Sluneční záření a Albedo Země

Téměř veškerá energie přicházející na planetu Zemi a pohánět různé povětrnostní události, oceánské proudy a distribuci ekosystémů pochází ze slunce. Toto intenzivní sluneční záření, jak je známo ve fyzické geografii, pochází z jádra Slunce a je nakonec poslal na Zemi po konvekci (vertikální pohyb energie) nutí to pryč od slunce jádro. Po opuštění slunečního povrchu se slunečnímu záření dostane na Zemi přibližně osm minut.

Jakmile toto sluneční záření přijde na Zemi, jeho energie je distribuována nerovnoměrně po celém světě zeměpisná šířka. Když toto záření vstoupí do zemské atmosféry, zasáhne se poblíž rovníku a vyvine přebytek energie. Protože na póly přichází méně přímého slunečního záření, dochází k jejich nedostatku. Aby byla energie udržována na zemském povrchu vyvážená, proudí přebytek energie z rovníkových oblastí v cyklu do pólu, takže energie bude po celém světě vyrovnaná. Tento cyklus se nazývá energetická bilance Země-atmosféra.

Jakmile zemská atmosféra přijme krátkovlnné sluneční záření, energie je označována jako izolace. Tato izolace je energetický vstup zodpovědný za pohyb různých systémů Země-atmosféra, jako je energetická bilance popsaná výše, ale také za počasí,

Osvětlení může být přímé nebo rozptýlené. Přímé záření je sluneční záření přijaté zemským povrchem a / nebo atmosférou, které nebylo změněno atmosférickým rozptylem. Difuzní záření je sluneční záření, které bylo změněno rozptylem.

Samotný rozptyl je jednou z pěti cest, které může sluneční záření při vstupu do atmosféry trvat. Vyskytuje se, když je izolace odkloněna a / nebo přesměrována při vstupu do atmosféry prachem, plynem, ledem a vodní párou tam přítomnou. Pokud mají energetické vlny kratší vlnovou délku, jsou rozptýleny více než vlny s delší vlnovou délkou. Rozptyl a jak to reaguje s velikostí vlnové délky jsou zodpovědné za mnoho věcí, které vidíme v atmosféře, jako je modrá barva oblohy a bílé mraky.

Přenos je další cestou slunečního záření. Vyskytuje se, když energie krátkých i dlouhých vln prochází atmosférou a vodou místo rozptylu při interakci s plyny a jinými částicemi v atmosféře.

K lomu může také dojít, když sluneční záření vstupuje do atmosféry. K této cestě dochází, když se energie pohybuje z jednoho typu prostoru do druhého, například ze vzduchu do vody. Jak se energie pohybuje z těchto prostorů, mění svou rychlost a směr, když reaguje s částicemi, které jsou tam přítomny. Posun ve směru často způsobuje, že se energie ohýbá a uvolňuje různé barvy světla v ní, podobné tomu, co se stane, když světlo prochází krystalem nebo hranolem.

Absorpce je čtvrtý typ cesty slunečního záření a jedná se o přeměnu energie z jedné formy na druhou. Například, když je sluneční záření absorbováno vodou, jeho energie přechází do vody a zvyšuje její teplotu. To je běžné u všech pohlcujících povrchů od listů stromu po asfalt.

Poslední cesta slunečního záření je odrazem. To je, když část energie skáče přímo zpět do vesmíru, aniž by byla absorbována, lomena, přenášena nebo rozptýlena. Důležitým termínem, který je třeba pamatovat při studiu slunečního záření a odrazu, je albedo.

Albedo je definována jako odrazná kvalita povrchu. Vyjadřuje se jako procento odraženého slunečního záření vůči příchozímu slunečnímu záření a nulové procento je celková absorpce, zatímco 100% je celková reflexe.

Pokud jde o viditelné barvy, tmavší barvy mají nižší albedo, to znamená, že absorbují více slunečního záření a světlejší barvy mají „vysoké albedo“ nebo vyšší míru odrazu. Například sníh odráží 85-90% slunečního záření, zatímco asfalt odráží pouze 5-10%.

Úhel slunce ovlivňuje také hodnotu albedo a nižší úhly slunce vytvářejí větší odraz, protože energie přicházející z malého úhlu slunce není tak silná jako energie přicházející z vysokého úhlu slunce. Hladké povrchy mají navíc vyšší albedo, zatímco drsné povrchy jej snižují.

Stejně jako sluneční záření obecně se hodnoty albedo také liší po celé planetě s zeměpisnou šířkou, ale průměrné albedo Země je kolem 31%. Pro povrchy mezi tropy (23,5 ° S až 23,5 ° S) je průměrné albedo 19-38%. Na pólech může být v některých oblastech až 80%. Je to důsledek nižšího slunečního úhlu na pólech, ale také vyšší přítomnosti čerstvého sněhu, ledu a hladké otevřené vody - všechny oblasti jsou náchylné k vysoké úrovni odrazivosti.

Dnes je albedo pro lidi na celém světě velkým problémem. Jak průmyslové činnosti zvyšují znečištění ovzduší, samotná atmosféra se stává více reflexní, protože existuje více aerosolů, které odrážejí sluneční záření. Kromě toho někdy vzniká nízké albedo největších měst na světě městské tepelné ostrovy což ovlivňuje oba městské plánování a spotřebu energie.

Sluneční záření si také najde své místo v nových plánech pro obnovitelnou energii - zejména solární panely pro elektřinu a černé trubky pro ohřev vody. Tmavé barvy těchto položek mají nízká albeda, a proto absorbují téměř všechny sluneční záření, které na ně narážejí, což z nich činí účinné nástroje pro využití sluneční energie na celém světě.

Bez ohledu na účinnost slunce ve výrobě elektřiny je však studie o slunečním záření a albedu zásadní pro pochopení meteorologických cyklů Země, oceánských proudů a umístění různých ekosystémů.