11/2: Maansverduistering   –   Google Play SterHemel  app  MijnHemel App Store   –   Hemel vannacht   –   Weer   –   Meer vragen over de Aarde   –   FAQ   –   De Aarde   –   Verschijnselen   –   Astrokalender   –   Hemelkaart   –   Maanfasekalender     Naar de hoofdpagina Contact HemelApps FAQ Google Play App Store YouTube Google agenda Facebook Twitter


Logo hemel.waarnemen.com

Waardoor wordt het kouder als je hoger in de atmosfeer komt?


Als je op een hoge berg staat of je in een vliegtuig bevindt, is de buitentemperatuur meestal enkele tientallen graden Celcius onder nul. Maar je bent dan dichter bij de Zon. Je zou dan toch verwachten dat het warmer is dan in het dal of op de grond, niet kouder?




Deze vraag kwam op 18 oktober 2015 ter sprake in het programma Bureau Kijk in de Vegte van NPO Radio 2.


Afstand tot de Zon

Om maar eens bij de Zon te beginnen — deze staat op een afstand van ongeveer 150 miljoen kilometer van ons vandaan (1 astronomische eenheid). Als je 10 km (de typische hoogte voor een vliegtuig) dichter naar de Zon zou bewegen, dan is die afstand nog steeds ongeveer 150 miljoen km. De afstand tot de Zon verandert hierdoor niet significant, en is voor de temperatuur niet belangrijk (zoals het uitvallen van een haar onbelangrijk is voor mijn lichaamsgewicht — natuurlijk ben ik een beetje lichter, maar veel te weinig om voor een personenweegschaal meetbaar te zijn).

Temperatuur in de troposfeer

Het is duidelijk dat zonlicht warmte met zich meebrengt — ga in de zon zitten en je voelt het op je huid. Dat je dit kunt voelen komt doordat je huid het zonlicht opneemt; de lichtdeeltjes (fotonen) dragen hun energie over en verdwijnen. Als die fotonen niet met je huid zouden botsen, zou je deze warmte dus niet voelen. De aardatmosfeer is bij onbewolkt weer grotendeels transparant voor zonlicht — dat is de reden dat we de Zon kunnen zien. Als de Zon recht boven je hoofd staat (in het zenit), bereikt ongeveer 77% van het zonlicht direct het aardoppervlak. Nog eens circa 10% van met name het blauwe het zonlicht wordt verstrooid in de atmosfeer, veroorzaakt onder andere de blauwe hemel en de rode ondergaande Zon, en komt alsnog op het aardoppervlak terecht. Dat betekent dat slechts een klein deel van het zonlicht botst met een van de moleculen in onze atmosfeer, geabsorbeerd wordt, en de atmosfeer opwarmt.

Het meeste zonlicht valt dus ongeschonden door de aardatmosfeer en valt op het aardoppervlak. Dat absorbeert grote delen van dat licht, waardoor het aardoppervlak wel wordt opgewarmd. (Een deel van dat licht zal door het aardoppervlak worden gereflecteerd en werkt niet mee aan die opwarming; er is echter ook een deel indirect zonlicht dat alsnog het aardoppervlak bereikt en meehelpt aan de opwarming.) De aardatmosfeer, en met name de onderste laag van circa 12 km dik die we de troposfeer noemen, wordt dus niet van bovenaf verwarmd, maar juist van onderaf, door het warme aardoppervlak.

Dat is de reden dat de temperatuur afneemt naarmate je je hoger in de aardatmosfeer begeeft; de afstand tot de warmtebron, het aardoppervlak, wordt groter. Wanneer je op de grond staat, op zeeniveau, is je lichaam gemiddeld ongeveer 1 m van het aardoppervlak verwijderd. Wanneer je je op 10 km hoogte bevindt, is die afstand 10.000 keer groter. Daar, bovenin de troposfeer, is de temperatuur circa -50°C. Het afstandsverschil van 10 km dat totaal onbelangrijk is voor de afstand tot de Zon, is dus zeer significant voor de afstand tot het aardoppervlak.
Temperatuurverloop in onze atmosfeer.

