Sammanfattning av Moln

Energi

Fronter är de skarpa övergångszoner/gränser som kan finnas mellan olika luftmassor. De linjer som på väderkartorna markerar fronter åtskiljer luftmassorna. En frontpassage kännetecknas ofta av mulet väder och nederbörd.

Varmfront
Varmfront är varma luftskikt som följer efter kalla luftskikt. När varm luft tränger bort kallare luft kallas det varmfront. Eftersom varm luft är lättare än kall luft glider den varma luften över den kalla och får lutning. På grund av lutningen kan varmfrontens övre delar nå mer än tio mil in över kallfronten. Eftersom varmfronten lutar kommer den först fram på hög höjd men så småningom når varmluften även ner till marken. När den lättare varmluften strömmar upp över den tyngre kalluften avkyls varmluften och det bildas moln på hög höjd som sedan sjunker och tätnar och som småningom övergår till regnmoln vilket medför ihållande lätt nederbörd.

Kallfront
En kallfront uppstår när kall luft rör sig mot varm luft. Eftersom kall luft är tyngre än varm luft skär den in under varmluften och lyfter den. Kylan kommer först fram nära marken men så småningom trängs även den luft som finns kvar högre upp undan. Den kalla luften attackerar den varma som tvingas stiga vilket leder till kondensation och resulterar i tung nederbörd. Kallfronter rör sig snabbt och kan orsaka stark turbulens i form av stormar, orkaner och tornados. Vid en kallfront blir det ofta intensiva regnskurar och snöbyar som följs av uppklarnande.

Regnskugga

Man säger att ett område ligger i regnskugga om det ligger i lä av en bergskedja. På bergens lovartssida tvingas luften stiga vilket leder till avkylning, kondensation och nederbörd. På bergens läsida sjunker däremot luften vilket får uppvärmning och molnupplösning som följd. Luften blir då torr och området på läsidan om berget får ett torrare och nederbördsfattigare klimat.

Vindar

När solen värmer upp luften blir den lättare och en landyta sätts luften i rörelse, vilket innebär att luftens molekyler börjar röra sig hastigare samt utvidgar sig. När luften utvidgar sig blir den mindre tät än omgivande luftmassor och så bildas ett lågtrycksområde. Alltså stiger den varma luften upp och blir omgiven av kallare luft. Samtidigt sugs kyligare, tyngre luft in för att ersätta den varma luften som stigit uppåt. Det är denna luftrörelse som känns som vindar eller blåst. Denna cirkulation kallas för konvektion.

Sjöbris och landbris

Detta beror på skillnaden i temperatur mellan land och hav. På dagen är det varmare över land och svalare över sjön, alltså sjöbris. På kvällen vrider den åt höger och går parallellt med kusten (solgångsvind). På natten avkyls landet snabbare än vattnet och vinden byter riktning, blir (frånlandsvind) alltså landbris.

Vattnets kretslopp

Vattnets kretslopp är ett av de viktigaste kretsloppen på jorden och som drivs av solens energi. Solen värmer havet och marken och då avdunstar vattnet till ånga. När vattenångan stiger upp i atmosfären och kyls den ner och då kondenserar den och bildar moln. Molnen transporteras med vindarna. När molnen till slut blir är mättade med vatten faller det som regn, snö eller hagel (nederbörd). Antingen rinner vattnet av som ytvatten, samlas i sjöar, tas upp av växter eller rinner djupare ner genom marken och bildar grundvatten.

Bräckt vatten, sötvatten, saltvatten, strömmar

Vattnets fördelning på jorden är 97 % saltvatten och 2 % är sötvatten. Haven blir bara saltare och saltare. Detta beror på att när vattnet avdunstar stannar saltet kvar, men haven fylls ständigt på med nytt salt eftersom det regn som faller tar med sig salt från ex berg som också innehåller salter. Saltvatten måste bli -2 grader för att frysa. Medan sötvatten fryser vid 0 grader. Även sötvattnet innehåller en liten mängd salt som är mindre än 0,05 %. Den största delen av sötvattnet finns i marken som bl.a. i sjöar och grundvatten, men i Östersjön är det bräckt vatten, som är en blandning av sötvatten och saltvatten. Att vattnet är bräckt beror på att sötvatten från älvarna rinner ut i Östersjön. I vattnet finns strömmar som bildas genom att solens strålar värmer vattnet olika varmt på olika platser. Detta vill naturen försöka jämna ut genom att bilda vattenströmmar.

