MERIDIAN
Geografi GE2 Den blå planeten (GLP2021)
MERIDIAN GE2 Den blå planeten
GE2 Den blå planeten
MERIDIAN GE2 Den blå planeten ger insikter i naturgeografiska fenomen på vår planet. Centrala teman är atmosfären, hydrosfären, litosfären och biosfären. Både strukturer och processer behandlas mångsidigt: hur, var och varför uppstår fenomenen och vilken inverkan har de på mänskligt liv.
MERIDIAN är en serie i geografi för gymnasiet GE1 GE2 GE3 GE4
En värld i förändring Den blå planeten En gemensm värld Geomedia – undersök, delta och påverka
ISBN 978-951-52-5393-4
9 789515 253934
Hannele Cantell Heikki Jutila Jari Kolehmainen Sirpa Lappalainen Mari Sorvali Ralf Carlsson
Schildts & Söderströms
Schildts & Söderströms www.sets.fi
Finska förlagans titel: Geos 2 Sininen planeetta Redaktör för den finska upplagan: Jenni Villa och Johanna Kainu-Bagonas Redaktör för den svenska upplagan: My Hermanson Bildredaktör: Susanna Kekkonen Grafisk planering: Jaana Rautio (Gravision Finland Oy) Den finska upplagans ombrytning: Jaana Rautio (Gravision Finland Oy) Den svenska upplagans ombrytning: Jukka Iivarinen (Vitale) Illustrationer: Kalleheikki Kannisto (Rectoverso graafinen suunnittelu), Kauko Kyöstiö (Spatio Oy), Aija Nuoramo
© Hannele Cantell, Heikki Jutila, Jari Kolehmainen, Sirpa Lappalainen, Mari Sorvali och Sanoma Pro © Ralf Carlsson och Schildts & Söderströms
Första upplagan 2021
Fondernas samarbetsgrupp som består av Svenska kulturfonden, Svenska Folkskolans Vänner, Föreningen Konstsamfundet och Lisi Wahls stiftelse för studieunderstöd har beviljat ekonomiskt stöd för utgivningen av detta läromedel.
Det här verket är en lärobok. Verket är skyddat av upphovsrättslagen (404/61). Det är förbjudet att fotokopiera, skanna eller på annat sätt digitalt kopiera det här verket eller delar av det utan tillstånd. Kontrollera om läroanstalten har gällande licenser för fotokopiering och digitala licenser. Mer information lämnas av Kopiosto rf www.kopiosto.fi. Det är förbjudet att ändra verket eller delar av det.
ISBN 978-951-52-5393-4
1
Naturgeografiskt tänkande................................................................. 6
2
Jordens planetariska rörelser........................................................... 13
3
Atmosfären och vindarna...................................................................24
4
Vattnets kretslopp, regn och hav..................................................... 37
5
Väderfenomen ..................................................................................... 51
6 7
Temperaturzonerna och klimatet....................................................62
8
Jordklotets byggnad och litosfärplattornas rörelse...................78
9
Jordbävningar.......................................................................................93
10
Vulkanismen och bergarternas kretslopp....................................103
1 1
Vittring och erosion är exogena processer................................. 115
12
Glaciärerna omformar landskapet.................................................127
1.1 Naturgeografin ökar vår förståelse av naturen 6 1.2 Forskningsområden inom naturgeografin 7 1.3 Geomedia 8 2.1 Jordens bana runt solen 13 2.2 Jorden rotationsrörelse 17 2.3 Corioliseffekten och tidvattnet 20 3.1 Strålningen från solen 24 3.2 Atmosfärens uppbyggnad och betydelse 25 3.3 De planetariska vindarna 29 3.4 Regionala och lokala vindar 32 4.1 Vattnets kretslopp 37 4.2 Nederbörd 40 4.3 Rörelser i havsvattnet 45 5.1 Väderprognoser 51 5.2 Vandrande lågtryck 54 5.3 Variationer i luftströmmarna 58 6.1 Temperaturzonerna 62 6.2 Klimatområden 64
Jorden, jordmåner och vegetationszoner.....................................69 7.1 Jorden 69 7.2 Jordmåner 70 7.3 Vegetationen 72 8.1 Jordklotets byggnad 78 8.2 Litosfärplattorna 81 8.3 Plattor som divergerar 84 8.4 Plattor som kolliderar 86 8.5 Övriga rörelser mellan plattor 89 9.1 Hur jordbävningar uppstår 93 9.2 Skador och hur man förbereder sig 94 9.3 Tsunamier 97 10.1 Vulkaner 103 10.2 Vulkanismen och människorna 107 10.3 Bergarternas kretslopp 112 11.1 Exogena processer 115 11.2 Vittring 116 11.3 Massrörelser 118 11.4 Vinden som erosionsfaktor 120 11.5 Erosion skapad av rinnande vatten 122 11.6 Vågornas erosion 125 12.1 Glaciation 127 12.2 Glaciären rör sig framåt 129 12.3 Den smältande isen 132
Begrepp................................................................................................140 3
2
Jordens planetariska rörelser
6
Erövra världen med Meridian!
Meridian 1–4
2.1 Jordens bana runt solen
Temperaturzonerna och klimatet
Planetariska fenomen beror på jordens rörelser iMeridian rymdenGE1 En värld i Basinnehållet lär dig grunderna. Kom ihåg att fotografier, grafer, illustrationer, tabeller, diagram och kartor hjälper dig att förstå och är lika viktiga för inlärningen som textinnehållet.
Planetariska
förändring Jorden kretsar kring solen och månen kring jorden. Dessutom roterar jordenbehandlar fenomen kring sin tänkta axel. De här rörelserna inverkar på människans liv på många • aktuella händelser i världen sätt. Exempelvis beror årstidsväxlingarna och dag och natt på dem. Jordens • regionala förändringar rotation inverkar också på vindarnas riktning och på tidvattenrörelserna i havet. Fenomen som beror på jordens rörelser kallas • geomedia och de ungas • Den naturgeografiska forskningen sysslar med • Människan är beroende av naturen. Därför möjligheter att påverka 6.1 Temperaturzonerna vatten och vattendrag, atmosfären, marken, är det absolut nödvändigt för människan världen. Höjdens inverkan Jordenatt förstå hur naturen fungerar. kretsar ett varv kring solen om året berggrunden, vegetationen samt jordytans former på temperaturen och landskap. • Naturgeografin undersöker hur naturen fungerar samt de förändringar som sker i VARM LUFT stiger uppåt men den. när den stiger kyls den av. Det
beror på att lufttrycket sjunker och luftmassan utvidgar sig. Luft som utvidgar sig pressar undan den omgivande luften, vilket kräver energi. Energiförlusten gör att den stigande luften av kyls. När man går upp för ett berg kommer snögränsen emot. Ovanför den är det snö och is 1. Begrepp Gör en begreppskarta som visar hierarkin och förhållandena mellan begreppen:
Det fördjupande innehållet på blå bakgrund består av tilläggsinformation och exempel. Öva och repetera med hjälp av uppgifter.
biogeografi klimatologi glaciologi naturgeografi geomorfologi
oceanografi paleogeografi meteorologi hydrogeografi
2. Naturgeografi i nyheterna Gå igenom den senaste tidens nyheter. a. Vilka naturgeografiska ämnen behandlas i nyheterna? b. Från vilka områden kommer nyheterna?
Läs mer om de mångsidiga kompetenserna i Meridian GE2 på sidan 158–159 De här symbolerna visar var innehållstyperna finns i boken:
• Inom naturgeografisk forskning samlar man in Meridian GE2 Den blå planeten information som presenteras mångsidigt med behandlar hjälp av geomedia.
• naturvetenskapliga fenomen och olika sorters landskap • orsaker och följder av naturfenomenen • geomedia och olika sätt att naturgeografi. 3. studera Påståenden Ta ställning till påståendena.
a. Människan kan inte leva en enda dag utan naturen. Meridian GE3 En gemensam b. Människan har fjärmat sig från naturen. värld behandlar c. En geograf vet något om nästan allt.
• världens kulturer samt fenomen 4. kulturgeografiska Yrken och företeelser a. Räkna upp minst 2 fem yrken, där det behövs förståelse för hur naturen fungerar. Motivera
• orsaker varför.och följder av b. Vilken nytta har biståndsarbetarna mänsklig verksamhet på lokal på bilden av i naturgeografi? ochkunskaper global nivå • geomedia och olika sätt att studera kulturgeografi.
Meridian GE4 Geomedia – undersök, delta och påverka behandlar • olika sätt att använda geomedia i geografiska undersökningar • områdesplanering på lokal och global nivå • olika sätt att delta och påverka.
Basinnehåll
Uppgifter
Flera genrer
Flera ämnen
Här får du jobba med mångsidig kompetens i läromedlets text- och bildmaterial.
Här får du jobba med mångsidig kompetens i uppgifter till basinnehållet.
Här får du jobba med andra genrer än lärobokstext.
Här får du tips på andra ämneskunskaper du kan använda.
Forskning och fakta
Erfarenhet och
Här får du ta del upplevelser av forskning och Här får du ta del av ■ Blumenau, Brasilien fakta utanför enskilda individers lärobokstexten. erfarenheter och
Flera språk Här möter du flera olika språk.
upplevelser.
12 Kompetens för välbefinnande
4
Kommunikativ kompetens
Tvärvetenskaplig och kreativ kompetens
Samhällelig kompetens
Etisk kompetens och miljökompetens
Global och kulturell kompetens
När du har läst Meridian 2 kan du •
använda grundläggande begrepp inom naturgeografin
•
inhämta, analysera, utvärdera och presentera naturgeografisk information med hjälp av geomedia
•
förklara fenomen som beror på jordens planetariska rörelser och förstå deras effekter
•
beskriva och analysera den ickelevande och den levande naturen på jorden
•
utifrån bilder och kartor tolka strukturen i landskapsformerna, förstå deras uppkomst och utveckling samt förklara hur och varför landskap förändras
•
analysera orsaker till naturkatastrofer och bedöma konsekvenserna av dem
•
med hjälp av exempel förklara hur följderna för naturkatastrofer förutses och hur man kan dämpa effekterna av dem på olika områden
•
förstå på vilket sätt kunskaper i naturgeografi har betydelse för samhället och för människans aktiviteter.
