Troposfera to warstwa ziemskiej atmosfery, którą meteorolodzy najdokładniej obserwują, ponieważ to tam dzieje się pogoda. Ze wszystkich warstw, które tworzą atmosferę, znajduje się najbliżej ziemi i istnieją w niej wszystkie formy lądowe Ziemi, w tym najwyższe góry. Troposfera zawiera 75 procent gazów atmosferycznych Ziemi, w tym 99 procent pary wodnej, która odgrywa ważną rolę w regulacji temperatury na powierzchni planety.
Pięć warstw atmosferycznych
Otoczka gazów otaczająca Ziemię i sięgająca prawie połowy drogi do Księżyca składa się z pięciu odrębnych warstw. Troposfera rozciąga się na odległość od 14 do 18 kilometrów (8,6 do 11,2 mil) nad ziemią i łączy się w tropopauzę, bufor pomiędzy tą warstwą a następną, czyli stratosferą. Mezosfera zaczyna się na wysokości około 90 kilometrów (56 mil), tuż nad cienką warstwą ozonu w górnej stratosferze, która blokuje światło ultrafioletowe. Zorze polarne pojawiają się w kolejnej warstwie, zwanej jonosferą lub termosferą, a w końcu egzosfera stopniowo przerzedza się i łączy z pustą przestrzenią.
Skład troposfery
Oprócz azotu, tlenu i argonu w troposferze występują śladowe ilości kilku innych gazów, a dwa z nich - para wodna i dwutlenek węgla - są szczególnie ważne dla meteorologów. Zarówno pochłaniają, jak i odbijają ciepło z ziemi, które w innym przypadku wypromieniowałoby w kosmos, utrzymując w ten sposób powierzchnię planety na tyle ciepłą, by podtrzymywać życie. Stężenie pary wodnej nie jest stałe - wzrasta wraz ze wzrostem szerokości geograficznej, tworząc około 3 procent troposfery na równiku. Poza tymi dwoma gazami cieplarnianymi troposfera zawiera również zmienne ilości zanieczyszczeń, takich jak dwutlenek siarki i ozon, zwłaszcza w pobliżu dużych miast.
Słońce i Wiatr
Wiatry troposferyczne, które przenoszą ciepło i wilgoć na całym świecie, są napędzane energią słoneczną. Słońce ogrzewa równik bardziej niż bieguny, a różnica temperatur powoduje ruch powietrza, który jest odchylany przez obrót Ziemi. Powoduje to, że wiatry poruszają się w kierunku wschodnich wiatrów w rejonach równikowych i polarnych oraz wiatrów zachodnich na średnich szerokościach geograficznych. Obszary wysokiego i niskiego ciśnienia, a także lokalne wzorce turbulencji, oddziałują z tymi globalnymi wiatrami, tworząc zmieniające się wzorce wiatru, które badają meteorolodzy.
Obieg wody
Inną ważną dynamiką pogody jest ruch wody w stanie gazowym, ciekłym i stałym, który jest napędzany nierównomiernym ogrzewaniem powierzchni Ziemi przez słońce. Para wodna, obecna w powietrzu z powodu parowania z oceanów i transpiracji roślin, ochładza się w miarę ochładzania unosi się, tworząc chmury, a w chmurach woda skrapla się i zamarza, aby opaść z powrotem na powierzchnię jako deszcz i śnieg. Do stratosfery docierają tylko największe chmury, zwykle powstające w wyniku huraganu. Większość formuje się całkowicie w troposferze.