Olika typer av moln innebär olika slags väder

Beroende på utseende och ursprung delar man in molnen i 3 typer:

• Cumulus: Cirrus: Stratus:

Cumulus Stackmoln, Höjd 2,5 km

typiska sommarmoln, betyder oftast vackert väder. Stackmoln som inte växer till sig och blir stora innebär liten risk för nederbörd senare under dagen.

Cumulus congestus Upptornade stackmoln,

Höjd 3-6 km. När solen stiger högre värms jordytan mer och mer, stackmoln växer då till sig i höjdled Om molnen blir riktigt stora på förmiddagen finns det risk att det blir regnskurar på eftermiddagen.

Cumulonimbus. Åskmoln.

Höjd 9-12 km

Kan bli upp till en 1 mil höga. Förekommer främst eftermiddagen. Trattliknande formen beror på stackmolnen som har växt till sig och när vattenmolekylerna når stratosfären, som är ett luftlager där temperaturen inte längre avtar med höjden, kan vattenmolekylerna inte stiga och molnet översida börja därför sprida ut sig horisontellt.

Cirrus Tunna fjädermoln,

Höjd 7-10 Betyder oftast att det blir fint väder men har de en krok i ena änden kan det innebära regna eller snöa. Om fjädermolnen följs av en tunn vit slöja av moln som så småningom täcker större delen av himlen är det också tecken på att ett nederbördsområde är på väg.

Nimbostratus Regnmoln Ger regn eller snö. Jämna flak av moln utan gluggar. Höjd 3 km men kan bli 3 km tjocka.

Åska och blixtrar:

• I toppen på molnet fryser vattenmolekylerna till små iskristaller som växer och bildar hagelkorn som börjar falla.
  
  
• Det är de kraftiga vindarna som gör att regn, snö, hagel virvlar omkring inuti molnet och kollidera och friktionen uppstår. (iskristaller för över elektroner till hagelkornen.
  
  
• Vinden får med sig positiv laddning till molntoppen medan de tyngre hagelkornen får med sig negativ laddning till molnets nedre delar (och då uppstår en laddad spänning inom molnet.)
  
  
• Den negativa laddningen letar sig mot marken för att hitta positiv laddning, elektrisk gnisturladdning uppstår och en smal krokig blixtkanal skjuter ner genom molnet mot marken och laddar luften till en sluten krets. Kanalen är inte är bredare än en penna men kan vara 5 -10 km lång.
  
  
• Huvudurladdningen rör sig med en hastighet av 30 000 km/s (1/10 av ljusets hastighet) och värmer snabbt upp luften i blixtkanalen till 50 000 grader vilket är fem gånger varmare än på solens yta.
  
  
• I Sverige dör 5-10 människor varje år pga av blixten.
  
  
• Eftersom blixt är så kortvarig ger den inte så mycket energi som man kanske tror. Men pga kraften i den kan den ej tas tillvara på.

Bullret som vi hör är den tryckvåg som skapats av den snabba uppvärmningen i blixtkanalen. Beroende på avståndet till blixten når tryckvågen våra öron vid olika tidpunkter. Står man nära blixtnedslaget hörs åskdundret nästan som ett "gevärsskott" och befinner man sig längre ifrån så låter ljudvågorna som ett dovt muller.

