A levegő nem egységes tömb, és nem is ugyanúgy viselkedik minden magasságban. A felszínt a Nap melegíti fel először, innen kap hőt a fölötte lévő levegő, ezért a troposzférában általában felfelé haladva csökken a hőmérséklet.
A Földet vékony gázburok, a légkör veszi körül. Tömege 5,2×1015 tonna, és a nagy része az alsó 10–15 kilométerben található. A levegő túlnyomó részét nitrogén, oxigén, argon és szén-dioxid alkotja; ezek együtt a levegő térfogatának 99,998%-át adják. A maradékban aeroszolok és nyomgázok vannak, mégis ezek is szerepet játszanak a légköri folyamatokban.
A légkör réteges felépítésű: troposzféra, tropopauza, sztratoszféra, sztratopauza, mezoszféra, mezopauza, termoszféra, termopauza és exoszféra követi egymást. A rétegek határát főként az jelöli ki, hogyan változik bennük a hőmérséklet a magassággal. A troposzféra az a réteg, ahol az időjárás döntő része zajlik.
Miért hűl a levegő a magasban?
A Nap sugárzása nem közvetlenül a levegőt fűti fel legerősebben, hanem a felszínt. A talaj elnyeli a napsugárzás egy részét, majd hőt ad át a közeli levegőnek. Ezért mondjuk, hogy a légkör alulról melegszik fel. A troposzférában emiatt a hőmérséklet általában csökken a magassággal: száraz levegőben 100 méterenként nagyjából 1 °C-kal, nedves levegőben körülbelül 0,65 °C-kal.
Van kivétel is. Derült, szélcsendes éjszakán a felszín erősen kisugároz, a talaj közelében a levegő lehűl, és talaj menti inverzió alakulhat ki. Ilyenkor a felszín közelében hidegebb levegő ül meg, fölötte pedig melegebb réteg marad. Ez gyakran sűrű köddel jár, és a nappali felmelegedés, illetve a megerősödő szél hatására többnyire délelőttre feloszlik.
A felmelegedés mértékét több dolog alakítja: a napsugarak beesési szöge, intenzitása és időtartama, a domborzat, a felszín színe, a felhőzet mennyisége és a légáramlás sebessége. Nem mindegy az sem, milyen a felszín albedoja, vagyis mennyit ver vissza a beérkező sugárzásból. Hó- és jégfelszín esetén ez 60–90% is lehet, szántóföld fölött körülbelül 15%, erdős és vízzel borított területeken nagyjából 30%.
Mitől mozog a levegő, és hogyan lesz belőle szél?
A szél a levegő vízszintes mozgása. Akkor indul meg, amikor különböző területek között nyomáskülönbség keletkezik: a levegő a magas nyomás felől az alacsony nyomás felé áramlik. A Föld forgása miatt az északi féltekén az áramlás jobbra tér el. Minél nagyobb a nyomáskülönbség, annál erősebb a szél.
A szél sosem teljesen egyenletes. A felszínnel és a tereptárgyakkal való súrlódás, valamint a helyi hőmérsékleti különbségek miatt lökésszerű lehet. A széllökés általában 20–40%-kal haladja meg az átlagsebességet. Éjjel a szél rendszerint gyengébb és kevésbé lökéses, mint nappal. A szél irányát mindig úgy adják meg, ahonnan fúj.
Vannak jól felismerhető helyi szelek is. A tavi és tengeri szél nappal a szárazföld és a víz eltérő felmelegedése miatt a víz felől a szárazföld felé fúj, éjjel pedig megfordul az irány. Ilyennel a Balatonnál is találkozhatunk. A hegységek környékén főn- és bukószél, valamint völgyi és hegyi szél is kialakulhat. A troposzféra és a sztratoszféra határán, 8–12 kilométer körül futóáramlás is létrejöhet; ez a Földet körbefutó erős légáramlási öv.
Hogyan lesz a vízgőzből felhő, köd vagy csapadék?
A víz a légkörben három alakban van jelen: vízgőzként, cseppekben és jégszemekben. Ha egy adott hőmérsékleten a levegő már nem tud több vízgőzt befogadni, telítettnek nevezzük. A harmatpont az a hőmérséklet, amelyre lehűtve a levegő telítetté válik. További hűléskor a felesleges nedvesség kicsapódik. A relatív nedvesség azt mutatja meg, hogy az aktuális vízgőztartalom hány százaléka a maximálisan lehetségesnek.
A csapadék cseppfolyós vagy szilárd víz, amely a légkörből a talajra vagy vízfelületre hullik. A felhő, a köd, a harmat, a dér és a zúzmara nem csapadék, mert nem hullik a felszínre. Csapadék viszont például az eső, a záporeső, a hó, a hózápor, a jégeső, a jégdara és a jégtű. A mennyiséget milliméterben mérik: 1 m2-re 1 mm csapadék 1 liter víznek felel meg. Hó esetében nagyjából 10 liter hó ad ki 1 liter vizet.
A köd a felszínen kialakult felhő. Akkor beszélünk róla, ha a látástávolság 1 kilométer alá csökken. Kialakulhat lehűlés, párolgás vagy keveredés miatt. A leggyakoribb a kisugárzási köd: derült, szélcsendes éjszakán jön létre, és gyakran délelőttre feloszlik. Párolgási köd akkor képződik, amikor melegebb vízfelszínről nedvesség kerül a hűvösebb levegőbe; főleg ősszel jellemző. Áramlási köd hideg felszín fölé érkező enyhe, nedves levegőből lesz, lejtőköd pedig akkor, amikor a hegyvonulat emelkedésre kényszeríti a levegőt.
Végül ott van az ózonpajzs. A napsugárzás hatására az oxigénből háromatomos ózonmolekula keletkezik, és ennek a rétegnek a legnagyobb része 10–50 kilométer között található, azon belül is 15–25 kilométer magasságban. Az ózon a Napból érkező UV-B sugárzás 90%-át kiszűri, és az UV-C sugárzást is jelentősen gyengíti.
Ha valaki a hirtelen köd, a tartósan alacsony látástávolság vagy a szokatlanul erős szél mögötti okot szeretné érteni, érdemes ezt a három alapot nézni: a felszín felmelegedését, a nyomáskülönbséget és a levegő nedvességtartalmát.