5
■ Borgå, Finland
1
Naturgeografiskt tänkande
1.1 Naturgeografin ökar vår förståelse av naturen Kunskaper i naturgeografi är nödvändiga för människans aktiviteter
■ Venedig, Italien
I Venedig inverkar närheten till havet och kanalsystemet på människornas liv på många sätt, bland annat vid byggande, i trafiken och näringslivet.
6
Varför flyger passagerarplanen på cirka tio kilometers höjd? Varför lönar det sig att vara beredd på störningar i radiotrafiken under perioder med norrsken? Varför lönar det sig för en jordgubbsodlare att vattna sin odling under en frostnatt? Och varför ska man i en stad förvänta sig ett varmare och regnigare väder än ute på den omgivande landsbygden? När är den bästa tiden att åka på semester till Venedig? Varför måste vi ha skottår vart fjärde år? Var och varför lönar det sig att installera solpaneler? Människan är en del av naturen. Frågorna ovan visar att många av människans aktiviteter, som byggande, utnyttjande av naturresurser samt trafiken, förutsätter en förståelse för den växelverkan som äger rum mellan människan och naturen. Under de senaste årtiondena har balansen rubbats eftersom vi använder för mycket av naturresurserna. I vissa projekt har man föreställt sig att man kan styra naturen och använda den i stor utsträckning. Exempelvis har Aralsjön som förr var enorm nästan helt försvunnit. Det beror på att människan har använt vatten från floder som tidigare strömmade till sjön för bevattning av åkrar. Det här har gett upphov till svåra miljöproblem. För att människan även i framtiden ska kunna leva på jordklotet, måste vi förstå hur naturen fungerar. Därför är geografisk kunskap och förståelse viktigare än någonsin. Det behövs också kritiskt tänkande och förmåga att skilja mellan riktig och felaktig information.
■ Paikkatieto tähän
1.2 Forskningsområden inom naturgeografin Naturgeografin undersöker områdets natur Det finns inte längre några outforskade områden på jordklotet, som inte har kartlagts, med undantag av oceandjupen. Många områden och fenomen har undersökts i detalj. Vi behöver fortsättningsvis kontinuerligt ny information om naturen och i synnerhet om dess inverkan på människans aktiviteter. Naturgeografin undersöker både den icke-levande och den levande naturen. Föremål för forskningen är till exempel jordens ytformer, klimatet, vegetationen och vattendragen. De här kan man undersöka på global nivå, eller så kan forskningen rikta in sig på ett snävare område, exempelvis de arktiska områdena.
Utforska vidare
■ Nordpolen
Forskningsområden inom naturgeografin Inom paleogeografin undersöker man jordklotets historia och dess landskaps historia. Inom biogeografin undersöker man organismernas geografiska utbredning. Inom klimatologin undersöker man platsers och regioners klimat och de faktorer som inverkar på klimatet. Meteorologin, som är en vetenskap som ligger nära klimatologin, sysslar med att förutsäga vädret. Inom geomorfologin undersöker man jordklotets ytformer. Inom hydrogeografin undersöker man fenomen anknutna till vatten och vattendrag. Delområden inom hydrogeografi är bland annat oceanografi och glaciologi.
Man får information om miljöförändringar genom mätningar. Istäcket har blivit tunnare i de arktiska havsområdena, vilket visar på att klimatet har blivit varmare.
1 Naturgeografiskt tänkande 7
1.3 Geomedia Geografiska frågor ger information
Den Finlandsfödde geologen Adolf Erik Nordenskiöld undersökte tillsammans med sin expedition nordliga polarområden i slutet av 1800-talet.
Varför finns det sjöar just här? ■ Dolomiterna, Italien
Vilken berggrund och vilka jordarter finns i området? Hur får man information om dem?
8
När forskningsresande på sin tid undersökte okända platser och regioner var frågorna vad och var viktiga för dem. När karteringen framskred, kunde man samla allt mera information om platsernas och regionernas egenskaper, så att man även kunde svara på frågan hurdan. Förklaringarna som utarbetades var närmast katalogliknande beskrivningar av områdets natur. I beskrivningarna berättades det om det undersökta områdets berggrund och jordarter, om vattendragen, klimatet samt om vegetationen och djurlivet. Man berättade också om områdenas kultur med hjälp av enkla skildringar. En sådan schematisk områdesbeskrivning var ofta tungläst. Senare fördjupade forskarna förståelsen genom att söka svar på frågorna hur och varför. Naturgeografin började ta reda på hur olika platser och regioner har utvecklats till det de är och hur människan växelverkar med naturen. Geografen nöjer sig inte längre enbart med att kartera och beskriva utan förklarar och strävar också efter att förstå platsers karaktär. Förutom att svara på enskilda frågor är målet för den geografiska forskningen att utarbeta begrepp och teorier som beskriver objekt och fenomen.
Hur och varför har landskapsformerna förändrats under tidens gång och hur kommer de att förändras i framtiden?
Hurdant väder är det i området? Hur varierar det under årstiderna?
Var kan det här landskapet vara beläget?
Hur har människan förändrat landskapet genom sina aktiviteter?
Vad för slags vegetation finns i området? Varför just sådan vegetation?
Hur kan människor bo och verka i området på ett hållbart sätt?
Inom naturgeografin används geomedia mångsidigt
Geomedia innebär metoder att inhämta, presentera och visualisera regional information.
Inom naturgeografin analyseras den inhämtade informationen och geomedia på olika sätt beroende på vad man vill ha reda på. Om man vill utreda jord-, vatten- eller luftkvalitet, kan analysmetoderna likna dem som används i fysik och kemi. Om man däremot forskar i hur landskap förändras, kan man analysera fotografier och gamla kartor liksom människors berättelser och skrifter. När man forskar är det alltid viktigt att kunna granska den inhämtade informationen kritiskt. Man måste bland annat bedöma om informationen är tillförlitlig och mångsidig och om analysen och slutsatserna av analysen har gjorts noggrant. Ett viktigt skede är presentation och publicering av information från olika faser av studien. Det kan vara en god idé att visualisera informationen på olika sätt med geomedia. Förutom text kan man visualisera genom att använda sig av tabeller, diagram, kartor, bilder och andra grafiska metoder. Tidningar, television, internet och sociala medier är publiceringsmetoder där man kan förmedla forskningsinformation i korthet. Förutom att forskarna måste kunna forska, måste de också ha förmåga att förmedla resultaten av sin forskning på ett intresseväckande sätt. Dagens naturgeografer använder sig mycket av teknik som hela tiden utvecklas. Nuförtiden har geomedia huvudsakligen elektronisk form. Till exempel använder man sig ofta av datormodellering och satellitbilder. Med hjälp av sådana metoder kan naturgeograferna förklara och förutsäga bland annat miljöförändringar.
• statistik, tabeller, diagram och animationer • källor som använder sig av digital platsinformation • kartor • fotografier, videor och filmer • skriftlig och muntlig information • simuleringar, spel, förstärkt verklighet
Geovetenskaper G E OV E T E N S K A P E R Ä R ETT GEMENSAMT NAMN för naturvetenskaper som stu derar jordklotets och atmosfä rens byggnad och fenomen som hör ihop med dem. Geo vetenskaperna handlar om geografi, geologi, meteorologi, fysik, matematik, kemi och biologi.
Olika skeden i geografisk forskning
Insamling av material
Analys av det insamlade materialet
Presentation av resultat och visualisering med hjälp av geomedia
kartor
kartor
flyg- och satellitbilder
fotografier
statistik
diagram
fotografier
teckningar
filmer
tabeller
observationer
videor och animationer
litteratur
slutsatser och tolkningar
1 Naturgeografiskt tänkande 9
Naturgeografin i praktiken Naturgeografisk information behövs i vardagslivet Till exempel när man ska bygga ett hus vid en strand • Solstrålning g byggnadens riktning och fönstrens placering
• Blåst, förändringar i väderleken, salt från havet g hållbara byggnadsmaterial
• Höga vågor och höjning av havsytan g bygg på en högre plats eller på pelare
• Berggrund och markkvalitet g husgrund
■ Castro, Chile
En naturgeograf i arbete SANNA VAALGAMAA studerade
naturgeografi på universitetet. Det som lockade henne till naturgeografin var i synnerhet intressanta fältkurser. När Sanna skulle skriva sin pro gradu specialiserade hon sig på vattendrag och miljöförändringar. Som biämnen studerade hon kemi, biologi och miljövetenskap, som hon hade nytta av i specialiseringsstudierna. Efter magisterexamen erbjöds en möjlighet att fortsätta med botten sedimentforskning i internationella forskningsprojekt och i samband med det skrev hon sin doktors avhandling, som handlade om bottensediment i södra Finlands kustvatten. Efter doktorsavhandlingen hittade hon en arbetsplatsannons, där ett konsultföretag inom miljöområdet sökte en vattenspecialist. Sanna sökte och fick platsen. Arbetsbilden utvecklades senare till att omfatta en betydligt bredare del av vattensektorn. Typiska arbets-
10
uppgifter inom konsultsektorn är exempelvis att göra kvalitets bedömningar av bottensediment relaterade till muddrings- och deponeringsprojekt i hamnar och handlingsplaner för projekten, att sköta företags miljö- och vattentillståndsärenden, göra miljö konsekvensbedömningar (MKB) vid stora investeringsprojekt samt olika spridningsmodeller (buller och kemikalieolyckor). Numera ingår också sådana uppgifter som har att göra med företagsansvar.
Det handlar om företagens ansvar för de sociala effekterna av verksamheten. Förutom miljöfrågor rör det sig också om den sociala och ekonomiska dimensionen. Typiska arbetsuppgifter som har med företagsansvar att göra är utveckling och rapportering av företagsansvaret. En geografs utbildning innehåller såväl miljösom samhälleliga ämnen, så det är en utmärkt utgångspunkt för olika arbetsuppgifter som berör miljö- och företagsansvarsfrågor.
