Hvor varm føles solen?

Hej Spørg om Fysik
Jeg ved at solen altid skinner. Der er til gengæld stor forskel på min oplevelse af hvor varm den er.

På en klar og solrig vinterdag forbliver temperaturen lav - med mindre jeg finder et lunt hjørne, hvor det så kan blive ganske varmt. På en klar og solrig sommerdag bliver temperaturen normalt ret høj.

Mit spørgsmål er, hvor meget kan solen nå at varme luften op på en dag, og/eller hvor meget skyldes at varm luft er strømmet ind fra andre områder?

...strømmer varme og kolde luftbobler bare rundt på jorden og bliver "vedligeholdt" eller nedbrudt af lokale forhold?

Med venlig hilsen
A J H

Solens 'styrke' varierer meget henover året. Den grundlæggende forklaring, skal findes i den vinkel hvormed Solen står over horisonten.

I vinterhalvåret står Solen lavt (i København er solhøjden ved vintersolhverv blot 11° over horisonten), mens solhøjden ved sommersolhverv er på hele 57°. Solhøjderne vi her har angivet som eksempler, er dog kun gældende ved middagstid, hvor Solen står højest på himlen.

Jo højere Solen står over horisonten, jo mere direkte er lysets vej gennem atmosfæren, og dermed reduceres arealet som solstrålerne rammer med stor opvarmning til følge. Ved Ækvator står Solen ofte nær zenit (90° over horisonten, altså lodret over dig), og her er influxen størst. Er indfaldsvinklen derimod mindre, fordeles strålingen over et større areal, og derved mindre opvarmning. Desuden er lysets vej gennem atmosfæren længere, hvis solhøjden er lille. Under passagen absorberes en del af lyset af atmosfærens molekyler, og endvidere sker der også en spredning (dette er årsagen til at himlen har farve) af lyset. Står Solen derimod i zenit, er lysets vej gennem atmosfæren tilsvarende kort, og en mindre del af lyset absorberes og spredes – hvilket resulterer i større opvarmning ved overfladen.

Det samme gælder også for mængden af Solens ultraviolette stråling. Jo større solhøjde, jo mere UV-stråling når jordoverfladen. Det er årsagen til at mange solskoldes allerede i foråret, selvom temperaturen måske blot er 17-18 grader.

Generelt for temperaturstigning som følge af solopvarmning, gælder det, at temperaturen stiger, når der er større kortbølget indstråling fra Solen, end der er langbølget udstråling fra jordoverfladen. Dette mønster ses tydeligt – både henover året, men også henover en ganske almindelig dag. Om vinteren er indstrålingen som før nævnt lille, og ved vintersolhverv endda mindre end udstrålingen fra jordoverfladen. Dette resulterer i at temperaturen faktisk kan falde på en skyfri vinterdag, selvom Solen skinner. Ydermere er temperaturen i den nederste af atmosfæren generelt lavere om vinteren end om sommeren, hvilket naturligvis gør at temperaturen almindeligvis er langt lavere end om sommeren.

På samme måde falder temperaturen natten igennem indtil indstrålingen overstiger udstrålingen. Dette sker typisk lidt efter solopgang, hvorfor man ofte finder nattens laveste temperatur tidligt om morgenen. Derefter stiger temperaturen i løbet af dagen, indtil ud på eftermiddagen, hvor udstrålingen igen bliver større end indstrålingen, og temperaturen begynder at falde.

I ovenstående har vi set helt bort fra effekter fra skyer, og antaget at der er skyfrit.

Du spørger også om, hvor meget strømningen fra andre områder har at sige for temperaturen. Det meteorologiske begreb for dette kaldes 'advektion', og betegner horisontal strømning (altså transport af forskellige egenskaber for en luftmasse). Strømmer luften fra varmere egne, er der tale om 'varmeadvektion' og blæser det derimod fra koldere egne, så kaldes det 'kuldeadvektion'. Med andre ord er der tale om temperaturadvektion, hvis temperaturen ændrer sig alene på grund af skift i vindretningen.

For eksempel kan man forestille sig en sommerdag i juni måned, hvor solhøjden er 55°, men hvor vinden blæser fra nordvest. Temperaturen kan i en sådan vejrsituation sommetider holde sig på et behersket niveau på blot 15-18 grader, mens man eksempelvis en augustdag, hvor solhøjden er 47° kan nå 30 grader eller derover, hvis vinden blæser fra syd eller sydøst. Disse eksempler viser, at temperaturadvektion har særdeles stor indflydelse på den målte temperatur.

Det skal dog nævnes, at luftmasser under deres bevægelse efterhånden vil ændre karakter, alt efter hvor luftmassen advekteres hen, ligesom lokale terrænforhold kan spille en rolle for egenskaber.

En anden proces der kan være medvirkende til en omfordeling af temperaturen, er vertikal opblanding (konvektion). Denne proces, hvor varm luft stiger til vejrs, og 'erstattes' af koldere luft fra større højder, kan også få temperaturen til at ændre sig hen over dagen.

I forbindelse med kraftige byger kan man desuden opleve, at temperaturen falder betragteligt under passagen. Dette skyldes primært, at der sker en fordampning af nedbørspartiklerne – en proces hvortil der bruges energi (varme). Denne energi tages fra luften omkring nedbørspartiklerne, så temperaturen falder.

Især ved denne type afkøling, kan effekten på temperaturen sommetider mærkes meget markant.

Med venlig hilsen
Lars P. Holtmann og Sebastian Pelt
Meteorologistuderende
Niels Bohr Institutet"