Temperatuurverloop in onze atmosfeer (rode lijn en schaalverdeling). In de troposfeer (tot circa 12 km) neemt de temperatuur af met de hoogte, in de stratosfeer (12–50 km) treedt een temperatuurinversie op en neemt de temperatuur weer toe. De oranje en groene lijnen geven de dichtheid en druk van de atmosfeer weer — merk op dat deze vrijwel nul zijn op 50 km hoogte, waardoor het begrip luchttemperatuur een heel andere betekenis heeft dan die we kennen uit het dagelijks leven. Bron: Wikipedia.

Stratosfeer en verder

Het totale plaatje is nog wat complexer — boven de troposfeer bevindt zich de stratosfeer. In deze laag bevindt zich de meeste ozon in onze atmosfeer. Ozon absorbeert gevaarlijke, hoogenergetische ultraviolette (UV) straling, wat gunstig is voor ons op het aardoppervlak. De atmosfeer is daardoor ter plekke niet transparant voor UV-straling. De UV-fotonen verdwijnen en hun energie wordt overgedragen aan de moleculen in de atmosfeer. Hierdoor warmt de atmosfeer op, en we zien dus dat er een temperatuurinversie is in de stratosfeer: hoe hoger in de stratosfeer, des te warmer het wordt. Bovenin de stratosfeer, op een hoogte van circa 50 km, kan de temperatuur weer oplopen tot rond het vriespunt.

Hierbij moet worden aangetekend dat op die hoogte de lucht zeer ijl is. Hoewel de temperatuur er relatief aangenaam lijkt (∼0°C i.p.v. -50°C), is er zeer weinig lucht, waardoor deze weinig warmte bevat. Hierdoor zou het voor het menselijk lichaam niet als ‘warm’ voelen. Dit is wat lastig voor te stellen — wij hebben een goede intuïtie voor hoe een bepaalde temperatuur voelt op zeeniveau, bij een luchtdruk van één atmosfeer. Hoog boven het aardoppervlak is de toestand van de atmosfeer zodanig anders dat onze intuïtie niet meer geldig is en het begrip ‘temperatuur’ een andere betekenis krijgt.

Hetzelfde geldt in steeds sterkere mate naarmate je je verder van de Aarde af beweegt — in de enorme afstand tussen de Aarde en de Zon bevindt zich vrijwel niets (vacuüm) en er is dus ook geen gas dat warm kan aanvoelen. Ondanks het feit dat je dan significant dichter bij de Zon komt, en de straling verschroeiend wordt, is het lastig om hier een temperatuur aan te koppelen die ons wat zegt. Pas wanneer je op het oppervlak van de Zon aankomt kan de temperatuur van het gas in de buitenlagen van de Zon worden genomen als referentie. De temperatuur is dan circa 5500°C.


Zie ook:
Waardoor is de hemel blauw terwijl het heelal zwart is?
Wat is avondrood?
Waardoor is de ondergaande Zon rood?
Hoe komt het dat de Maan geen atmosfeer heeft?
Waardoor is de atmosfeer op Mars verdwenen, zodat het water langzaam verdwenen is?

De Aarde
Vannacht aan de hemel: Maan, planeten en deepsky-objecten


App Store       Google Play                

11/2: Maansverduistering   –   Google Play SterHemel  app  MijnHemel App Store   –   Hemel vannacht   –   Weer   –   Meer vragen over de Aarde   –   FAQ   –   De Aarde   –   Verschijnselen   –   Astrokalender   –   Hemelkaart   –   Maanfasekalender     Naar de hoofdpagina Contact HemelApps FAQ Google Play App Store YouTube Google agenda Facebook Twitter


Copyright © 2004–2017   Marc van der Sluys, hemel.waarnemen.com  –  De sterrenhemel voor Nederland en België  —  gewijzigd: 07/02/2017  —  bronvermelding