Troposfæren

Troposfæren er den laveste delen av jordens atmosfære og det er i denne delen skyer og de fleste værfenomener dannes. Høyden av laget avhenger av hvor mye solenergi som når overflaten. Derfor er laget høyest over tropiske områder, omtrent 15–25 km, og avtar til under 10 km over polområdene. Troposfæren består av omkring 80 % av atomsfærens totale masse og nesten all vanndamp og nesten alle aerosoler.

Nitrogen og oksygen er de viktigste gassene i troposfæren.

Ordet troposfære stammer fra gresk "tropos" som står for "vending" eller "blanding".

Siden store deler av atmosfærens masse ligger i troposfæren, har denne delen av atmosfæren også størst lufttetthet. Lufttettheten og dermed også lufttrykket er størst ved jordoverflaten fordi luften blir presset sammen under vekten av all luften i høyden over. I høyere nivå vil vekten av luften som er over være mindre, og luften blir dermed mindre komprimert og lufttrykket blir mindre. Endringen av trykket med høyden kan regnes ut ved den hydrostatiske ligningen:

${\displaystyle {\frac {dp}{dh}}=-\rho g=-{\frac {pg}{RT}}}$

der:

g = tyngdeakselerasjonen

ρ = tetthet

h = høyde

p = trykk

R = universell gasskonstant

T = temperatur

ved å anta konstant temperatur, faller trykket eksponentielt med høyden:

${\displaystyle p(h)=p(0)e^{-{\frac {gh}{RT}}}}$

I troposfæren faller temperaturen med et gjennomsnitt på 6,4°C pr 1 km i høyden. Dette fallet kommer av adiabatisk avkjøling, som i prinsippet består i at når det atmosfæriske lufttrykket faller, utvider luften seg. For at luften skal kunne utvide seg må den gjøre et arbeid på sine omgivelser, og energien som blir brukt til dette fører til at temperaturen faller (pga Bevaring av energi).

Temperaturen synker til omtrent -52°C ved begynnelsen av tropopausen. Ved polene er troposfæren tynnere og temperaturen synker bare til omtrent -45°C, mens den over ekvator kan nå -75°C.

Nivået der temperaturen slutter å falle kalles tropopausen, og markerer grensen mellom troposfæren og stratosfæren. I stratosfæren stiger temperaturen med høyden igjen.

Den storskala sirkulasjonen i atmosfæren er forholdsvis konstant. Det er tre konveksjonsceller på hver halvkule: Hadleycellen, Ferrelcellen og Polarcellen. Disse cellene transporter varme fra ekvator mot polene og styrer de storstilte vindsystemene i atmosfæren, som passatvindene og vestavindsbeltet.