kilometers höjd (medelavstånd 11 km), beroende på var på jorden man befinner sig. Troposfären innehåller i princip allt vatten och det är också här allt väder sker, även om vissa typer av moln kan förekomma högre upp (se Väder och klimat).

Ovanför troposfären och upp till ca 50 km höjd har vi stratosfären där ozonlagret finns.

Ytterligare längre från jordytan ligger mesosfären som är atmosfärens kallaste lager.

Atmosfärens sista lager kallas termosfären, och detta sträcker sig flera hundra kilometer ut från jordytan. Utsattheten för solstrålningen gör att temperaturen återigen ökar med höjden, för att högre upp bli relativt konstant. Så här högt finns inga moln, men däremot norrsken.

Solen värmer jorden - jorden värmer atmosfären

Att det främst 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.

Eftersom temperaturen en solig morgon ökar i takt med att solen stiger på himlen kan man lätt 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 (ouppvärmd). I stället är det den av solstrålarna uppvärmda jordytan, som värmer luften (som ett värmeelement). Det sker först när solen 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.

Varm luft stiger uppåt och...

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.

...fukten bildar moln

Luften är dock sällan helt torr utan innehåller vattenånga. Vid ett visst temperaturfall, beroende på mängden vattenånga, börjar denna att kondenseras, 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.

Moln

Moln uppstår när fuktig luft tvingas röra sig uppåt och då avkyls så att vattenångan i luften kondenserar och blir till små vattendroppar eller iskristaller. Detta kan t.ex. ske när varm luft passerar över ett kallare område, rör sig uppför ett berg, eller vid en varm- eller kallfront. Molnen löses upp igen när luft sjunker och kyls av inom större områden.

Cirka 40% av jorden är täckt av moln. Detta värde är mycket nära konstant, till om med från en dag till nästa. Molnen rör sig med vindens hastighet och på höga höjder kan det blåsa upp till 100 m/s eller mer. Moln kan förutom vatten också bestå av stoftpartiklar från exempelvis vulkanutbrott eller sandstormar.

Formen på ett moln beror dels på hur vindarna blåser och dels på hur temperaturen varierar i atmosfären. Molnens färg beror på om de är solbelysta eller ligger i skugga. I direkt solljus blir molnen vita medan moln som ligger i skugga nästan blir svarta. Moln med hög densitet (och därmed mycket vatten) släpper också igenom mindre ljus, vilket gör dem mörkare.

Det finns inget ställe i världen där man inte har några moln, även om molnigheten är mycket liten i en del ökentrakter och i en del dalgångar i Antarktis, där det aldrig lär regna.

Svävande sjöar

Ett litet cumulusmoln, de små bomullstussarna som är vanliga under vackra dagar, kan innehålla allt från hundratals till tusentals ton vatten. De mäktiga blomkålsliknande molnen som kan ge kraftiga skurar och åskväder, är riktiga berg av vatten och is, och kan innehålla upp mot hundratusen ton vatten.

Hur kan då dessa mäktiga vattenreservoarer hålla sig uppe när vatten egentligen är ca 800 gånger tyngre än luft? Molnen innehåller vattnet i form av en väldig mängd små droppar till en storlek från en tusendels till en tiondels millimeter, och om vi tittar närmare på varje enskild molndroppe så hittar vi svaret.

Newton har lärt oss att ett fallande objekt ökar sin hastighet mer och mer ju längre den faller, men i atmosfären så spelar en annan faktor en stor roll. Ju fortare något faller, desto större motstånd får det av luften, vid en viss hastighet så är luftmotståndet så högt att hastigheten förblir konstant.

Detsamma gäller de mycket små dropparna som bara får upp en fallhastighet runt ett par centimeter i sekunden, denna hastighet kompenseras lätt av luftens rörelser inuti molnen, som ofta uppgår till flera meter per sekund, och håller kvar molndropparna högt över våra huvuden.

Det finns många olika typer av moln, som alla uppvisar olika egenskaper.

Vind - varför blåser det?

Vind är flödet av luft i atmosfären. Skillnader i lufttryck får luften att röra sig från områden med högtryck till områden med lågtryck. Ju större tryckskillnad desto kraftigare vind.

Vindar kan röra sig i alla riktningar - horisontellt, vertikalt och i virvlar. Vind uppstår av tryckskillnader i atmosfären. Luften rör sig från ställen med högt tryck mot ställen med lågt tryck – en slags utjämningseffekt. Ju större skillnad det är i lufttrycket, desto kraftigare blir vinden.


Text: Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut, SMHI
Hemsida: Väder, väderprognoser, klimat- och vädertjänster i Sverige | SMHI


Kunskapsbanken på SMHI:s hemsida innehåller många texter om atmosfären och luft.

Publicerad: 12 mars 2014
Uppdaterad: 18 oktober 2016