Khí hậu đại diện cho các điều kiện trung bình của bầu khí quyển duy trì trong một thời gian dài. Điều này bao gồm nhiệt độ, áp suất không khí và thành phần khí quyển. Khí hậu ảnh hưởng đến sinh thái và cảnh quan vì nó có ảnh hưởng đáng kể đến lượng mưa.
Mặc dù khí hậu và thời tiết có liên quan, nhưng chúng khác nhau. Thời tiết là điều kiện của bầu khí quyển bất cứ lúc nào và trong một vài ngày. Thời tiết bao gồm tất cả các hiện tượng khí quyển bao gồm mưa, gió, mây và các hệ thống bão. Thời tiết thay đổi liên tục theo thời gian từ vài giờ đến vài ngày. Mặt khác, khí hậu đại diện cho các điều kiện trung bình của bầu khí quyển trong nhiều thế kỷ đến hàng ngàn, thậm chí hàng triệu năm.
Khí hậu thay đổi trên khắp hành tinh, phần lớn là do sự khác biệt về góc mà các tia mặt trời chiếu vào bề mặt hành tinh và sự phân phối độ ẩm trên khắp hành tinh. Năm loại chế độ khí hậu chính bao gồm: khí hậu ôn đới, lục địa, nhiệt đới, khô và cực.
Khí hậu ôn đới được tìm thấy ở phía đông nam nước Mỹ và ở những nơi như lưu vực Địa Trung Hải và phía đông Trung Quốc. Khí hậu ôn đới có xu hướng ấm áp, đôi khi nóng, mùa hè và mùa đông ôn hòa.
Khí hậu lục địa được tìm thấy ở những nơi như đông bắc Hoa Kỳ và Nga. Chúng được đặc trưng bởi mùa hè nóng và mùa đông lạnh. Chúng là phổ biến trong các khu vực nội địa của các lục địa. Chúng có xu hướng tương đối khô và khoảng cách của chúng với đại dương, có xu hướng thay đổi nhiệt độ vừa phải, làm cho sự tương phản giữa mùa hè và mùa đông khắc nghiệt.
Khí hậu nhiệt đới được đặc trưng bởi nhiệt độ ấm áp và lượng mưa cao. Chúng thường xuất hiện dọc theo đường xích đạo ở những nơi như châu Phi xích đạo, đông nam châu Á và bắc Nam Mỹ.
Khí hậu khô cằn được đặc trưng bởi nhiệt độ cao nhưng tốc độ mưa rất thấp. Các khu vực có khí hậu khô cằn bao gồm sa mạc Sahara ở châu Phi, Tây Nam nước Mỹ và tây bắc Trung Quốc xung quanh lưu vực Tarim.
Khí hậu vùng cực thường chứa nhiệt độ rất thấp trong cả mùa hè và mùa đông. Tuyết và băng thường quanh năm ở những vùng có khí hậu này. Khí hậu vùng cực phổ biến nhất ở vùng cực bắc và cực nam, Greenland và Nam Cực tương ứng.
Những thay đổi khí hậu trong quá khứ chủ yếu được nghiên cứu thông qua các phương pháp như lõi băng và dendrochronology. Trên vùng đồng bằng trung tâm của Greenland, các lớp băng hàng năm tích tụ theo thời gian với tốc độ đồng đều do mức độ tuyết rơi thường xuyên. Khi các lớp hàng năm này tích tụ, băng trở nên nén lại tạo ra các bong bóng khí cách ly với phần còn lại của khí quyển. Vì không khí trong các bong bóng bị cô lập, nó có chứa thành phần hóa học tương tự của khí quyển tại thời điểm không khí bị bịt kín do quá trình nén. Điều này cho phép thành phần hóa học của khí quyển cổ đại được biết đến có thể cho phép dự đoán tính chất của khí hậu cổ đại.
Thành phần khí quyển của khí quyển rất quan trọng vì cách nó điều khiển khí hậu. Một cách quan trọng khác để nghiên cứu khí hậu trong quá khứ, đặc biệt là ở các vùng khô, ôn đới, là thông qua dendrochronology. Sử dụng dendrochronology, các vòng cây từ các cây khác nhau được so sánh để tạo ra một niên đại của mùa khô và mùa sinh trưởng. Trong mùa mưa, vòng cây sẽ dày hơn, trong khi chúng sẽ mỏng hơn trong mùa khô. Nếu các vòng cây của cây sống có thể được ghép với những cây cổ thụ, đã chết, một bản ghi có thể được tạo ra để ghi lại mức độ mưa hàng ngàn năm trước.