Materia

Vatten och luft (kemiska föreningar)

En vattenmolekyl består av en syreatom och två väteatomer. En vattenmolekyl är en dipol dvs den har en minus och en plusladdad sida. De olika laddningarna attraherar varandra och bildar ytspänning. Tack vare ytspänningen kan vattendroppar bildas. Bindningarna är starkast i fast form och därför ligger molekylerna fixerade vid varandra så att en isbit behåller sin form. Molekylerna i denna fasta fas ger minst energi från sig och kan endast vibrera lite på sin bestämda plats. Vid den absoluta nollpunkten -273c är molekylerna helt stilla. När temperaturen ökar och närmar sig mot noll grader ökar vibrationerna i styrka och energi. Vid smältpunkten kommer molekylerna att lösgöras från varandra och därmed expanderar energin ytterligare. Slutligen när vattnets upphettats och bildar vattenånga så är energin som störst.(När ett ämne övergår från en form till en annan får det andra egenskaper, men det är fortfarande samma ämne, det kallas fysikalisk förändring.)

Nederbörd (regn, hagel, snö)

Moln består av en blandning av vattendroppar och iskristaller. För att det ska regna måste vattenångan kondensera på en partikel i luften för att övergå till vattendroppar. De slår sig sedan samman med fler vattendroppar, bli större och bildar tillslut vattenmoln. Den här partikeln, en så kallad kondensationskärna kan vara ett litet korn ökensand, aska från en vulkan eller ett saltkorn som vispats upp från havet. Molnets översta del är oftast väldigt kall och det är där iskristallerna bildas. Nertill i molnet finns små, vattendroppar. När de kolliderar med varandra slås de samman och blir tillslut så tunga att molnet inte orkar hålla dom kvar. När luften blir övermättad på vatten faller det ned i form av nederbörd som regn. Om det finns turbulens i molnet, det vill säga när luften rör sig kraftig i molnet, så växer iskristallerna till hagel. Iskristallerna packas till hårda kulor. Hagel smälter inte lika lätt som snöflingor på sin färd ner mot marken, därför kan det hagla mitt i sommaren.
Iskristallerna är hexagoner, sexkantiga. När dessa är på nedgång genom molnet, ner till marken expanderar de genom att klumpa sig samman med andra iskristaller som tillsammans bildar snöflingor. En enda snöflinga kan bestå av 1000 iskristaller!

Ett moln föds

All materia består av kemiska ämnen. Luften består bland annat av kväve och syre medan vattnets smådelar kallas för vattenmolekyler och består av en syreatom och två väteatomer. Materia är förändringsbar och när vattenmolekylerna värms upp ökar molekylernas rörelser från att ha varit fast form (is) där molekylerna binds till varandra genom elektriska krafter. Till flytande form (vanligt vatten) och tillslut bildas vatten i gasform där molekylerna rör på sig och tar mr plats (vattenånga). Vattendropparna har en diameter mellan 0,005 och 0,020 mm och har en fallhastighet på ca 1 cm på 1 sek. Egentligen är det ingen skillnad mellan moln och dimma förutom att dimman håller sig närmare jordytan.

Termik är det samma som varmluftsbubblor bestående av vattenmolekyler som bildas när solen värmer upp markytan. Moln uppstår framförallt över landområden eftersom markytan värms snabbare och lättare än vattenytan, särskilt på försommaren när vattnet inte har hunnit bli varmare än. Eftersom molnen bildas då från den uppvärmda markytan håller sig molnen mest över inlandet istället för vid ex vattnet. Det är av den anledningen som vi på sommaren kan se att det är finare väder vid kusterna än inåt landet. Då vissa områden värms upp mer än andra blir även luften alldeles ovanför marken varmare på dessa ställen än runt omkring. Bubblorna dvs vattenmolekylerna expanderar när de blir varmare och får en lägre täthet än luften omkring vilket gör att de stiger och expanderar ytterligare. Varm luft är lättare än svalare luft och därför stiger de uppåt och när de når en viss höjd kondenseras vattenmolekylerna (bubblorna) och moln bildas. Eftersom det tar en stund för solen att värma upp marken då termiken är svag är molnen oftast små som exempelvis på morgonen.

Då det oftast är samma område på marken som hålls varm under dagen fortsätter den varma luften att bubbla upp från samma ställe men nu även från andra platser som värmts upp. På så sätt växer molnen till sig och blir större och håller i sig under dagens lopp då den uppåtstigande luften nu tillför ny fuktighet. På kvällen exempelvis då solen inte längre värmer upp marken tillförs inte någon ny fuktighet och luften blir torr och då löses molnen upp.

