Gezegenimizin ısı kaynağı güneştir. Güneşten gelen enerji, uzay yoluyla ve dünyanın atmosferi aracılığıyla dünya yüzeyine aktarılır. Bu enerji dünyanın yüzeyini ve atmosferini ısıttığı için bir kısmı ısı enerjisidir veya olur. Isının atmosfere ve atmosfer aracılığıyla aktarılmasının üç yolu vardır:
- radyasyon
- iletim
- konveksiyon
Radyasyon
Şöminenin önünde veya kamp ateşinin yanında durduysanız, radyasyon olarak bilinen ısı transferini hissetmişsinizdir. Vücudunuzun ateşe en yakın olan tarafı ısınırken diğer tarafınız ısıdan etkilenmez. Etrafınız hava ile çevrili olsa da, havanın bu ısı transferi ile hiçbir ilgisi yoktur. Yiyecekleri sıcak tutan ısı lambaları da aynı şekilde çalışır. Radyasyon, ısı enerjisinin elektromanyetik radyasyon yoluyla uzayda transferidir.
Güneşten dünyaya gelen elektromanyetik radyasyonun çoğu görünmezdir. Sadece küçük bir kısmı görünür ışık olarak gelir. Işık, farklı frekanslardaki dalgalardan oluşur. Sıklık, belirli bir süre boyunca tekrarlanan bir olayın meydana geldiği örneklerin sayısıdır. Elektromanyetik radyasyonda frekansı, her saniye bir noktadan geçen elektromanyetik dalgaların sayısıdır.
Beynimiz bu farklı frekansları kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve menekşe gibi renklere yorumlar. Göz tüm bu farklı renkleri aynı anda gördüğünde beyaz olarak yorumlanır. Güneşten gelen ve göremediğimiz dalgalar, kırmızıdan daha düşük frekanslara sahip olan kızılötesi ve mor ışıktan daha yüksek frekanslara sahip olan ultraviyoledir. Vücudumuzdaki sıcaklık hissini oluşturan kızılötesi radyasyondur.
Güneş radyasyonunun çoğu atmosfer tarafından emilir ve dünya yüzeyine ulaşanların çoğu, ısı enerjisine dönüşmek üzere atmosfere geri yayılır. Asfalt gibi koyu renkli nesneler, radyan enerjiyi açık renkli nesnelerden daha hızlı emer. Bununla birlikte, enerjilerini daha açık renkli nesnelerden daha hızlı yayarlar.
İletim
İletim, ısı enerjisinin bir maddeden diğerine veya bir madde içinde aktarılmasıdır. Hiç ocakta ısıtılan bir çorba tenceresinde metal bir kaşık bıraktınız mı? Kısa bir süre sonra kaşığın sapı ısınacaktır.
Bunun nedeni, ısı enerjisinin molekülden moleküle veya atomdan atoma aktarılmasıdır. Ayrıca, nesneler birbirine kaynak yapıldığında, bir arktan ısı transferi ile metal ısınır (turuncu-kırmızı parıltı).
Buna iletim denir ve metallerde çok etkili bir ısı transferi yöntemidir. Bununla birlikte, hava ısıyı zayıf bir şekilde iletir.
Konveksiyon
Konveksiyon, bir akışkandaki ısı enerjisinin transferidir. Bu tür ısıtma en çok mutfakta kaynayan bir sıvı ile görülür.
Atmosferdeki hava bir akışkan görevi görür. Güneşin radyasyonu yere çarpar, böylece kayaları ısıtır. İletim nedeniyle taşın sıcaklığı arttıkça, ısı enerjisi atmosfere salınır ve çevredeki havadan daha sıcak olan bir hava kabarcığı oluşturur. Bu hava kabarcığı atmosfere yükselir. Yükseldikçe, kabarcık içinde bulunan ısının atmosfere hareket etmesiyle kabarcık soğur.
Sıcak hava kütlesi yükseldikçe, havanın yerini, rüzgar olarak hissettiğimiz daha soğuk, daha yoğun hava alır. Hava kütlelerinin bu hareketleri, yerel kümülüs bulutları gibi belirli bir bölgede küçük veya dünyanın büyük bölümlerini kapsayan troposferde büyük döngüler olabilir. Troposferdeki birçok hava modelinden konveksiyon akımları sorumludur.
Atmosferin beş temel katmanı