Sisältö
Korkeus ja leveysaste ovat kaksi päätekijää, joiden tiedetään vaikuttavan lämpötilan vaihteluihin maan pinnalla, koska korkeuden ja leveyden vaihtelu luo maapallon ilmakehän epätasaista lämmitystä.
leveysaste viittaa maapallon pinnan etäisyyteen päiväntasaajasta pohjoisen ja etelän napoihin nähden (esimerkiksi Floridassa on alempi leveysaste kuin Maine); korkeus määritellään kuinka korkea sijainti on merenpinnan yläpuolella (ajattele: vuoristokaupungissa on korkea korkeus).
Korkeuden vaihtelu
Jokaista 100 metrin korkeuden nousua kohden lämpötila laskee noin 1 celsiusaste. Korkeat alueet, kuten vuoristoiset paikat, kokevat matala lämpötiloissa.
Maan pinta imee auringon lämpöenergiaa. Kun pinta lämpenee, lämpö leviää ja lämmittää ilmakehää, ja puolestaan siirtää osan lämmöstä ilmakehän yläkerroksiin.
Siksi maapallon pintaan lähinnä olevat ilmakehän kerrokset (matalakorkeat alueet) ovat tyypillisesti lämpimämpiä kuin korkeammilla alueilla sijaitsevat ilmakehän kerrokset.
Lämpötilan inversio
Vaikka korkeammissa korkeuksissa lämpötila on tyypillisesti alhaisempi, niin ei aina.Joissakin ilmakehän kerroksissa (kuten troposfääri) lämpötila laskee korkeuden kasvaessa (huomautus: tätä kutsutaan "raukeamisnopeudeksi").
Hitausaste esiintyy kylminä talviöinä, kun taivas on selkeä ja ilma on kuiva. Tällaisina öisin lämpö maan pinnalta säteilee ja jäähtyy nopeammin kuin ilmakehän ilma. Lämpimämpi pintalämpö lämmittää sitten myös matalassa maassa sijaitsevaa (matalakorkeutta) ilmakehän ilmaa, joka nousee sitten nopeasti yläilmakehän (ajattele: koska lämmin ilma nousee ja viileä ilma vajoaa).
Näin ollen korkealla sijaitsevissa paikoissa, kuten vuoristoalueilla, on korkeita lämpötiloja. Tavallisesti troposfäärin keskimääräinen kulumisnopeus on 2 celsiusastetta / 1000 jalkaa.
Tulokulma
Tulokulmalla tarkoitetaan kulmaa, jossa auringonsäteet osuvat Maan pintaan.
Maan pinnalla oleva kulmakulma riippuu alueen leveysasteesta (etäisyys päiväntasaajasta). Alemmilla leveysasteilla, kun aurinko on sijoitettu suoraan maapallon pinnan yläpuolelle 90 asteessa (kuten se näyttää keskipäivällä), auringon säteily osuu maan pintaan suorassa kulmassa. Nämä alueet kokevat korkeita lämpötiloja vastauksena auringon välittömään säteilyyn.
Kuitenkin, kun aurinko on esimerkiksi 45 astetta (puoli suorassa kulmassa tai kuten puolivälissä aamulla) horisontin yläpuolella, auringon säteet osuvat Maan pintaan ja levittäytyvät suuremmalle pinta-alalle vähemmän voimakkuudella, mikä tekee näistä alueista kokea matalammat lämpötilat. Tällaiset alueet sijaitsevat kauempana päiväntasaajasta (tai korkeammilla leveysasteilla).
Siksi mitä pidemmälle menee päiväntasaajasta, sitä viileämmäksi siitä tulee. Maan päiväntasaajalle lähempänä sijaitsevien alueiden lämpötilat ovat korkeammat kuin pohjoisen ja etelän napojen lähellä sijaitsevilla alueilla.
Päivittäinen variaatio
Päivän vaihtelu on lämpötilan muutosta päivästä yöhön ja riippuu usein leveydestä ja Maan pyörimisestä akselillaan. Yleensä maa vastaanottaa lämpöä päivän aikana auringonsäteilyn kautta ja häviää lämpöä maanpäällisen säteilyn kautta yöllä.
Päivän aikana auringon säteily lämmittää maan pintaa, mutta voimakkuus riippuu päivän pituudesta. Jotkut päivät ovat lyhyempiä kuin toiset (ajattele: vuodenajat). Alueet, joilla on pidempi päivä (tyypillisesti päiväntasaajan lähellä sijaitsevat alueet), koettelevat voimakkaampaa lämpöä.
Talvella pohjoisessa ja etelässä olevissa napoissa aurinko on horisontin alla 24 tunnin ajan. Nämä alueet eivät koe aurinkoa ja ovat jatkuvasti kylmiä. Kesällä napojen päällä on jatkuvaa auringonsäteilyä, mutta se on silti tyypillisesti kylmää (napojen lämpimämpi kuin talvet, mutta kylmempi kuin kesä päiväntasaajan lähellä).
Joten, auringon säteilyn voimakkuus maan pinnalla riippuu leveysasteesta, auringon korkeudesta ja vuoden ajasta (aka - yhdistelmä korkeudesta ja ilmastosta). Auringon säteilyvoimakkuus voi vaihdella polaarisen talven säteilyttömyydestä kesäkuun keskimäärin noin 400 watin neliömetriin.