Sanna Vaalgamaa förbereder ett test av hur miljögifter bryts ner genom effekten av solljus i naturvatten.
Forskningsämnen bland naturgeografistuderande Förstenade skogar och skydd av dem i Nordamerika och Afrika
Heterogeniteten i manteln i de västra delarna av USA
Eutrofiering av sjöar, mekanismer och restaurering
En petrologisk, mineralogisk och geokemisk undersökning av prikritlavor vid floden Luenha i Moçambique: nya ledtrådar till diapirerna i magmaprovinsen Karoos basaltflöden
Rekonstruktion av förändringarna i en sjös vattenkvalitet genom användning av fossila kiselalger
HED-meteoriternas ursprung
Vulkanaktivitetens inverkan på de stora massutdöendena
Grottbjörnen och hur den dog ut
Exempel på naturgeografisk forskningsrubriker
En hydrogeologisk 3D-strukturmodell av Hyvingeåsen och Salpausselkä I för strömningsmodellering
Den nordatlantiska oscillationens inverkan på vintertemperaturerna och nederbördsmängderna i Finland
Faktorer som inverkar på snöns utbredning vid Skalluvaara i Utsjoki
Strömningsegenskaperna hos isälven Pulmankijoki förklarade med hjälp av 2Dmodellering
Förändringskänsligheten hos den alpina vegetationen i Centralalperna i en värld under uppvärmning
Monsundynamik och miljöhistoria under holocen hos sjön Kumphawapi i nordöstra Thailand
I en geopark får man erfarenheter av naturen ROKUA GEOPARK, SOM LIGGER I NÄRHETEN AV ULEÅBORG, är
Finlands första objekt i UNESCO:s program för geovetenskap och geoparker (IGPP). I programmet ingår över hundra geoparkobjekt i olika delar av världen. Geoparkernas uppgift är att värna om internationellt värdefulla och unika geomiljöer samt att använda dem i undervisning, forskning och för hållbar turism. Tillsammans berättar geoparkerna om jordens fascinerande, nästan fem miljarder år långa utveckling, där faser förknippade med naturvetenskapliga fenomen i varje geopark kan ses i sin rätta miljö. Exempelvis berättar Rokua Geopark berättelsen om hur Rokua, Ule älvdal och Ule träsk föddes efter den senaste istiden, det vill säga Weichsel. Inom området ligger också internationellt stora och tydliga formationer från inlandsisens avsmältningsfas,
som kraftigt har påverkat områdets övriga utveckling och landskapsbilden. Rokua Geoparks geologiska uppkomsthistoria hör också nära samman med den levande naturen och uppbyggnaden av kulturmiljöer. Den som är intresserad av äventyr och naturobjekt kan lära sig både om naturformer och om den växelverkan som råder mellan människan och naturen.
Mikko Kiuttu, projektledare och geolärare i Rokua Geopark är ämneslärare i geografi och biologi till utbildningen. Som huvudämne har han studerat naturgeografi. I sitt arbete får han kombinera sina naturgeografiska kunskaper med undervisning, turism, regional utveckling och utveckling av en hållbar livsstil samt ett omfattande internationellt nätverkssamarbete. ■ Flyttblock i Väätäjänniemi, Vaala, Finland
1 Naturgeografiskt tänkande 11
• Människan är beroende av naturen. Därför är det absolut nödvändigt för människan att förstå hur naturen fungerar. • Naturgeografin undersöker hur naturen fungerar samt de förändringar som sker i den.
Gör en begreppskarta som visar hierarkin och förhållandena mellan begreppen: oceanografi paleogeografi meteorologi hydrogeografi
2. Naturgeografi i nyheterna Gå igenom den senaste tidens nyheter. a. Vilka naturgeografiska ämnen behandlas i nyheterna? b. Från vilka områden kommer nyheterna?
■ Blumenau, Brasilien
12
• Inom naturgeografisk forskning samlar man in information som presenteras mångsidigt med hjälp av geomedia.
3. Påståenden
1. Begrepp
biogeografi klimatologi glaciologi naturgeografi geomorfologi
• Den naturgeografiska forskningen sysslar med vatten och vattendrag, atmosfären, marken, berggrunden, vegetationen samt jordytans former och landskap.
Ta ställning till påståendena. a. Människan kan inte leva en enda dag utan naturen. b. Människan har fjärmat sig från naturen. c. En geograf vet något om nästan allt.
4. Yrken a. Räkna upp minst fem yrken, där det behövs förståelse för hur naturen fungerar. Motivera varför. b. Vilken nytta har biståndsarbetarna på bilden av kunskaper i naturgeografi?
2
Jordens planetariska rörelser 2.1 Jordens bana runt solen Planetariska fenomen beror på jordens rörelser i rymden Jorden kretsar kring solen och månen kring jorden. Dessutom roterar jorden kring sin tänkta axel. De här rörelserna inverkar på människans liv på många sätt. Exempelvis beror årstidsväxlingarna och dag och natt på dem. Jordens rotation inverkar också på vindarnas riktning och på tidvattenrörelserna i havet. Fenomen som beror på jordens rörelser kallas planetariska fenomen.
Jorden kretsar ett varv kring solen om året Jorden kretsar runt solen i en ellipsformad bana, i vars ena brännpunkt solen ligger. I praktiken är jordens bana ändå närmast cirkelformad. Jorden är närmast solen i början av januari och som längst bort i början av juli. Medelavståndet mellan solen och jorden är ungefär 150 miljoner kilometer. På jorden tar ett varv kring solen ett år eller mer exakt 365 dagar 5 h 48 min 46 s.
Planetariska fenomen Jorden kretsar kring solen och jordens axel lutar. årstidsväxlingar (belysning och temperatur) Jorden roterar kring sin axel. växling mellan natt och dag tidszonerna corioliseffekten Jordens rotationsrörelse samt jordens, månens och solens gravitation. tidvattenfenomenet
2 Jordens planetariska rörelser 13
Orsaker till årstidsväxlingarna Det finns tre orsaker till att årstiderna växlar. (1) Jorden kretsar kring solen. (2) Jorden kretsar kring solen så att rotationsaxeln bildar en 66,5 graders vinkel i förhållande till ekliptikan (jordbanans plan). Med andra ord lutar jorden 23,5 grader i förhållande till en rät vinkel. (3) Jorden lutar alltid åt samma håll, vilket betyder att den lutar turvis från och turvis mot solen. Jorden tar alltså emot olika mängd strålning beroende på läget i omloppsbanan. Från mars till september får det norra halvklotet mer strålning än det södra halvklotet. Från september till mars är det tvärtom.
Vinkeln på jordaxeln i förhållande till banans plan linje som är lodrätt i förhållande till jordbanans plan
jordens tänkta rotationsaxel 23,5˚
90˚
66,5˚ ekv
ana kring jordens omloppsb
solen
ato
rn
Jordens läge i förhållande till solen under olika årstider vårdagjämning 21 eller 22 mars
Stillestånd eller balans? SOLSTÅNDSDAGARNAS NAMN kommer sig av att dagens längd är lika överallt på jordklotet. Under stille ståndsdagarna bromsas för längningen eller förkortning en av dagarna upp. Under ett år kommer den punkt där solstrålningen når jorden vinkelrätt att vandra inom det område som ligger mellan vändkretsarna. Under solståndsdagarna kommer punkten att nå någondera vändkretsen, stanna upp och återvända mot den andra vändkretsen.
14
sommarsolstånd 21 eller 22 juni
92 d 19 h
89 d
93 d 16 h
89 d 19 h
vintersolstånd 21 eller 22 december
höstdagjämning 22 eller 23 september Jordens rörelse kring solen är inte helt jämn, utan den är snabbare när jorden är närmare solen, det vill säga när det norra halvklotet har vinter. Därför är vår vinter (tiden från höstdagjämningen och vårdagjämningen) ungefär åtta dygn kortare än vår sommar (tiden från vårdagjämningen till höstdagjämningen).
Sommarsolstånd
Vintersolstånd På nordkalotten På nordkalotten är det ärljust det ljust hela hela dygnet. dygnet.
På nordkalotten På nordkalotten råderråder mörker. mörker. 0°
0° På sydkalotten På sydkalotten är det ärljust det ljust hela hela dygnet. dygnet.
På sydkalotten På sydkalotten råderråder mörker. mörker. Vid sommarsolståndet träffar solstrålarna Kräftans vändkrets (23,5° N) rakt uppifrån. På det norra halvklotet är det då sommar och på det södra halvklotet vinter. Vid den norra vändkretsen och norr om den lyser solen dygnet runt, det är midnattssol. Vid den södra vänd kretsen och söder om den råder midvintermörker eller polarnatt och solen når aldrig över horisonten.
Vid vintersolståndet träffar solstrålarna Stenbockens vändkrets (23,5° S) rakt uppifrån. Då är det vinter på det norra halvklotet och på det södra är det sommar. Ljusförhållandena är omkastade jämfört med sommar solståndet: midvintermörker (kaamos) på Nordkalotten och midnattssol på Sydkalotten. Vid vårdagjämningen och höstdagjämningen träffar solstrålarna ekvatorn vinkelrätt och då är dagen tolv timmar lång överallt på jordklotet.
Dagslängden varierar mest i polarområdena Alla områden på jorden får under ett år ljus under en lika lång tid. Vid ekvatorn är dagslängden kring tolv timmar under alla månader. Ju längre bort från ekvatorn man kommer, desto mer beror dagslängden på årstiden. Jordklotet indelas i tre belysningszoner, vilkas gränser utgörs av polcirklarna och vändkretsarna. Belysningszonerna är tropikerna (mellan vändkretsarna; eng. tropic = vändkrets), mellanbredderna och kalott områdena. Jordens belysningszoner
66,5° N
0°
Stenbockens Stenbockens vändkrets vändkrets
Kräftans Kräftans vändkrets vändkrets 0°
23,5°23,5°
90° N Nordkalotten
Norra vändkretsen
Dagens längd den 21.6 Utsjoki Uleåborg Helsingfors Berlin Aten Kairo Nairobi Kapstaden Sydpolen
24 h 22 h 7 min 18 h 56 min 16 h 50 min 14 h 58 min 14 h 5 min 12 h 3 min 9 h 54 min 0h
mellanbredderna Kräftans vändkrets
23,5° N
tropikerna
0°
solens zenitläge
ekvatorn
Stenbockens vändkrets
23,5° S mellanbredderna
66,5° S
Sydkalotten 90° S
Södra vändkretsen
Solens zenitläge, det vill säga den punkt där solstrålningen kommer in vinkelrätt, varierar mellan årstiderna. Midnattssolen och midvinter mörkret varar mellan ett dygn till sex månader i kalottområdena.