Hầu hết các nhà khoa học nghiên cứu về biến đổi khí hậu nghiên cứu hiện tượng hiện đại của sự nóng lên toàn cầu. Trong hiện tượng này, nhiệt độ trung bình toàn cầu đang tăng đều đặn do sự gia tăng của carbon dioxide trong khí quyển, một loại khí được biết đến với khả năng bẫy nhiệt.
Nhiệt độ là một đại lượng vật lý. Ở cấp độ cơ bản, nhiệt độ có liên quan đến động năng của các nguyên tử và phân tử. Nhiệt độ rất quan trọng trong các lĩnh vực khoa học bao gồm hóa học, vật lý, khoa học trái đất và y học.
Hai cách phổ biến nhất trong khoa học để đo nhiệt độ là thang đo Celsius và thang đo Kelvin. Trong thang đo Celsius, 0 độ là điểm nóng chảy / đóng băng của nước và 100 độ là điểm sôi của nước. Trong thang đo Kelvin, 0 là 0 tuyệt đối, nhiệt độ thấp nhất về mặt lý thuyết là có thể.
Nhiệt độ là một khía cạnh vật lý quan trọng của vũ trụ, kết quả là, nó có ý nghĩa trong suốt các ngành khoa học vật lý. Ngay sau Vụ nổ lớn, vũ trụ có nhiệt độ khoảng 1032 Kelvins. Khi vũ trụ mở rộng, cuối cùng nó nguội dần xuống còn khoảng 3 Kelvins ngày nay. Nhiệt độ của bất kỳ điểm nào trong vũ trụ nói chung là rất thấp. Các ngoại lệ cho quy tắc này bao gồm các ngôi sao nơi phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra đủ năng lượng cho nhiệt độ cao hơn. Những nơi khác là những hòn đảo có nhiệt độ cao trong vũ trụ là bầu khí quyển hành tinh với các khí bẫy nhiệt như carbon dioxide.
Khí hậu và nhiệt độ đều liên quan đến nhiệt. Những thay đổi về nhiệt độ khí quyển trung bình cũng thường dẫn đến thay đổi khí hậu. Khí hậu lịch sử và nhiệt độ lịch sử cũng thường được đo gián tiếp.
Mặc dù có sự tương đồng giữa khí hậu và nhiệt độ, nhưng cũng có những khác biệt đáng kể bao gồm những điều sau đây.
Khí hậu đại diện cho các tính chất trung bình của khí quyển trong một khoảng thời gian dài. Điều này bao gồm phạm vi nhiệt độ, tốc độ mưa và gió, trong số các yếu tố khác. Khí hậu có thể thay đổi từ vùng này sang vùng khác trên một hành tinh dựa trên góc độ cục bộ của sự phơi nắng và phân phối độ ẩm. Một số loại khí hậu chính bao gồm khí hậu ôn đới, lục địa, nhiệt đới, khô cằn và cực. Biến đổi khí hậu được nghiên cứu chủ yếu thông qua các phương pháp như lõi băng và dendrochronology. Nhiệt độ là một đại lượng vật lý liên quan đến chuyển động của các nguyên tử và phân tử. Hai thang đo nhiệt độ chính được sử dụng trong khoa học là Celsius và Kelvin. Trong Celsius, 0 độ là điểm nóng chảy / đóng băng của nước. Trong Kelvins, 0 đại diện cho nhiệt độ lý thuyết lạnh nhất có thể. Hầu hết vũ trụ có khoảng 3 Kelvins và các vùng nhiệt độ cao hơn của vũ trụ bao gồm các ngôi sao và bầu khí quyển hành tinh. Khí hậu và nhiệt độ tương tự nhau ở chỗ cả hai đều liên quan đến nhiệt và cả hai đều được kết nối vì sự thay đổi khí hậu sẽ xảy ra cùng lúc với sự thay đổi của nhiệt độ trung bình. Sự khác biệt bao gồm thực tế là khí hậu chủ yếu là một tài sản của khí quyển trong khi nhiệt độ là một tài sản của toàn bộ vũ trụ. Hơn nữa, nhiệt độ là một nguyên nhân của khí hậu và luôn tham gia vào một cuộc thảo luận về khí hậu trong khi một cuộc thảo luận về nhiệt độ không phải lúc nào cũng liên quan đến một cuộc thảo luận về khí hậu. Ngoài ra, nhiệt độ là một đại lượng vật lý trong khi khí hậu là trạng thái vật lý định tính mô tả bầu khí quyển.