A levegő főleg nem közvetlenül a Naptól melegszik fel, hanem a felszín adja át neki a hőt. Emiatt csökken többnyire a hőmérséklet a magassággal, és így lesz érthető a talaj menti inverzió, a szél mozgása, a köd kialakulása és a csapadék útja is.
A légkör vékony gázburok, mégis hatalmas tömegű: 5,2×1015 tonna. Ennek túlnyomó része az alsó 10-15 kilométerben található, vagyis ott, ahol az időjárás is zajlik. A levegő nemcsak gázokból áll, hanem apró cseppfolyós és szilárd részecskékből, úgynevezett aeroszolokból is. Ezek önmagukban kevésnek tűnnek, mégis szerepük van abban, hogy a beérkező sugárzás hogyan módosul a légkörben.
Az atmoszféra nem volt mindig ilyen. A Föld korai légkörét hidrogén, hélium, metán, ammónia, vízgőz és kén-hidrogén alkotta, de ez az őslégkör eltűnt. Később a vulkáni működésekből felszabaduló gázok és vízgőz hozta létre a másodlagos légkört, benne főként szén-dioxiddal, vízgőzzel, kénnel, nitrogénnel és hidrogénnel. Ahogy a vízgőz mennyisége nőtt, elindult a víz körforgása, az oxigéntermelő élőlények pedig lassan átalakították a levegő összetételét. Ezzel együtt erősödött az ózonréteg is.
A légkör rétegei és az ózonpajzs
A légkört a hőmérséklet magasság szerinti viselkedése alapján rétegekre osztják. Legalul a troposzféra van 0 és 12 kilométer között, fölötte a sztratoszféra 12 és 50 kilométer között, aztán a mezoszféra 50 és 85 kilométer között, majd a termoszféra 85 és 1000 kilométer között, végül az exoszféra következik. A rétegek határát pauzáknak nevezik. A hétköznapi időjárás szempontjából a troposzféra a legfontosabb, mert ott zajlanak a felhőképződés, a csapadék és a szél fő folyamatai.
Az ózon a levegő oxigénjéből keletkezik a napsugárzás hatására. Nagyon kevés van belőle, mégis meghatározó, mert a légkör túlnyomó részben a 10 és 50 kilométer közötti magasságokban tartalmazza, a legnagyobb koncentráció pedig 15 és 25 kilométer között van. Ezt a sávot ózonrétegnek, ózonpajzsnak is nevezik. A troposzférában az összes ózon körülbelül 10%-a található.
Az ózonpajzs azért fontos, mert a Napból érkező UV-B sugárzás nagy részét kiszűri, és az UV-C sugárzás erősségét is jelentősen csökkenti. A földi élet kialakulásában is döntő szerepe volt: amíg kevés oxigén és ózon volt a légkörben, a veszélyes ultraibolya sugárzás akadálytalanul érte a felszínt. Később az oxigénszint növekedésével alakult ki az a védőréteg, amely ma is felfogja a legkeményebb tartományokat.
Miért lesz hidegebb felfelé, és mitől indul meg a szél?
A napsugárzás a légkör tetején még erős, de mire a felszínig ér, sokat veszít az erejéből: egy része elnyelődik, más része szóródik. A felszínt elérő sugárzásnak kevesebb mint a fele jut el a talajra. A talaj felmelegszik, majd ő adja át a hőt a fölötte lévő levegőnek. Ezért mondjuk, hogy a légkör alulról melegszik fel.
Ennek egyik következménye, hogy a magassággal többnyire csökken a hőmérséklet. Száraz levegőben 100 méterenként átlagosan 1 °C, nedves levegőben 0,65 °C ez a csökkenés. Előfordulhat azonban az ellenkezője is: ez a talaj menti inverzió. Ilyenkor a hőmérséklet felfelé növekszik, és ez főként derült, szélcsendes éjszakákon alakul ki. Gyakran sűrű köd is társul hozzá, amely a délelőtti besugárzás és a megélénkülő szél hatására többnyire feloszlik.
A szél a magasabb nyomású területről az alacsonyabb felé áramló levegő. Minél nagyobb a nyomáskülönbség, annál erősebb a szél. A szélirányt mindig onnan nevezik meg, ahonnan fúj. A felszínnel és a tereptárgyakkal való súrlódás miatt a légáramlás nem egyenletes, ezért a széllökések gyakran 20-40%-kal meghaladják az átlagsebességet. Éjjel a szél többnyire gyengébb és kevésbé lökéses, mint nappal.
Vannak jól felismerhető helyi szelek is. A tó- és tengeri szél nappal a víz felől a szárazföld felé fúj, éjjel pedig fordítva. A hegyvidékeken a főn- és bukószél a domborzathoz kötődik: a levegőt a hegy emeli meg, majd a túloldalon más irányba kényszeríti. A hegyi és völgyi szél is napszakosan változik: nappal a hegyoldalakon, éjjel a völgyekben érezhető jobban.
Hogyan lesz a vízgőzből felhő, köd vagy csapadék?
A víz a légkörben három alakban is jelen lehet: vízgőz, folyadék és jég formájában. Egy adott hőmérsékleten a levegő csak meghatározott mennyiségű vízgőzt képes befogadni; ha telítetté válik, már nem tud többet megtartani. A harmatpont az a hőmérséklet, amelyre lehűlve a levegő telített lesz, és a fölös nedvesség kicsapódik. Ebből lesz felhő, köd vagy csapadék, attól függően, hol történik a lehűlés.
A köd tulajdonképpen a földfelszínen kialakult felhő. Akkor beszélnek róla, ha a látástávolság 1 kilométer alá csökken. Lehet kisugárzási köd, amikor a derült, szélcsendes éjszaka lehűti a felszínt; párolgási köd, amikor melegebb vízfelszínről nedvesség jut a hidegebb levegőbe; áramlási köd, amikor nedves levegő hideg felszín fölé érkezik; keveredési köd, amikor különböző hőmérsékletű levegőrétegek találkoznak; és lejtőköd is, amikor a hegység emelkedésre készteti a levegőt.
A csapadék lehet folyékony vagy szilárd. Eső, záporeső, szitálás, hó, hózápor, havas eső, jégeső, jégdara és jégtű is előfordulhat. Nem csapadék a felhő, a köd, a harmat, a dér és a zúzmara, mert ezek nem hullanak a felszínre, hanem a levegőben vagy a tereptárgyakon jelennek meg. A csapadék mennyiségét milliméterben mérik: 1 milliméter csapadék 1 liter vizet jelent 1 négyzetméteren. Hó esetében az olvadékmagassággal számolnak; nagyjából 10 liter hó felel meg 1 liter víznek.
Ha a köd és az inverzió rendszeresen visszatér, vagy a csapadék, a szél és a légnyomás változása körül van kérdése, érdemes meteorológussal beszélni.