2 Jordens planetariska rörelser 15
Inom kalottområdena, det vill säga områdena mellan polcirklarna och polerna, är variationen mellan årstiderna allra störst. På polcirklarna är det i teorin en dag av midvintermörker och en av midnattssol, men ju närmare polerna man når, desto flera är dagarna med midnattssol och midvintermörker. Extremfallet når vi vid polerna där det är midnattssol ett halvår och midvintermörker den andra halvan av året. På mellanbredderna, det vill säga mellan polcirklarna och vändkretsarna är skillnaden mellan dag och natt större ju närmare polerna vi går. Exempelvis i Helsingfors är dagslängden bara 6 timmar vid jul men hela 19 timmar vid midsommar. I Aten är dagslängden 9,5 timmar vid jul och 15 timmar vid midsommar. Den ljusa tiden förlängs av den relativt långa skymningstiden som beror på att solen går ner och upp i en liten vinkel. Lite av solljuset under horisonten återspeglas i atmosfären så att ljuset kommer nå marken även om solen inte längre är synlig. Solstrålningen träffar alltid marken snett på mellanbredderna. Området mellan vändkretsarna kallas tropikerna. Inom tropikerna lyser solen på en given punkt rakt uppifrån, det vill säga från zenit, under två dagar per år. Skillnaden mellan årstiderna är liten. Vid ekvatorn är dagslängden kring tolv timmar och mörkret faller snabbt eftersom solen lyser i en brant vinkel bakom horisonten. Den för oss bekanta skymningen saknas. Solens bana på himlen vid vårdagjämningen zenitzenit
zenitzenit
12.00 12.00
14.00 14.00 10.00 10.00
16.00 16.00
14.00 14.00 12.00 12.00
horisonten horisonten
16.00 16.00 18.00 18.00
18.00 18.00
8.00 8.00 90°
S
W
W
W
10.00 10.00
90°
S
N
NS
30°
S
W
30°
N
N
8.00 8.00 6.00 6.00
6.00 6.00
E
E
E
Vid ekvatorn lyser solen rakt uppifrån, det vill säga från zenit, mitt på dagen.
E
Vid Finlands sydkust (60° N) lyser solen i en 30 graders vinkel mitt på dagen. Solen stiger och går ner i en sned vinkel bakom horisonten.
Solens infallsvinkel inverkar på temperaturen Hur mycket värme som når jordytan beror framförallt på strålningens infallsvinkel: i ju mindre vinkel strålningen träffar jordytan, över desto större yta ska den inkommande värmen fördelas och desto mindre värmer den jordytan. Vid ekvatorn varierar infallsvinkeln mellan 66,5 och 90 grader, det vill säga varje årstid är det rikligt med värmestrålning. Därför är temperaturskillnaderna mellan årstiderna synnerligen små.
16
I Helsingfors (60° N) varierar solens infallsvinkel mellan 6,5 grader (jul) och 53,5 grader (midsommar). Skillnaderna mellan vinter och sommar är stora. De blir ännu större genom att solen lyser endast några få timmar om dygnet under vintern. Då är de områden som ligger på Finlands breddgrader i huvudsak beroende av den värme som lagras i havsvattnet och den värme som havsströmmar och vindar för med sig. Vid polerna är solens infallsvinkel även på sommaren bara 23,5 grader, så inte ens under sommaren värmer solen mycket. °C
30
Effekten av den infallande strålningens vinkel på den mängd strålning 20 som når jordytan 10
30
30
20
20
10
10
0
0
–10
–10
–20 J F M A M J J A S O N D
30 20 10 0 –10
solen
J FMAM J J A S OND
Helsingfors, Finland
°C
–10
Strålningens infallsvinkel är stor
–20
Singapore
0 J FMAM J J A S OND Strålningens infallsvinkel är–20 liten Singapore
°C
°C
–20
J FMAM J J A S OND
Helsingfors, Finland Solens infallsvinkel inverkar på de månatliga medeltemperaturerna. I Helsingfors är infalls vinkeln liten, i synnerhet vintertid. I Singapore, som ligger på ekvatorn, är infallsvinkeln stor under hela året.
2.2 Jorden rotationsrörelse Jordens rotation kring sin axel orsakar växlingarna mellan dag och natt
Växlingen mellan dag och natt
Jordens tänkta rotationsaxel går genom polerna och jordens mittpunkt. Jorden snurrar runt denna axel en gång per dygn. Den tiden kallas ett stjärndygn och är 23 timmar och 56 minuter. Namnet kommer sig av att när ett stjärndygn har gått förefaller en stjärna att åter vara i samma riktning, sedd från jordytan. Soldygnet är 24 timmar långt. När ett soldygn har gått, ser solen ut att vara i samma riktning sedd från jordytan. Skillnaden i längd mellan stjärndygnet och soldygnet beror på att under den tid som jorden roterar kring sin axel, har den hunnit förflytta sig framåt i sin bana i förhållande till solen. Vi märker inte jordens rotation om vi är på jordens yta eftersom även atmosfären rör sig med jorden. Vi kan uppfatta den genom att solen och de andra himlakropparna ser ut att förflytta sig under dygnet. Eftersom jorden snurrar från väster mot öster, ser himlakropparna ut att röra sig i motsatt riktning på himlen. Den tydligaste följden av jordens rotation är växlingen mellan dag och natt. Solen lyser alltid upp halva jorden. Om vi skulle se jorden från rymden, skulle vi upptäcka hur gränsen mellan ljus och mörker, som markerar gryningen, långsamt rör sig från öster mot väster.
Jordens yta är alltid till hälften belyst och till hälften i skugga.
2 Jordens planetariska rörelser 17
Jordklotet är indelat i tidszoner
Tidszonens bredd 0° längdgraden
Jordens omkrets mätt med ett gradnät är 360 grader. Om den indelas i 24 tidszoner, är varje tidszon 15 grader bred. I princip har orter som är belägna på samma längdgrad samma tid. I praktiken följer gränserna mellan tids zonerna i allmänhet statsgränserna. Dessutom har en del stater tagit i bruk en tidszon, som grundar sig på något annat än deras soltid. I till exempel Väst- och Centraleuropa vill många stater ha klockorna på samma tid som grannländerna. USA, Ryssland och liknande stora länder är indelade i flera tidszoner. Nollpunkten för tidszonerna är nollmeridianen som löper genom Greenwich-observatoriet utanför London. Den här tidszonen kallas UTC, det vill säga koordinerad universaltid. I österut belägna tidszoner går klockorna före Londontid, till exempel två timmar före i Finland (UTC+2). På motsvarande vis går klockorna efter Londontid på orter som ligger väster om nollmeridianen. På den motsatta sidan av jordklotet, tvärs genom Stilla havet, går den internationella datumlinjen. Den löper i huvudsak längs den 180:e längdgraden. När man korsar datumlinjen, ändras veckodag och datum. Om det till exempel i Ryssland, som ligger på västra sidan av Berings sund, är måndag morgon, är det söndag morgon på andra sidan sundet i Alaska.
ekvatorn Tidszonerna är 15 längdgrader breda.
Tidszonerna -12 -11 -10 -9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
+1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9 +10 +11 +12
-4 -3
-6
-1
-5 -9
0
-8 -7 -6
-4 -5
+1 +2 0
-3½
0 -5
-4
-3
+5
+7
+9 +10
+11
+10 +6 +2 +4 +4 +5 +8 +2 +9 +3½ +5 +5¾ +1 +2 +3 +6 +4½ +5½ +4 +6½+7 +3 +1 +8 +9 +7
+1
+2
+3
+12
ett dygn framåt internationella datumlinjen
0
+3
ett dygn bakåt +11 +12 +8 +9½ +10
+12
18
Tidszonerna må 9:00 må 10:00
må 8:00
må ti 6:00
må 7:00
ti 5:00
ti 4:00
internationella datumlinjen
ti 3:00 ti 2:00 ti 1:00
må 11:00 må 12:00
må 24:00 må 23:00
må 13:00
må 22:00
må 14:00 må 15:00
må 16:00
må 17:00
må 18:00
må 21:00 må 20:00
må 19:00
Tideräkningen grundar sig på himlakropparnas rörelser DYGNET, MÅNADEN OCH ÅRET är grundenheterna i vår tideräkning. De har alla med himlakropparnas rörelser att göra. Jordens rotation kring sin axel tar ett dygn, månaden är månens omloppstid runt jorden och året jordens omloppstid kring solen. Problemet med tideräkningen är att tiderna för dessa rörelser är inte jämnt delbara med varandra. Om en månad definieras som tiden mellan två ny månar blir den 29,5 dygn. Jordens omloppstid kring solen är cirka 365,25 dygn. Under ett år kretsar månen kring jorden 12,4 gånger. I den västerländska tideräkningen är antalet månader jämnt 12 genom att de olika månaderna innehåller olika antal dygn. Kalendermånaderna är således inte knutna till månens faser.
1443
1442 2021 10.8.
2022 30.7.
islamska kalenderns nyår
1447
1446
1445
1444
I den islamska kulturen använder man sig däremot av månkalendern, som följer månens faser. Antalet månader är 12 och deras längd är antingen 29 eller 30 dygn. Årets längd blir då 354 dygn, och därför är tideräkningen inte relaterad till årstiderna. Exempelvis infaller fastemånaden Ramadan vid olika tidpunkt under olika år. I den västerländska tideräkningen är kalendern tätt bunden till årstiderna med hjälp av skottdagarna. Under de år som är jämnt delbara med fyra lägger vi i slutet av februari till en dag. Dessutom bör vi också lägga på minnet att av de år som är delbara med 100 är endast de som är delbara med 400 skottår. Exempelvis var år 2000 skottår men år 2100 är inte. Den islamska tideräkningen börjar då profeten Muhammed flydde från Mecka till Medina. Enligt den västerländska kalendern var det år 622.
