Slnečné žiarenie a Albedo Zeme

Takmer všetka energia prichádzajúca na planétu Zem a poháňajúca rôzne poveternostné udalosti, morské prúdy a distribúciu ekosystémov pochádza zo slnka. Toto intenzívne slnečné žiarenie, ako je známe vo fyzickej geografii, pochádza z jadra Slnka a je nakoniec poslaný na Zem po prúdení (vertikálny pohyb energie) ju vytlačí zo slnka jadro. Po opustení slnečného povrchu trvá približne 8 minút, kým sa slnečné žiarenie dostane na Zem.

Akonáhle toto slnečné žiarenie príde na Zem, jeho energia je distribuovaná nerovnomerne po celom svete zemepisná šírka. Keď toto žiarenie vstupuje do zemskej atmosféry, zasahuje blízko rovníka a vytvára prebytok energie. Pretože na póly prichádza menej priame slnečné žiarenie, zasa sa vyvinie energetický deficit. Na udržanie rovnováhy energie na zemskom povrchu prechádza nadbytočná energia z rovníkových oblastí do pólov v cykle, takže energia bude vyvážená po celom svete. Tento cyklus sa nazýva energetická rovnováha Zeme - Atmosféra.

Akonáhle zemská atmosféra dostane krátkovlnné slnečné žiarenie, energia sa označuje ako slnečné žiarenie. Táto izolácia je energetický vstup zodpovedný za pohyb rôznych systémov zemskej atmosféry, ako je energetická rovnováha opísaná vyššie, ale aj poveternostné udalosti,

Osvetlenie môže byť priame alebo rozptýlené. Priame žiarenie je slnečné žiarenie prijímané zemským povrchom a / alebo atmosférou, ktoré sa nezmenilo atmosférickým rozptylom. Difúzne žiarenie je slnečné žiarenie, ktoré bolo modifikované rozptylom.

Samotný rozptyl je jednou z piatich ciest, ktoré môže slnečné žiarenie pri vstupe do atmosféry nastať. Vyskytuje sa, keď sa izolácia odkloní a / alebo presmeruje po vstupe do atmosféry prachom, plynom, ľadom a vodnou parou, ktorá je tam prítomná. Ak majú energetické vlny kratšiu vlnovú dĺžku, rozptýlia sa viac ako vlny s dlhšou vlnovou dĺžkou. Rozptyl a to, ako reaguje s vlnovou dĺžkou, sú zodpovedné za veľa vecí, ktoré vidíme v atmosfére, ako je modrá farba oblohy a biele oblaky.

Prenos je ďalšou cestou slnečného žiarenia. Vyskytuje sa, keď energia s krátkym a dlhovlnným prúdením prechádza atmosférou a vodou namiesto rozptylu pri interakcii s plynmi a inými časticami v atmosfére.

K lomu môže dôjsť aj pri vstupe slnečného žiarenia do atmosféry. K tejto ceste dochádza, keď sa energia presúva z jedného typu priestoru do druhého, napríklad zo vzduchu do vody. Keď sa energia pohybuje z týchto priestorov, mení svoju rýchlosť a smer, keď reaguje s tu prítomnými časticami. Posun v smere často spôsobuje, že energia sa ohýba a uvoľňuje rôzne farby svetla v nej, podobné tomu, čo sa stane, keď svetlo prechádza kryštálom alebo hranolom.

Absorpcia je štvrtým typom dráhy slnečného žiarenia a je premenou energie z jednej formy na druhú. Napríklad, keď je slnečné žiarenie absorbované vodou, jeho energia sa presunie do vody a zvýši jeho teplotu. Toto je spoločné pre všetky pohlcujúce povrchy od listov stromu po asfalt.

Konečná dráha slnečného žiarenia je odrazom. To je, keď časť energie skáče priamo späť do vesmíru bez toho, aby bola absorbovaná, lomená, prenášaná alebo rozptýlená. Dôležitým výrazom, ktorý treba pamätať pri štúdiu slnečného žiarenia a odrazov, je albedo.

Albedo je definovaná ako odrazná kvalita povrchu. Vyjadruje sa ako percento odrazenej izolácie voči prichádzajúcej izolácii a nulové percento je celková absorpcia, zatiaľ čo 100% je celková odraznosť.

Pokiaľ ide o viditeľné farby, tmavšie farby majú nižšie albedo, to znamená, že absorbujú viac slnečného žiarenia a svetlejšie farby majú „vysoké albedo“ alebo vyššiu mieru odrazu. Napríklad sneh odráža 85-90% slnečného žiarenia, zatiaľ čo asfalt odráža iba 5-10%.

Uhol slnka ovplyvňuje aj hodnotu albedo a nižšie uhly slnka vytvárajú väčší odraz, pretože energia prichádzajúca z malého slnečného uhla nie je taká silná ako energia prichádzajúca z vysokého slnečného uhla. Hladké povrchy majú navyše vyššie albedo, zatiaľ čo drsné povrchy ich znižujú.

Podobne ako slnečné žiarenie vo všeobecnosti, hodnoty albedo sa tiež líšia po celej zemeguli so zemepisnou šírkou, ale priemerné albedo na Zemi je okolo 31%. Pre povrchy medzi trópmi (23,5 ° S až 23,5 ° J) je priemerný albedo 19-38%. Na póloch môže byť v niektorých oblastiach až 80%. Je to dôsledok nižšieho slnečného uhla na póloch, ale aj vyššej prítomnosti čerstvého snehu, ľadu a hladkej otvorenej vody - všetky oblasti sú náchylné na vysokú úroveň odrazivosti.

Dnes je albedo hlavným problémom pre ľudí na celom svete. Keďže priemyselné činnosti zvyšujú znečistenie ovzdušia, samotná atmosféra sa stáva reflexnejšou, pretože existuje viac aerosólov, ktoré odrážajú slnečné žiarenie. Navyše sa niekedy vytvára nízke albedo najväčších miest na svete mestské tepelné ostrovy čo ovplyvňuje obidve územné plánovanie a spotreba energie.

Slnečné žiarenie si tiež našlo svoje miesto v nových plánoch pre obnoviteľnú energiu - najmä solárne panely pre elektrickú energiu a čierne trubice pre ohrev vody. Tmavé farby týchto položiek majú nízke výšky albedov, a preto absorbujú takmer všetky slnečné žiarenie, ktoré ich zasahuje, vďaka čomu sú účinnými nástrojmi na využitie slnečnej energie na celom svete.

Bez ohľadu na účinnosť slnečného žiarenia pri výrobe elektriny však štúdia slnečného žiarenia a albeda je nevyhnutné na pochopenie meteorologických cyklov Zeme, morských prúdov a umiestnení rôznych ekosystémov.