Sunčevo zračenje i zemaljski Albedo

Gotovo sva energija koja stiže na planetu Zemlju i upravlja raznim vremenskim događajima, oceanskim strujama i raspodjeli ekosustava potječe sa suncem. Ovo intenzivno sunčevo zračenje kao što je poznato u fizičkoj geografiji potječe iz sunčeve jezgre i jest na kraju poslano na Zemlju nakon konvekcije (vertikalno kretanje energije) odvraća je od sunčevog Sunca jezgra. Otprilike osam minuta sunčevom zračenju treba da dosegne Zemlju nakon napuštanja sunčeve površine.

Jednom kada ovo sunčevo zračenje stigne na Zemlju, njegova se energija neravnomjerno raspoređuje po Zemlji širina. Kad ovo zračenje ulazi u Zemljinu atmosferu, ono udara u blizini ekvatora i razvija višak energije. Kako manje izravnog sunčevog zračenja stiže na stupove, oni zauzvrat razvijaju energetski deficit. Da bi se energija uravnotežila na Zemljinoj površini, višak energije iz ekvatorijalnih područja u ciklusu struje prema polovima, tako da će energija biti uravnotežena širom svijeta. Taj se ciklus naziva energetska ravnoteža Zemlja-Atmosfera.

Nakon što Zemljina atmosfera primi kratkotalasno sunčevo zračenje, energija se naziva insolacija. Ova insolacija je ulaz energije koji je odgovoran za kretanje različitih sustava Zemljine atmosfere, kao što je prethodno opisani energetski balans, ali i vremenski događaji, oceanske strujei drugi ciklusi Zemlje.

Izolacija može biti izravna ili difuzna. Izravno zračenje je sunčevo zračenje primljeno na Zemljinu površinu i / ili atmosferu koje nije izmijenjeno atmosferskim rasipanjem. Difuzno zračenje je sunčevo zračenje koje je modificirano rasipanjem.

Samo rasipanje je jedan od pet putova koji sunčevo zračenje može iskoristiti prilikom ulaska u atmosferu. Javlja se kada se insolacija odbije i / ili preusmjeri pri ulasku u atmosferu prašinom, plinom, ledom i vodenom parom. Ako energetski valovi imaju kraću valnu duljinu, rasipaju se više nego oni s većom valnom duljinom. Rasejanje i kako reagira s veličinom valne duljine odgovorni su za mnoge stvari koje vidimo u atmosferi kao što su nebeska plava boja i bijeli oblaci.

Prijenos je još jedan put sunčevog zračenja. Javlja se kada kratkotrajna i dugovalna energija prolaze kroz atmosferu i vodu umjesto da se raspršuju pri interakciji s plinovima i drugim česticama u atmosferi.

Do refrakcije može doći i kada sunčevo zračenje uđe u atmosferu. Taj se put događa kada se energija kreće iz jedne vrste prostora u drugu, poput zraka u vodu. Kako se energija kreće iz tih prostora, ona mijenja svoju brzinu i smjer kada reagira s česticama koje su tamo prisutne. Promjena smjera često uzrokuje savijanje energije i oslobađanje različitih svjetlosnih boja unutar nje, slično onome što se događa kada svjetlost prolazi kroz kristal ili prizmu.

Apsorpcija je četvrti tip puta sunčevog zračenja i pretvara energiju iz jednog oblika u drugi. Na primjer, kada sunčevo zračenje apsorbira vodu, njegova se energija premješta u vodu i podiže temperaturu. Ovo je uobičajeno za sve apsorbirajuće površine od lista stabla do asfalta.

Konačni put sunčevog zračenja je odraz. To je slučaj kada se dio energije izravno vraća u prostor, a da se ne apsorbira, prebija, prenosi ili raspršuje. Albedo je važan pojam koji treba zapamtiti pri proučavanju sunčevog zračenja i refleksije.

Albedo je definiran kao reflektirajuća kvaliteta površine. Izražava se u postotku reflektirane insolacije na nadolazeću insolaciju, a nula posto je ukupna apsorpcija, dok je 100% ukupni odraz.

Što se tiče vidljivih boja, tamnije boje imaju niži albedo, odnosno upijaju više insolacije, a svjetlije boje imaju "visoku albedu" ili veću stopu refleksije. Na primjer, snijeg reflektira 85-90% insolacije, dok asfalt samo 5-10%.

Sunčev kut također utječe na vrijednost albedoa, a niži kutovi sunca stvaraju veći odraz, jer energija koja dolazi iz niskog sunčevog kuta nije tako jaka kao ona koja dolazi iz visokog sunčevog kuta. Uz to, glatke površine imaju veći albedo, dok grube površine smanjuju.

Kao i solarno zračenje općenito, vrijednosti albedo-a također se razlikuju širom svijeta u odnosu na zemljopisnu širinu, ali zemljin prosječni albedo iznosi oko 31%. Za površine između tropa (23,5 ° S do 23,5 ° S) prosječni albedo iznosi 19-38%. Na polovima može doseći i do 80% u nekim područjima. To je rezultat nižeg sunčevog kuta na polovima, ali i veće prisutnosti svježeg snijega, leda i glatke otvorene vode - sva područja sklona visokim reflektivnim vrijednostima.

Danas je albedo glavna briga za ljude širom svijeta. Kako industrijske aktivnosti povećavaju zagađenje zraka, sama atmosfera postaje reflektivnija jer postoji više aerosola koji bi odražavali insolaciju. Pored toga, niski albedo najvećih svjetskih gradova ponekad stvara urbani toplinski otoci što utječe na oboje planiranje grada i potrošnju energije.

Solarno zračenje pronalazi svoje mjesto i u novim planovima za obnovljivu energiju, ponajviše solarnim pločama za struju i crnim cijevima za grijanje vode. Tamne boje ovih predmeta imaju malo albedosa i zato apsorbiraju gotovo sve sunčevo zračenje koje ih napada, što ih čini učinkovitim alatima za iskorištavanje sunčeve energije širom svijeta.

Bez obzira na sunčevu učinkovitost u proizvodnji električne energije, proučavanje sunčevog zračenja i albedo jest ključno za razumijevanje vremenskih ciklusa Zemlje, okeanskih struja i lokacija različitih ekosustava.