1448
1449
1450
1451
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
19.7.
8.7.
27.6.
17.6.
6.6.
25.5.
15.5.
4.5.
islamska kalendern
västerländska kalendern
skottår
2 Jordens planetariska rörelser 19
2.3 Corioliseffekten och tidvattnet
Jordens rotationshastighet 60° 50° 40°
70°
Corioliseffekten vänder rörelseriktningen
80° 90°
0 km/h 570 k m / h Helsingfors
830 k m /h
30° 20° 10° 0°
ek v
ato r n
1 67 0 k m / h
Alla punkter på jordytan åker under ett dygn ett varv kring jorden. Vid ekvatorn är ett helt varv 40 000 km, i Helsingfors 20 000 km och i Utsjoki under 14 000 km. Om du stod på nordeller sydpolen, skulle du under ett dygn bara snurra runt dina fötter. På bilden visar pilarna de mot svarande rotationshastigheterna.
Som en följd av jordens rotation, kommer rörelser på jordytan, i luften och i havet på det norra halvklotet att avvika mot höger från rörelseriktningen. På det södra halvklotet vrider rörelserna mot vänster. Fenomenet kallas corioliseffekten. Corioliseffekten inverkar kraftigare på rörelserna ju längre bort från ekvatorn man rör sig. Corioliseffekten inverkar inte på rörelser vid ekvatorn. Att förstå principerna för corioliseffekten hjälper oss att föreställa oss rutterna för vindsystemen och havsströmmarna på jordklotet. Corioliseffekten inverkar exempelvis på vindarnas riktning. Även virvelvindar, som cykloner, tornador och tromber, beror på corioliseffekten. Havsströmmarna bildar under inverkan av corioliseffektens stora virvlar, som på norra halvklotet rör sig medsols och på södra halvklotet motsols i oceanerna. Corioliseffekten inverkar även på läget för de stora klimatområdena. Exempelvis är det corioliseffekten som vänder den varma Golfströmmen mot den norska kusten, där vintrarna tack vare den är märkbart varmare än på samma breddgrader på Grönland.
Corioliseffekten a.
b.
c.
Helsingfors
Helsingfors
ekvat orn
ekvat orn e k va
to r n
a. Föreställ dig att en pil skjuts med en stor båge på nord polen mot ett mål som ligger i Helsingfors. Under tiden, när pilen avviker från sin bana, har Helsingfors på grund av jordens rotation hunnit förflyttas en ganska lång väg österut. Pilen passerar väster om Helsingfors. När man ser det på marken eller på en karta, verkar pilen avvika åt höger i förhållande till färdriktningen.
20
e k va
to r n
b. Föreställ dig att en pil skjuts från ekvatorn längs 25° östmeridianen mot Helsingfors. I så fall skulle både pilbågen och måltavlan vara i rörelse. Eftersom pilbågen vid den tid skottet avlossas, rör sig österut med en hastighet på 1 670 km/h, behåller pilen sin riktning och rör sig mot norr. Till en början innebär det bara att pilen inte blir efter i förhållande till jordens rotation. När den närmar sig polen är ändå den österut riktade kraften större än hastigheten hos jordytan under den. Därför ser pilen ut att avvika mot öster, det vill säga höger om färdriktningen.
c. På det södra halv klotet är motsvarande rörelser riktade åt vänster.
Jordens och månens rörelser leder till tidvatten
■ Hall’s Harbor, Nova Scotia, Kanada
Med tidvatten avses att havsytan regelbundet stiger och sjunker, som en följd av kombinationen av jordens, månens och solens dragningskrafter samt jordens rotation. Med hjälp av de här fenomenen kan vi ge en förklarande basmodell för hur tidvattnet fungerar, där en viss plats har stigande havsyta, det vill säga flod två gånger per dygn och sjunkande havsyta, ebb, två gånger. Tidvatten förekommer bara i vissa delar av haven. I verkligheten inverkar även havens och kontinenternas former på hur vattnet kan strömma från en plats till en annan. I vissa havsområden förklaras tidvattenrörelserna bättre av det faktum, att månens dragningskraft får vattnet i havsbassängen att svänga från ena sidan till den andra och då kan rytmen mellan flod och ebb avvika avsevärt från basmodellen.
Skillnaden mellan flod och ebb kan vara uppemot 14 meter i Hall’s Harbor.
Tidvattenfenomenet 1.
ebb
4 månen
2
1
flod
3
3. Eftersom jorden roterar kring sin axel, kommer den högsta punkten för tidvattnet att röra sig från öster mot väster. 4. Samtidigt kretsar dock månen kring jorden, så att tidvattnets fyra faser inte inträffar under ett dygn utan det tar 24 timmar och 50 minuter. Därför inträffar tidvattnet inte heller vid samma tid varje dag.
Nipflod
solen
Springflod
Springflod
halvmåne
fullmåne
solen
ebb
nymåne
2. Även på jordens motsatta sida uppstår en utbuktning. Den uppstår där jordens och månens gemensamma dragningskraft är som minst. Ju mindre kraft som drar vattnet mot jordens medelpunkt, desto högre kan vattenytan stiga.
solen
flod
Månen drar till sig vattnet i havet, så att det närmast månen uppstår en stor utbuktning, som inom det drabbade området upplevs som flod. På motsvarande sätt upplever man ebb där vattnet har strömmat bort mot utbuktningen.
Även solen inverkar på tidvattnet. Solens dragningskraft är ungefär hälften av månens. Tidvattnet är som kraftigast vid ny- och fullmåne när solen, jorden och månen ligger i linje med varandra. Den då extra höga tidvattenvågen kallas springflod. På motsvarande sätt är variationerna i höjd som minst när jorden, månen och solen står i 90 graders vinkel i förhållande till varandra. Det kallas nipflod.
2 Jordens planetariska rörelser 21
Den lokala planetariteten Turismen i Lappland bygger på planetariska fenomen TURISMEN I LAPPLAND drar på många sätt nytta av det speciella med planetariska fenomen. Norrskenet som är en effekt av partikelstrålningen från solen kan man också märka mycket längre söder ut men i Lappland är det mer sevärt. Orsaken är läget närmare den magnetiska nordpolen, som genom jordens magnetfält drar solvindens partiklar mot sig. En annan orsak är den lägre ljusföroreningen, det vill säga mängden belysning som beror på människan. Turister kommer också för att beundra midnattssolen, som i nordligaste Lappland varar över två månader. På vintern förundrar sig turisterna över polarnatten,
vilket ändå inte under den snöiga tiden innebär fullständigt mörker dygnet runt. Från topparna av de höga fjällen kan man även på långt avstånd norr om polcirkeln se solen över horisonten mitt i polarnatten För många är det redan i sig en upplevelse att korsa polcirkeln.
Polcirkelns läge bestäms enligt lutningsvinkeln för jordens rotationsaxel. När axelns lutnings vinkel förändras, förändras även polcirkeln läge. Just nu förflyttar sig polcirkeln mot norr med 14,5 meter om året. Efter tusentals år börjar den igen förflytta sig mot söder. ■ Saariselkä, Finland
Kartan över tidszonerna lever SIG att kartan över tidszonerna
var en av de mer bestående kartorna eftersom tidszonerna grundar sig på jordens rotation. I verkligheten ligger politiska beslut bakom tidszonerna och därför sker förändringar nästan årligen. I Ryssland ändrades tidszonerna under åren 2010 och 2014. År 2010 minskades antalet tidszoner från elva till nio när tidszoner slogs samman. Det var speciellt på grund av näringslivets önskemål som ändringen gjordes. Samtidigt övergick Ryssland till sommartid året runt. År 2014 tog man tillbaka beslutet från år 2010 och återgick till att följa respektive zons normaltid.
22
Samoa som ligger i Stilla havet bytte år 2011 till en tidszon som ligger på andra sidan av den internationella datumlinjen för att underlätta handelsförbindelserna med Australien. Vid midnatt den 29.12 hoppade man över ett dygn, direkt till den 31.12. Nordkorea beslöt år 2015 att fira 70-årsjubileet för befrielsen från den japanska ockupationen genom att grunda en ny tidszon, UTC+8½. I maj 2018 beslöt Nordkorea att återvända till samma tidszon som Sydkorea UTC+9.
östra halvklotet
Havaii
+12 -12
-11
20° N
-10
ekvatorn
0°
+11
+13
Kiribati
+14
Tokelau Samoa
Fiji
Tonga
+12 Nya Zeeland
internationella datumlinjen
MAN SKULLE KUNNA TÄNKA
Amerikanska Samoa
20° S Tahiti
Stilla havet
40° S
västra halvklotet 180°
160° W
• Jordens rörelser i rymden ger upphov till planetariska fenomen. • Jordens rotationsaxel står i 66,5 graders vinkel i förhållande till ekliptikan (jordbanans plan). • Jorden lutar alltid åt samma håll när den rör sig runt solen. Därför får norra och södra halv klotet turvis mera strålning från solen. Årstids växlingarna beror på det här. • Jordens rotation leder till växlingen mellan dag och natt samt till att himlakropparna ser ut att röra sig på himlen.
jordens planetaritet
havsströmmar, temperaturzoner, fördelning av nederbörden
1. Hur skiljer sig följande begrepp från varandra? a. stjärndygn – soldygn b. tropikerna – kalotterna c. zenit – horisonten d. flod – ebb
2. Dagarna för solstånd och dagjämningar Kombinera händelserna med rätt solstånd eller dagjämning. a. Solstrålningen faller in lodrätt mot ekvatorn. b. Solstrålningen faller in lodrätt mot Stenbockens vändkrets. c. Solstrålningen faller in lodrätt mot Kräftans vändkrets. d. Midvintermörkret börjar vid nordpolen. e. Midnattssolen börjar vid nordpolen. f. Årets längsta dag i Chile. g. Årets kortaste dag i Nya Zeeland. h. Jorden är närmast solen.
