Počasie je stav ovzdušia na určitom mieste a v určitom časovom okamihu. To, čo vytvára počasie na našej Zemi je vlastne Slnko a pohyby Zeme. Obdobia sa striedajú, lebo sa mení množstvo slnečného žiarenia zasahujúceho Zem. Slnko rozohrieva pevninu aj oceány, a tým spôsobuje vírenie vzduchu. Táto energia ovplyvňuje aj naše počasie. Počasie sa odohráva v jednej z vrstiev atmosféry – troposfére.

Troposféra je najspodnejšia časť atmosféry a jej priemerná výška je v miernom pásme 10 kilometrov, nad pólmi 8-9 km a nad rovníkom dosahuje až 15-17 km. Od ostatných vrstiev atmosféry je oddelená tzv. tropopauzou. Obsahuje 8/10 vzduchu a takmer všetku vodu resp. vodnú paru. Je tomu tak preto, lebo gravitačná sila to všetko drží pri Zemi. Len pre zaujímavosť, všetka voda z troposféry by mohla zaliať Zem rovnomerne do výšky jedného metra.

Vertikálne rozdelenie teploty
Priemerný tepelný úbytok v troposfére je cca 0,6 ˚C na 100 m (vertikálny gradient). Ide o kinetickú teóriu tepla – neusporiadaný pohyb molekúl – čím rýchlejšie sa pohybujú molekuly telesa, tým sa viac otepľuje. Odovzdávanie tepla v nižších vrstvách atmosféry (a teda aj v troposfére) sa deje cez molekulárnu vodivosť – Zem priamo odovzdáva teplo molekulám vzduchu nad ňou. Lenže ak by to fungovalo len takto, tak by sa vyššie vrstvy atmosféry, napr. termosféra, stratosféra otepľovali len veľmi, veľmi pomaly a úbytok teploty by bol extrémny. To sa však meraniami neosvedčilo, takže určite musí existovať aj iný proces. A je to proces, ktorý sa nazýva vertikálna výmena tepla. Tento proces ovplyvňujú turbulentné (vírivé) a konvektívne (usporiadané vertikálne) pohyby, a deje sa to tak, že týmito pohybmi sa častice zohrejú a idú hore a na ich miesto prídu chladnejšie - teplo zo Zeme sa prenesie do vyšších vrstiev atmosféry. Pokles teploty s výškou je spôsobený tým, že vzduch, ktorý stúpa sa dostáva do výšok, kde je nízky atmosférický tlak vzduchu, sa rozpína.

Rozpínanie vyžaduje množstvo tepelnej energie, ktorá je v objeme spomínaného stúpajúceho vzduchu. Rozdiel je aj v tom, či je vzduch suchý alebo vlhký.
Zmeny teploty vnútri sledovaného objemu bez výmeny tepla s okolím nazývame adiabatickými zmenami teploty, vystupujúci vzduch sa teda ochladzuje adiabaticky. Adiabatický gradient charakterizuje iba vystupujúce alebo klesajúce vzduchové hmoty pri výskyte vertikálnych prúdov; vo vzduchu, ktorý obklopuje premiestňujúcu sa vzduchovú hmotu (a zostáva bez pohybu), môže byť pokles teploty celkom iný.

Pokles teploty vo vzduchu ktorý sa nezúčastňuje na vertikálnych pohyboch sa nazýva faktickým alebo skutočným gradientom (gradient teplotného zvrstvenia). Od vzájomného vzťahu medzi adiabatickým a skutočným gradientom závisia dané termodynamické stavy, ktoré sa nazývajú rovnovážnymi stavmi atmosféry.
No nie vždy platí, že s výškou klesá teplota – existuje predsa aj izotermia alebo inverzia:
a.) Inverzia -obrátený priebeh teploty
b.) Izotermia -rovnaká teplota

Vertikálny gradient je dobré poznať, a to nielen vtedy, ak ste meteorológ. Pre lepšiu ilustráciu uvádzame príklad: Ste na dovolenke v poľskom Zakopanom, ktoré leží cca vo výške 850 m.n.m. Je tam teplota 20˚C a vy neviete ako sa máte obliecť, keďže zamýšľate ísť na výlet na Kasprový vrch (1988 m.n.m.). Predpokladajme, že vertikálny gradient je 1˚C/100m, takže si vyrátame 1988-850=1138, čiže výškový rozdiel je zhruba 1100m – to znamená, že teplotný rozdiel by mal byť cca 11,1˚C. Hore bude teda 9˚C, a teplo sa treba obliecť aj preto, že na vrchu bude fúkať vietor silnejšie, ako dole v Zakopanom.