Vatten är som tyngst vid 4 grader. När vattenytan på en sjö kyls ned, sjunker vattnet ner mot botten för att det kallare där vattnet är tyngre. Men när allt sjövatten kyls ned till 4 grader och det fortsätter att bli kallare på ytan (kallare än 4 grader) blir det lättare och flyter därför uppåt. Därför börjar is bildas på ytan först. När sedan isen blivit tjockare, ca 20-30 cm, fungerar isen som isolering och ytterligare avkylning avtar.

Liv

Moln transporterar vatten och har stor betydelse för djur och växtlivet, även för människorna beroende på var nederbörden faller.

Moln – väcker känslor. I alla tider har nog moln väckt känslor hos människan både gammal som unge ex studera tavlor kan man se att ett dystert motiv följs för det mesta av en orolig himmel och tvärt om. Det finns även sångtexter om moln "Små lätta moln " av Pugh Rogefeldt, där han sjunger om molnen på himmelen och sommaren som gör honom lycklig. Vem har inte använt sig av uttrycket "att sväva på moln" när man har känt sig lite extra glad? Att en sommardag tillsammans med barn titta upp på himlens stackmoln som ändrar form är så kul, ena minuten kan man se ett moln som liknar en sko och nästa kan likna en hund med hatt. Här kan bara fantasin sätta stopp för vad man kan se och ofta leder det till roliga stunder med barn. Nästa dag kan de fantasiframkallande molnen ha ersatts av något annat och en annan känsla. Molnen kan ha tornat i hop sig och de kan vara riktigt mörka och en känsla av oro spänning kan uppstå. Det är ingen tvekan att olika molntyper påverkar oss på olika sätt och väcker olika känslor. Utifrån detta tema kan man sedan diskutera vidare med barn/elever om att känslor kan upplevas på olika sätt och att det finns inget rätt eller fel när det gäller känslor.

Teknik

Gore-tex är en teknisk tillämpning för att hålla sig torr. Det är ett vattentätt membran som andas, det vill säga släpper ut luft och överskottsvärme. Porerna i materialet är 20 000 gånger mindre än en vattendroppe, och eftersom bindningarna mellan vattenmolekylerna är väldigt starka så släpper materialet inte igenom vatten i flytande form. Samtidigt är porerna 700 gånger större än en vattenmolekyl, så att svett, som med hjälp av kroppsvärme avdunstat till vattenånga, med lätthet kan passera membranet.

De mer omfattande väderprognoserna är invecklade och görs av meteorologer som hämtar information från ett globalt telekommunikationssystem. Det sker ett utbyte av observationer över hela världen dygnet runt och all information matas in i stora datorer som kan göra miljontals beräkningar per sekund. Informationen hämtas bland annat från en väderballong som skickas högt upp i luften och kan nå en höjd på 40 km. I den nedre delen av ballongen hängandes i en lina finns en radiosond som är en enhet som genomför de noggranna mätningarna. Nedstigningshastigheten kan kontrolleras genom den mängd gas som ballongen fylls med Helium eller vätgas.

Till ännu högre höjder används vädersatelliter som är konstgjorda. Den finns normalt i en omloppsbana runt jorden. Banorna ligger på 80-100 mils höjd. På 360 mils höjd finns ett antal vädersatelliter som ger en nästan heltäckande bild av jordklotet. Satelliternas bilder tas emot av väderlekstjänsterna runt jorden.

Segelbåtar och väderkvarnar är exempel på ett historiskt perspektiv på den tekniska utvecklingen. Förr var människorna beroende av vinden för att ta sig fram och kunna försörja sig.

Vindkraftverk fångar upp rörelseenergi ur vinden och en generator omvandlar den till elektricitet.

Vattenkraftverk samlar vattnet i dammar och som sedan passerar en turbin som börjar rotera. Turbinen driver en generator som omvandlar rörelseenergi till elektricitet