1. Vårdag jämningen 2. Sommar solståndet 3. Höstdag jämningen 4. Vinter solståndet
• Corioliseffekten leder till att rörelser på det norra halvklotet vrider sig åt höger och på det södra halvklotet åt vänster. Längs ekvatorn har corioliseffekten ingen inverkan på rörelser. • Tidvattnet uppkommer genom inverkan av jordens rotation samt genom jordens, månens och solens gemensamma dragningskraft.
klimat regioner
vegetationsoch jordmåns zoner
människans näringar
3. Påståenden om planetariska fenomen Håller följande påståenden? Motivera dina svar! a. Solen kan vara synlig samtidigt på nordpolen som på sydpolen. b. Vid polcirkeln varar polarnatten ett halvår. c. Du är på semester i Sydafrika. Mitt på dagen vänder du ansiktet mot Finland. Solen lyser rakt i ansiktet. d. Du är på resa i New York. Du ringer din mamma klockan 5 lokal tid för att önska henne god natt. e. Klockan 12 vid midsommar står du mitt på ekvatorn med en bredbrättad hatt på huvudet. Din skugga bilder en rund fläck kring fötterna. f. I Nya Zeeland kan du uppleva midnattssol på julaftonen.
4. Årstidernas växlingar a. Vad beror årstidsväxlingarna på? b. Hur skiljer sig årstiderna kring ekvatorn från årstiderna i Finland? c. Varför skiljer de sig från varandra?
2 Jordens planetariska rörelser 23
3
Atmosfären och vindarna 3.1 Strålningen från solen Livet på jorden baserar sig på solens strålningsenergi Solens heta yta strålar ut energi i ett jämnt flöde åt alla håll. Av strålningen är ungefär hälften synligt ljus och hälften infraröd strålning, det vill säga värmestrålning. Växternas fotosyntes på jorden grundar sig på vissa av det synliga ljusets våglängder medan den infraröda strålningen värmer luften, vattnet och marken. Dessutom sänder solen i viss mån ut ultraviolett strålning (UV-strålning), av vilket den största delen absorberas av jordens atmosfär. Solen sänder också ut partikelstrålning, som i huvudsak består av elektroner och protoner och som kallas solvinden. Partikelstrålningen är dödlig även i små doser. Därför måste astronauter, kosmonauter och taikonauter använda speciella rymdkläder som skyddar mot strålningen när de gör rymdpromenader. Jordens magnetfält och atmosfären hindrar partikelstrålningen från att nå jordytan, men partiklarnas kollisioner med atmosfärens gasmolekyler ger i synnerhet i polarområdena upphov till polarsken (norrsken respektive sydsken). Den elektromagnetiska strålningens våglängder våglängd gammastrålning
infraröd strålning
mikrovågor
radiovågor 10 m
1m
100 mm
10 mm
1mm
0,1mm
0,01mm
0,001mm
100 nm
10 nm
1nm
0,1nm
0,01nm
0,001nm
700 nm rött
500 nm
orange 600 nm
gult
grönt
blått
400 nm violett
synligt ljus:
24
ultraviolett strålning
röntgenstrålning
magnetopausen
bogchock
solv in d en
Jordens magnetfält Jordens magnetfält bildar magnetosfären som omsluter jorden och vars yttre gräns kallas magnetopausen. Partiklarna i solvinden kolliderar med magnetfältet och då uppstår det en chockfront (bogchock).
3.2 Atmosfärens uppbyggnad och betydelse Atmosfären består av gaser I atmosfären finns det tusentals i huvudsak gasformade kemiska föreningar och grundämnen. Den största delen av atmosfären utgörs av kväve och syre. Endast en liten del är koldioxid och ädelgaser, som argon och helium. Förutom de här finns det vattenånga i atmosfären. I atmosfärens lägre del finns också stoftpartiklar av naturligt ursprung, som saltkristaller från haven, damm från jorden, vulkanaska och pollen. I huvudsak utgörs partiklar orsakade av människan av sot från förbränningsprocesser, sulfater och olika organiska föreningar. Människans aktiviteter inverkar kraftigt också på atmosfärens gassammansättning och som en följd av det måste organismerna anpassa sig till förändrade levnadsförhållanden.
Rökdimma, det vill säga smog, som kommer från dieselmotorer, kolkraftverk och industrier samt från förbränning av avfall skadar livet i många storstäder, i synnerhet vid lugnt väder.
■ Delhi, Indien
3 Atmosfären och vindarna 25
Atmosfärens uppbyggnad och skikt enligt temperaturen höjd över havet km 600
lufttryck hPa
570 exosfär
540
0,00000001
510 480 450
390
1. termosfär
330
0,0000001 norrsken
300 270 240
jonosfär
0,000001
210 180 150
0,00001 temperatur
120
0,0001
90 60 30 0
0,001 0,01
meteoriter 2. mesosfär
3. stratosfär
0,1
ozonskikt
4. troposfär -50 °C
26
1. Den översta delen av atmosfären är termosfären, i vars yttre del temperaturen är uppemot 2000 °C. Temperaturen beror på energi från solens mycket kortvågiga strålning. Eftersom materien i termosfären är mycket gles, har den ändå inte någon värmande effekt. Syre- och kvävemolekylerna ligger i skikt enligt sin massa. Den undre delen av termosfären, kallas jonosfären, där strålningen från solen spjälkar atomer till joner, som påverkas av jordens magnetfält. Protoner och elektroner i solvinden skapar norrsken i jonosfären när de träffar atomer och joner i atmosfären. Eftersom jordens magnetfält styr partiklarna i solvinden i närheten av polerna, förekommer norrsken huvudsakligen i närheten av polerna. 2. I mesosfären är materien mycket gles och lufttrycket är lågt. Temperaturen ligger på minusgrader eftersom det här skiktet absorberar endast en liten del av solens strålningsenergi. Meteoroider från rymden kolliderar här med atmosfären och vi kan se dem som glödande stjärnfall, det vill säga som meteorer.
420
360
Atmosfären kan delas i fyra delar enligt temperaturen: troposfären, stratosfären, mesosfären och termosfären. Gränszonen, där atmosfären övergår i den öppna rymden, kallas exosfären.
0 °C
50 °C
1 10 100 500 1 000
3. I stratosfärens övre del är lufttrycket ungefär 1/1 000 av vad det är i havsytans nivå. I dess undre del är det cirka –50 grader men vid ungefär 25 kilometers höjd börjar temperaturen stiga och i den övre delen av stratosfären är den nästan densamma som på jordytan. I stratosfären finns ozonskiktet, som är nödvändigt för livet på jorden eftersom det absorberar den största delen av solens ultravioletta strålning. Just det att strålningen absorberas av ozonmolekylerna ökar temperaturen i stratosfären. Den inkommande solens strålning splittrar syremolekylerna till syreatomer som lätt förenas med andra atomer och molekyler. På så vis uppstår bland annat ozon (O3). Mest ozon finns på en höjd av 15–25 kilometer i stratosfären. 4. Troposfären har vid ekvatorn en tjocklek på cirka 18 kilometer och vid polerna cirka 8 kilometer. I det här skiktet sjunker temperaturen med 6,5 grader för varje kilometer man rör sig uppåt. Även lufttrycket sjunker kraftigt när man kommeruppåt. Troposfären innehåller den största delen av atmosfärens massa och nästan alla väderfenomen som vi kan se, exempelvis molnen, uppträder i just det här lägsta skiktet. Troposfären utgör ett förråd av de viktigaste gaserna för livet och en del av vattnets kretslopp äger rum här. Gaserna i troposfären, det vill säga vattenånga, koldioxid, metan, ozon, kolväten och kväveoxider släpper igenom solens kortvågiga strålning men förhindrar den långvågiga värmestrålningen som reflekteras från jordytan att genast ut i rymden. De verkar som växthusgaser och håller temperaturen i atmosfärens undre del på en nivå som är lagom för livet.
Atmosfären delas in i skikt Atmosfären kan delas in i skikt utgående från gassammansättning eller temperaturförhållanden. Utgående från gasernas densitet indelas atmosfären i två skikt. Atmosfärens undre del är homosfären, där de olika gaserna är jämnt blandade. Den sträcker sig cirka 100 kilometer upp från jordytan. Eftersom lufttrycket tack vare luftmassans tjocklek är som högst närmast jordytan, är även densiteten högst i atmosfärens undre del. Därför kommer atomer och molekyler att kollidera med varandra och håller gaserna i atmo sfärens lägre delar väl blandade. När man rör sig uppåt, sjunker lufttrycket, gasmolekylerna är glesare och kollisionerna mellan dem är färre. Där kommer gasmolekyler med olika massa på grund av jordens gravitation att fördelas i olika skikt. Denna skiktade övre del av atmosfären kallas heterosfären. I dess lägsta del finns tyngre syre- och kvävemolekyler. Ovanför dem finns lättare gaser, i huvudsak helium och väte.
Atmosfären inverkar på strålningen från solen Jordens magnetfält skyddar mot solens partikelstrålning, men atmosfären skyddar mot annan skadlig strålning från solen. Syre- och kvävemolekyler i termosfären absorberar kortvågig gamma- och röntgenstrålning, som är skadlig för livet. I samband med absorptionen frigörs elektroner och det bildas syre- och kvävejoner. I jonosfären reflekterar jonerna den långvågiga radiostrålningen från solen tillbaka ut i rymden. På samma sätt fungerar även jonosfären som reflektor för radiovågor från jordytan. Därför har radiosändningar och radiomeddelanden transporterats långt redan innan det fanns satelliter.
Atmosfärens gassamman sättning i homosfären övriga 1 %
syre O2 21 %
kväve N 2 78 %
Gas
Andel %
kväve (N2)
78,1
syre (O2)
20,9
argon (Ar)
0,93
koldioxid (CO2)
0,04
neon (Ne)
0,0018
helium (He)
0,0005
metan (CH4)
0,00017
krypton (Kr)
0,00011
väte (H2)
0,00005
ozon (O3)
0,000004
I synnerhet under kalla vintermorgnar kan man också i Finland få se ett fenomen, där vatten ångan från en skorsten lägger sig vågrätt. Detta beror på inversion, det vill säga att den övre delen av atmosfären är kallare än den undre. Av den anledningen kan de varma rökgaserna inte stiga uppåt utan de breder ut sig ut sidorna.
