Liksom solen strålar jorden ut energi. Men jorden är kallare och därför är energin svagare. Det finns även en annan intressant skillnad mellan jordens och solens utstrålning.
I slutet på 1800-talet upptäckte den tyske fysikern Max Planck att strålningen som går ut från en het kropp inte bara är energirikare än strålningen från en kallare kropp, den dominerande våglängden är dessutom kortare.
Solens yta har en temperatur på 6000 °C, jordens yta i genomsnitt 14 °C. Därför dominerar korta vågor i den strålning som kommer från solen, långa vågor i strålningen som går ut från jorden.
Detta har fundamentala konsekvenser för klimatet på jorden eftersom kort- och långvågig strålning passerar olika lätt genom atmosfären.
Bara lite solenergi absorberas i atmosfären
Som luften är kemiskt sammansatt tillåter den det mesta av den kortvågiga strålningen att passera igenom.
Därför är det bara cirka 20% av all inkommande solenergi som absorberas i atmosfären. 30% reflekteras tillbaka till rymden, mestadels av moln, snötäcke och istäcke. Återstående 50% absorberas av jordytan och oceanerna och värmer upp dem.
Därifrån sprids sedan värmen genom långvågig strålning tillbaks till lufthavet. Utan absorption av denna strålning från jorden genom växthusgaserna, växthuseffekten, skulle jorden i genomsnitt vara cirka 30° kallare än för närvarande och därmed i stort sett obeboelig.
Snön reflekterar mest
Siffran 30% på andelen solstrålning som reflekteras tillbaka till rymden utgör ett genomsnittsvärde. Havsytor reflekterar 10% av den inkommande strålningen, växtligheten i de tropiska och subtropiska vegetationsområdena 10-15%.
Nyfallen snö reflekterar nästan all inkommande solstrålning, bara 10-20% stannar i snötäcket.
Men olika våglängder absorberas olika mycket. Långvågig strålning absorberas så gott som helt och hållet av snön och den strålar sedan ut som värme. Hur mycket, beror på dess temperatur, allt enligt Max Plancks upptäckt.
Skillnaden mellan inkommande och utgående strålning från snö är viktig inte enbart för att förstå klimatet i polarregionerna och i bergstrakter. Också på lägre latituder finns massor av "snö". Men denna "snö" återfinns på hög höjd i fria atmosfären i form av höga moln.
När det gäller uppvärmningen av atmosfären på grund av mänskliga utsläpp och en förstärkt växthuseffekt, spelar strålningsbalansen kring iskristaller i moln en viktig roll.
Kondensationsstrimmor från flygplan
En ökning av mängden höga moln, och dit måste man också räkna kondensationsstrimmor från flygplan, skulle kunna påverka atmosfärens temperatur.
Med ökad flygtrafik skapas mer och mer "snögator" på 10-15 km höjd. En ökande mängd iskristaller på hög höjd kommer i ökad grad att absorbera den från jorden utgående långvågiga värmestrålningen, med en allmän temperaturförhöjning som följd.
Men, en ökad flygtrafik ger inte bara mer utan också tjockare fjädermoln. Därmed ökar också molnens reflekterande mekanism, vilket i stället ger en temperatursänkning, då mindre strålning därmed når jordytan.
Det är alltså inte lätt att veta om en framtida förändring av molnmängden ger upphov till uppvärmning eller avkylning. Utvecklingen är osäker och beräkningarna är komplicerade och små osäkerheter ger upphov till skilda resultat vad avser effekten av förändringar i de höga molnen på den framtida lufttemperaturen.
Denna artikel är en del i serien Atmosfärens allmänna cirkulation