Horizontálne rozdelenie teploty
Teplota sa mení v priebehu roka aj v priebehu dňa. Je to spôsobené otáčaním Zeme okolo vlastnej osi » denné výkyvy; a rotáciou Zeme okolo Slnka » ročné výkyvy. Obiehanie okolo Slnka sa deje po elipse, v ktorej jednom z ohnísk sa nachádza práve naše Slnko. Ako sme už spomínali, ročné obdobia ovplyvňuje práve táto rotácia, nakoľko zemská os podlieha zmenám. Typické príklady rozdielneho naklonenia Zeme sú: deň letného slnovratu (22.júna), deň zimného slnovratu (22.decembra), deň jarnej (21.marca) a jesennej (23.septembra) rovnodennosti.
V deň letného slnovratu je na južnej pologuli zima a na severnej leto. Nad Arktídou panuje polárny deň a v Antarktíde je polárna noc.
V deň zimného slnovratu je na južnej hemisfére leto a na zimnej naopak zima. Na severnom póle nie je žiadne slnečné svetlo. Množstvo tepla vzrastá smerom na juh.

V čase rovnodenností je na pologuliach jar a jeseň a obe hemisféry dostávajú rovnaké množstvo tepla.
Na rozloženie teploty vplýva okrem intenzity slnečného žiarenia aj rozloženie pevnín a morí. Pevnina sa otepľuje v porovnaní s vodnými plochami rýchlejšie, ale sa aj rýchlejšie ochladzuje, vody naopak pomaly strácajú svoje nahromadené teplo, pretože majú veľkú tepelnú kapacitu. Teplota pevnín je v zimných mesiacoch oveľa nižšia ako nad oceánmi (v rovnakej zemepisnej šírke) a tým pádom je aj vzduch nad pevninami chladnejší, v letnom období je to naopak – a teda vzduch nad pevninami je teplejší.

Vzťahy pre teplotu: -charakteristika tepelného stavu ovzdušia priamoúmerná strednej kinetickej energii molekúl, z kt. sa vzduch skladá:
T=1/3 m v2 k-1 ,kde m je molekulová hmotnosť, v2 stredná kinetická rýchlosť pohybu molekúl, k je Boltzmannova konštanta a T je teplota vzduchu v Kelvinoch.

Meteorológia

Niečo z histórie meteorológie
Meteorológia je veda, ktorá sa zaoberá všestranným štúdiom javov v ovzduší. Sústavným pozorovaním týchto javov sa dá dopracovať k predpovedi počasia.

Pravek
Pravekí ľudia si tieto procesy nevedeli vysvetliť, a preto ich pripisovali rôznym božstvám. S pribúdajúcimi znalosťami matematiky, fyziky a ostatných prírodných vied sa postupne atmosférické javy podarilo vysvetliť.

Starovek
Prelom spôsobil Aristoteles, žijúci pred dvetisíc tristo rokmi, svojím štvorzväzkovým dielom Meteorológia, kde objasňoval kométy, meteority, zrážky, vetry, búrky, zemetrasenia, víchry, a svetelné javy v atmosfére.
Prvým meteorologickým prístrojom bol zrejme zrážkomer, o ktorom sa píše už v čínskych kronikách. Gréci používali 8-hrannú a starovekí Rimania 12-hrannú ružicu na určovanie smeru vetra.

Stredovek
Stredoveká meteorológia spočiatku stagnovala, len mnísi a profesori robili zápisy o počasí. Až v 15. storočí sa dá hovoriť o určitom pokroku, kedy Nicolaus Cusanus zostrojil prístroj na meranie vlhkosti. Takýto prístroj zostrojil aj Leonardo da Vinci, ktorý okrem iného skonštruoval aj prvý anemometer- merač vetra.

Renesancia
Prelomovým a dôležitým je rok 1597, kedy Galileo Galilei zostavil prístroj na meranie teploty vzduchu. Evangelista Torricelli navrhol v prvej polovici sedemnásteho storočia princíp ortuťového tlakomera, ktorý sa využíva dodnes. Významným bol aj G. Perrier, ktorý meral tlak na vrchole vyhasnutej sopky Puy de Dôme, a zistil, že atmosférický tlak sa s výškou znižuje.

Novoveká meteorológia
Najvýznamnejší vedci v tomto období boli napríklad Ferdinand II. Toskánsky (vlhkomer- ygrometer), Christian Huygens, ktorý pridal do teplotnej stupnice body tuhnutia a varu vody, Daniel Fahrenheit, Anders Celsius, Benjamin Franklin (bleskozvod) či Knut Johan Ångström (merač intenzity slnečného žiarenia- pyrheliometer).
V období medzi dvoma svetovými vojnami vedci objavili atmosférické fronty, príčiny tlakových útvarov a pôvod vzduchových hmôt a bola vynájdená rádiosonda.