3 Atmosfären och vindarna 27
Hur solens elektromagnetiska strålning rör sig i atmosfären km
elektromagnetisk strålning
termosfären 300
radiovågor
jonosfären gamma- och röntgenstrålning
200
100 mesosfären Av solens elektromagnetiska strålning absorberas en del av atmosfären, en del når jordytan och en del reflekteras.
stratosfären ozonskiktet troposfären jordytan
UV-strålning synligt ljus, radiovågor lite UV-strålning, värmestrålning
UV-indexet UV- index
UV-strålningens styrka
0–2
Svag
3–5
Måttlig: behov av skydd börjar
6–7
Kraftig
8–10
Mycket kraftig
11+
Extremt kraftig
■ Perth, Australien
Ozonskiktet hindrar UV-strålningen att nå jordytan Av solstrålningen som når atmosfären är sju procent ultraviolett strålning. UV-strålningen delas in i tre typer enligt våglängd. Den mest kortvågiga och starkaste UVC-strålningen absorberas helt av ozonskiktet. Ozonskiktet stoppar också det mesta av den skadliga UVB-strålningen. UVA-strålningen når till stor del jordytan vid klart väder. Evolutionsmässigt har de levande varelserna anpassat sig till den kortvågiga ultravioletta strålningen genom epidermis, ytbeläggning av kitin, hudfärg samt päls eller fjädrar. UV-strålningen är ändå skadlig för fotosyntesen hos växterna förutom att den kan ge brännskador, förorsaka hudcancer och skador på ögonen. Som följd av mänsklig aktivitet har det kommit in halogenerade kol väten, så kallade CFC-föreningar som innehåller klor, samt haloner som innehåller brom i atmosfären. Under de kalla förhållanden som råder i stratosfären frigörs klor och brom och bryter ned ozonmolekylerna (O3) till syremolekyler (O2) varvid UV-strålningen ökar på jordytan. Nedbrytningen är kraftigast i polarområdena eftersom polarvirveln som uppstår under vintern separerar den kalla polarluften från resten av atmosfären. Då uppstår pärlemormoln av is i stratosfären, där nedbrytningen av ozon är särskilt kraftig. På så vis tunnas ozonskiktet ut och det uppstår ozonbrist. Uttunningen av ozonskiktet upptäcktes under 1980-talet och i Montreal protokollet (1987) begränsades utsläpp av ozonförstörande gaser i atmo sfären. Nu har man till största delen fått stopp på ozonuttunningen.
Uttunningen av ozonskiktet har ökat risken för UV-strålning. Varning för UV-strålning ges med hjälp av ett UV-index. Ett högt UV-index varnar för brännskador på huden.
28
3.3 De planetariska vindarna
Hur vinden uppstår
Lufttrycksskillnader ger upphov till vindar Atmosfärens vikt skapar ett lufttryck mot jordytan. Inom meteorologin, det vill säga den vetenskap som handlar om atmosfären och vädret, använder man enheten hektopascal (hPa) för lufttrycket. Vid havsytan är det normala lufttrycket 1 013 hPa, och det sjunker när man rör sig uppåt. När solen värmer jordytan, värms även luften och den utvidgas. Det leder till att densiteten minskar och den stiger uppåt. Då utsätts jordytan för ett lägre tryck och det uppstår ett lågtryck. Den uppåtstigande luften kyls av och slutligen upphör stigningen i troposfärens övre del. Där börjar luften strömma ut åt sidorna, bort från den uppåtstigande luften. Den avkylda luften har en hög densitet och därför sjunker den mot jordytan, där det uppstår ett högtryck där den når jordytan. På grund av tryckskillnaderna börjar luften strömma från områden med högtryck mot områden med lågtryck. På så sätt utjämnas lufttrycksskillnaden. Den luftström som rör sig nära jordytan kallar vi vind. Vinden namnges efter från vilket håll den blåser. Vindstyrkan mäts i allmänhet i meter per sekund. Om lufttrycksskillnaden är stor mellan hög- och lågtrycket, är vinden kraftig. På en väderkarta syns den stora skillnaden genom att isobarerna, det vill säga linjer som visar lufttrycket, ligger nära varandra. Inom ett lugnt område är lufttrycksskillnaderna små och isobarerna långt från varandra. Det är inte bara lufttrycksskillnaderna som inverkar på vindriktningen utan också jordytans friktion, jordens dragningskraft och corioliseffekten som beror på jordens rotation. På norra halvklotet vrider corioliseffekten vinden åt höger och på det södra halvklotet åt vänster. Därför riktar sig inte vinden rakt mot lågtryckets centrum, utan på norra halvklotet börjar luften strömma medsols kring ett högtryck och motsols kring ett lågtryck. På södra halvklotet är riktningen för luftströmmarna tvärtom.
Varaktiga lufttrycksområden skapar planetariska vindar Olika områden på jordklotet får olika mängder solstrålning. Det beror på att jorden är ett klot. På grund av de regionala skillnaderna i mängden solstrålning utvecklas bestående låg- och högtrycksområden på jordklotet. De bestående lufttrycksskillnaderna mellan låg- och högtryck utjämnas på jordytan, och därvid uppstår varaktiga planetariska vindar som blåser i samma riktning. De bildar jordklotets vindbälten. Eftersom solens zenitläge varierar i nordsydlig riktning under olika årstider, kommer även läget för lufttrycksområdena och vindarna att förändras enligt det.
Luftens rörelse i troposfärens övre del
vind
H
L
Med lufttryck avses atmosfärens tryck mot jordytan. När solen värmer jordytan värms luften. Varm luft är lättare än kall och stiger därför uppåt. Då uppstår ett lågtryck nära markytan. Ett högtryck uppstår däremot där avkyld luft sjunker nedåt. Vinden uppstår när luft strömmar från ett högtryck mot ett lågtryck.
Vindriktningen på de olika halvkloten
L 0°
H
norra halvklotet södra halvklotet
L
H
H högtryckscentrum L lågtryckscentrum vinden
3 Atmosfären och vindarna 29
De planetariska vindarna polarområdets högtryck Napa-alueen korkeapaine 5 H
keapaine
6
PFJ PFJ
L
ets
dkrets
L 4
STJ
4
STJ
H
PFJ
L
7 polarfronten
4
hästbreddernas högtryck
H
Kräftans vändkrets
2
STJ
H
2
2 3
1
ekvatoriala lågtrycket
L
L
ekvatorn
1
1
L
3
2
hästbreddernas H högtryck
H
2
Stenbockens vändkrets
2
H
STJ
4
L L
H L
PFJ
4
STJ
PFJ
H L
4
STJ
högtrycksområde lågtrycksområde
STJ subtropiska jetströmmen PFJ polarfrontjetströmmen
polarfronten 7
PFJ
L
6 H 5 Napa-alueen korkeapaine polarområdets högtryck
högtrycksområde lågtrycksområde
STJ subtropiska jetströmmen PFJ polarfrontjetströmmen
rkeapaine
1
Eftersom tropikerna värms upp mer än andra regioner, uppstår där ett bestående lågtrycksområde, det ekvatoriala lågtrycket. Den luft som stigit vid ekvatorn strömmar i troposfärens övre del mot polerna.
2
Avkyld luft sjunker nedåt i trakterna av den 30:e breddgraden och bildar hästbreddernas högtrycksområden på både norra och södra halvklotet. Eftersom luftströmmen i de här områdena är riktad nedåt, mot jordytan, är vinden på markytan svag.
3
30
Från hästbreddernas högtrycksområden mot ekvatorn blåser stabila passadvindar. På det norra halvklotet gör corioliseffekten att vindarna kallas nordost passaden och på det södra sydostpassaden.
4
Vindarna från hästbreddernas högtryck vrider sig också i riktning mot polerna. Corioliseffekten vrider till en början vindarna så att de blåser från sydväst på det norra halvklotet och från nordväst på det södra halvklotet, men närmare polarområdena blåser de på båda halvkloten som västvindar. Förenklat kallas det område där vindarna rör sig från hästbredderna mot polerna västvindbältet.
5
I polarområdena, som nås av solstrålningen i flack vinkel, trycks kalluft ned mot jordytan. Där uppstår bestående polära högtrycksområden.
6
Vindarna från polarområdena blir på grund av den kraftiga corioliseffekten ostvindar.
7
Den kalla luften från polarområdet möter den varma luften som västvindarna har transporterat från hästbredderna. Denna plats, där två olika luftmassor möts, kallas polarfronten.
Luftens cirkulation i troposfären
ostvind nordpolen H H = högtryck
västvind 60° N L polarfronten
nordostpassaden
30° N H hästbredderna
ekvatorn L
sydostpassaden
västvind
30° S H hästbredderna
ostvind
60° S L polarfronten
sydpolen H
L = lågtryck
I troposfärens övre del finns det jetströmmar I troposfärens övre del, på 10–15 kilometers höjd, finns jetströmmar där olika luftmassor, det vill säga luft med samma temperatur och fuktighet, möts. De är kraftiga (30–120 m/s) luftströmmar som rör sig från väster mot öster. Polarfrontjetströmmen, som snabbt slingrar sig fram däruppe, får luften i luftmassorna från polerna och mellanbredderna att gå i vågor som bildar låg- och högtryck. Växlingarna mellan dem påverkar vädret i norra Europa. I Europa kan polarfrontjetströmmens läge variera mellan Medelhavsområdet och Spetsbergen. Inom troposfären övre del finns flera kraftiga luftströmmar som beror på att luftmassor möts. I den övre delen av hästbreddernas högtryck förekommer västliga, subtropiska jetströmmar, och ungefär på den 60:e breddgraden kan det under vintern uppträda en arktisk respektive antarktisk västlig luftström. I tropikerna i Asien och Afrika uppträder dessutom en ostlig jetström under sommaren. Flygplanstrafiken drar ofta nytta av de här jetströmmarna.
