Radiația solară și Albedo-ul Pământului

Aproape toată energia care ajunge pe planeta Pământ și care conduce la diverse evenimente meteorologice, curenți oceanici și distribuția ecosistemelor este generată de soare. Această radiație solară intensă așa cum este cunoscută în geografia fizică își are originea în miezul soarelui și este trimisă în cele din urmă pe Pământ după convecția (mișcarea verticală a energiei) o forță departe de miezul soarelui. Durează aproximativ opt minute până când radiația solară ajunge pe Pământ după ieșirea de pe suprafața soarelui.

Odată ce această radiație solară ajunge pe Pământ, energia sa este distribuită inegal în întreaga lume, în funcție de latitudine. Pe măsură ce această radiație intră în atmosfera Pământului, aceasta lovește lângă ecuator și dezvoltă un surplus de energie. Deoarece radiațiile solare mai puțin directe ajung la poli, acestea, la rândul lor, dezvoltă un deficit de energie. Pentru a menține energia echilibrată pe suprafața Pământului, excesul de energie din regiunile ecuatoriale curge spre poli într-un ciclu, astfel încât energia va fi echilibrată pe tot globul. Acest ciclu se numește echilibrul energetic Pământ-Atmosferă.

Căi de radiații solare

Odată ce atmosfera Pământului primește radiații solare cu unde scurte, energia este denumită insolare. Această insolare este aportul de energie responsabil pentru deplasarea diferitelor sisteme de atmosferă a Pământului, precum echilibrul energetic descris mai sus, dar și evenimente meteorologice, curenți oceanici și alte cicluri Pământului.

Izolarea poate fi directă sau difuză. Radiația directă este radiația solară primită de suprafața Pământului și / sau de atmosferă care nu a fost modificată de împrăștierea atmosferică. Radiația difuză este radiația solară care a fost modificată prin împrăștiere.

Răspândirea în sine este una dintre cele cinci căi pe care radiațiile solare le poate lua la intrarea în atmosferă. Se produce atunci când insolarea este deviată și / sau redirecționată la intrarea în atmosferă de praf, gaz, gheață și vapori de apă prezenți acolo. Dacă undele de energie au o lungime de undă mai scurtă, acestea sunt împrăștiate mai mult decât cele cu lungimi de undă mai lungi. Răspândirea și modul în care reacționează cu dimensiunea lungimii de undă sunt responsabile pentru multe lucruri pe care le vedem în atmosferă, cum ar fi culoarea albastră a cerului și norii albi.

Transmiterea este o altă cale de radiații solare. Se produce atunci când energia cu unde scurte și unda lungă trec prin atmosferă și apă, în loc să se împrăștie când interacționează cu gazele și alte particule din atmosferă.

Refracția poate apărea și atunci când radiația solară intră în atmosferă. Această cale se întâmplă atunci când energia se deplasează dintr-un tip de spațiu în altul, cum ar fi de la aer în apă. Pe măsură ce energia se deplasează din aceste spații, își schimbă viteza și direcția atunci când reacționează cu particulele prezente acolo. Schimbarea în direcție determină adesea energia să se îndoaie și să elibereze diferitele culori de lumină din ea, similar cu ceea ce se întâmplă când lumina trece printr-un cristal sau prismă.

Absorbția este al patrulea tip de cale de radiație solară și este conversia energiei dintr-o formă în alta. De exemplu, atunci când radiația solară este absorbită de apă, energia ei se deplasează spre apă și îi crește temperatura. Acest lucru este comun pentru suprafețele care absoarbe toate de la frunza unui copac până la asfalt.

Calea de radiație solară finală este o reflecție. Aceasta se întâmplă atunci când o parte din energie revine direct înapoi în spațiu, fără a fi absorbită, refractată, transmisă sau risipită. Un termen important de amintit atunci când studiați radiația solară și reflecția este albedo.

albeață

Albedo este definit ca calitatea reflectoare a unei suprafețe. Se exprimă ca procent din insolvența reflectată până la insolarea primită și zero la sută reprezintă absorbția totală, în timp ce 100% este reflectarea totală.

În ceea ce privește culorile vizibile, culorile mai întunecate au un albedo inferior, adică absorb mai multă insolare, iar culorile mai deschise au un „albedo ridicat” sau o rată mai mare de reflectare. De exemplu, zăpada reflectă 85-90% din insolare, în timp ce asfaltul reflectă doar 5-10%.

Unghiul soarelui afectează, de asemenea, valoarea albedului și unghiurile de soare mai mici creează o mai mare reflecție, deoarece energia provenită dintr-un unghi scăzut al soarelui nu este la fel de puternică ca cea care ajunge dintr-un unghi ridicat de soare. În plus, suprafețele netede au un albed mai ridicat, în timp ce suprafețele accidentate îl reduc.

La fel ca radiațiile solare, în general, valorile albedului variază și pe glob cu latitudinea, dar albedo-ul mediu al Pământului este în jur de 31%. Pentru suprafețele dintre tropice (23,5 ° N până la 23,5 ° S) albedo-ul mediu este de 19-38%. La stâlpi, poate fi în proporție de 80% în unele zone. Acesta este rezultatul unghiului de soare mai scăzut prezent la poli, dar și a prezenței mai mari a zăpezii proaspete, a gheții și a apei deschise netede - toate zonele predispuse la niveluri ridicate de reflectivitate.

Albedo, radiații solare și oameni

Astăzi, albedo este o preocupare majoră pentru oamenii din întreaga lume. Pe măsură ce activitățile industriale cresc poluarea aerului, atmosfera în sine devine din ce în ce mai reflectantă, deoarece există mai mulți aerosoli pentru a reflecta insolarea. În plus, albedo-ul scăzut al celor mai mari orașe din lume creează uneori insule de căldură urbană, care afectează atât planificarea orașului, cât și consumul de energie.

Radiația solară își găsește locul în noile planuri de energie regenerabilă, în special panourile solare pentru electricitate și tuburile negre pentru încălzirea apei. Culorile întunecate ale acestor articole au albedos scăzut și, prin urmare, absorb aproape toată radiația solară care le atacă, ceea ce le face instrumente eficiente pentru a valorifica puterea soarelui la nivel mondial.