Exempel på hur polarfront jetströmmen rör sig på det norra halvklotet
150° W 120° W
polarfrontjetströmmen 150° E
varm luft 60° N
120° E
kall luft
90° W
60° W
180° 30° N
90° E
60° E
varm luft
30° W
30° E 0°
Jetströmmarna inverkar på vädret och på flygtrafiken JETSTRÖMMARNA SOM FÖREKOMMER i den övre delen av tropo sfären inverkar på utvecklingen av lågtryck och därmed på väderförhållandena. Det långvågiga slingrandet hos jetströmmen kan också inverka på det storskaliga vädret genom att arktisk kyla kan strömma ut långt från polarområdet. Exempelvis i Europa kan kall luft nå ända ned till Medelhavet och i USA till landets mellersta och södra delar. Då talar befolkningen om ”jultomtens hämnd” (Santa’s revenge). På motsvarande sätt blir vintern relativt mild om slingorna hos jetströmmen är mindre. Jetströmmarna är till nytta för flygtrafiken. De kan innebära besparingar i både flygtid och bränsleförbrukning. Å andra sidan får man räkna med obehaglig turbulens om man flyger genom strömmen. 3 Atmosfären och vindarna 31
3.4 Regionala och lokala vindar Monsunvindarna är regionala årstidsvindar Förutom planetariska vindar förekommer det dessutom regionala vindar på jordklotet, och riktningen för dem varierar beroende på årstid. Sådana vindar är monsunvindarna, som beror på den ojämna uppvärmningen av land och hav. Under norra halvklotets vinter, när solens zenitalläge är på södra halvklotet, avkyls kontinenterna i norr, exempelvis Asien, snabbt och då uppstår det ett kraftigt högtrycksområde. Eftersom de omgivande haven avkyls långsammare, uppstår det ett lågtrycksområde över dem. Det innebär att vintermonsunens vindar blåser från kontinenten mot havet. Vinden från kontinenten är torr. Under sommaren värms landområdet kraftigt och då uppstår ett lågtryck. Lågtrycksområden uppstår över Stilla havet och Indiska oceanen. Vinden som blåser från havet mot kontinenterna för med sig massor av fuktig luft. När den fuktiga luften når kontinenten, måste den stiga uppåt och dess vatten kommer ned i stora mängder i form av sommarmonsunen. Förutom i Asien förekommer monsunvindar exempelvis längs kusterna av Guineabukten i Afrika samt kring Mexikanska golfen och i de norra delarna av Australien.
■ Delhi, Indien
I Indien är monsunregnen kraftiga och orsakar ofta översvämningar.
32
0
juni
0
juni
1000 km
1000 km
Talvimonsuuni Sommarmonsunen Kesämonsuuni
Vintermonsunen Talvimonsuuni
Kräftans vändkrets
H
Kräftans vändkrets
H
L
Kräftans vändkrets
L
0
januari
1000 km
tuuli
januari
0
juni
1000 km
L = lågtryck 0 H = högtryck
1000 km
vinden tuuli
Talvimonsuuni
Det ekvatoriala lågtryckets läge i januari och juni januari
Kräftans vändkrets
norra polcirkeln norra polcirkeln
H
H H
H H
Kräftans vändkrets Kräftans vändkrets
norra polcirkeln
H
ekvatorn ekvatorn Stenbockens vändkrets Stenbockens vändkrets
H H
rådande vind rådande vind ekvatoriala lågtrycket ekvatoriala lågtrycket H högtrycksområde H högtrycksområde
0
januari H H
tuuli
1000 km
Kräftans vändkrets
H H
ekvatorn
södra polcirkeln södra polcirkeln
Stenbockens vändkrets
H
rådande vind ekvatoriala lågtrycket
juli
H
södra polcirkeln
H högtrycksområde
norra polcirkeln norra polcirkeln
H H
Kräftans H vändkrets Kräftans vändkrets
norra polcirkeln
ekvatorn ekvatorn
H
Stenbockens vändkrets Stenbockens vändkrets
H H
H H
Kräftans vändkrets
H H
ekvatorn södra polcirkeln södra polcirkeln
Stenbockens vändkrets
I januari befinner sig det ekvatoriala högtrycket huvudsakligen på det södra halvklotet och i juni på det norra halvklotet. Även kontinenternas läge har betydelse: lågtrycken utvecklas snabbare över land under sommaren eftersom kontinenterna värms snabbare än haven.
södra polcirkeln
3 Atmosfären och vindarna 33
H
Lokala vindar De lokala vindarna är småskaliga och ändrar riktning enligt tidpunkten på dygnet. Land- och sjöbrisen läng stränderna och berg- och dalvindarna i bergstrakter är exempel på lokala vindar, liksom kalla och varma fallvindar. De lokala vindarna är av stor betydelse för det dagliga vädret inom området.
Land- och sjöbrisen
sjöbrisen
landbrisen
L
H
H
L
Vid haven och vid stora sjöar uppstår land- och sjöbris. Under dagen värmer solen jordytan, så att det uppstår ett lågtryck och vinden blåser från havet mot land. På kvällen och under natten avkyls landytan snabbare än vattnet och då vänder vinden och börjar blåsa mot havet. Landbrisen är
ändå ganska svag på natten. I fråga om uppkomstsättet påminner land- och sjöbrisen om sommar- och vintermonsunen. Monsunvindarna varierar efter årstiderna, land- och sjöbrisen enligt tid på dagen.
Berg- och dalvinden
H
n n l vi al vi a d d
I bergstrakter uppstår ofta berg- och dalvindar. Under den tid av dagen när solen lyser, värms en dalsida upp och i dess övre del uppstår ett lågtryck. Dalvinden blåser då från dalen mot bergen. Under natten svalnar dalsidans
34
H
H
d vin rg be d vin rg be
nd lvi da nd lvi da
H
L
H L
L
H
be
in d
L
d
L
d
L
utstrålning utstrålning från jordytan från jordytan
in d
solstrålning solstrålning
v v rg e rg b
övre del på grund av utstrålning och då blåser kall luft ned i dalen som en kall bergvind. Utstrålningen är långvågig värmestrålning från markytan till rymden. Den är som kraftigast om natten när vädret är klart och molnfritt.
Kalla fallvindar
HH
Franska Franska centralmassivet centralmassivet
HH
MedelMedelhavet havet
LL
LL
Även kalla fallvindar som uppstår inom ett bergsområde är lokala vindar. En kall fallvind uppstår när luften på hög höjd kyls av på grund av kraftig utstrålning och sjunker genom att
den är tyngre än den omgivande luften. Ett sådant tillstånd kan vara i flera dagar.
En varm fallvind
Föhneffekten ger en varm fallvind
0 °C
1. När en fuktig luftmassa stiger över ett berg, kommer vatteninnehållet att kondensera till vattendroppar. Vid kondensationen frigörs värme och därför avkyls den stigande luften med endast 5 °C per kilometer.
2
1
2. Efter att ha stigit över bergen, kommer luften att värmas med 10 °C/km, när den sjunker.
+10 °C +5 °C
Skanderna
Norska havet
Föhn är en varm lokal vind, som har fått sitt namn från en varm vind i Alperna. När varm luft från högtrycksområdet kring Medelhavet blåser mot ett lågtryck i norr, måste den stiga över bergen. När luften stiger, kyls den av och vattenångan i den kondenserar till moln på Alpernas
sydsluttning. Den nu torra luften, som passerat Alperna, sjunker nedåt på nordsluttningen och värms kraftigt. Den varma vinden smälter snön i bergen och kan orsaka laviner. Ett liknande fenomen uppträder även i Skanderna.
3 Atmosfären och vindarna 35
• Solen avger elektromagnetisk strålning och partikelstrålning. Atmosfären skyddar jorden mot skadlig strålning. • Atmosfären består i huvudsak av kväve, syre, olika ädelgaser och koldioxid samt vattenånga. • Atmosfärens nedre del kallas homosfären och består av en blandning av gaser. Den övre delen kallas heterosfären och gaserna där bildar egna skikt. • Atmosfären kan delas in i fyra delar enligt temperaturen: troposfären, stratosfären, mesosfären och termosfären. • Skikten i atmosfärens övre del skyddar jorden från solens skadliga strålning. • Ozonskiktet, som skyddar jorden mot UV-strålning, ligger i stratosfären.
1. Begrepp Förklara begreppen a. homosfär b. stratosfär c. lågtryck d. passad e. jetström.
2. Att fundera över a. Hur skulle jorden vara utan atmosfären? b. Hur kan du skydda dig mot farlig UV-strålning? c. Varför kallas en hårtork ibland för fön? d. När och varifrån blåser det kalla vindar respektive varma vindar? e. Hur drar människan nytta av vinden?
36
• Vindarna uppstår på grund av tryckskillnader och blåser från hög- mot lågtryck. Coriolis effekten, friktionen mot jordytan och jordens gravitation inverkar också på vindens riktning. • På jorden finns permanenta låg- och högtrycks områden. Mellan dem uppstår permanenta planetariska vindar, som alltid blåser i samma riktning. De planetariska vindarna är passadvindarna, västvindarna och ostvindarna. • Jetströmmarna förekommer i troposfärens övre del och inverkar på uppkomsten av låg- och högtryck vid polarfronten. • Monsunvindarna är regionala och ändrar riktning beroende på årstiderna. • De lokala vindarna är små och kortvariga vindar. Lokalvindar är exempelvis land- och sjöbrisen, berg- och dalvinden samt kalla och varma fallvindar.
3. Atmosfärens gassammansättning a. Vilka gaser finns det mest av i troposfären? b. Hur mycket koldioxid finns det i atmosfären? c. Vilka ämnen finns i atmosfären utom gaser?
4. Egenskaper hos atmosfärens olika skikt Gör en tabell över atmosfärens olika skikt, det vill säga egenskaperna hos troposfären, stratosfären, mesosfären och termosfären: höjd över havsytan, temperatur, gassammansättning och betydelse.
