Соларно зрачење и земаљски Албедо

Скоро сва енергија која стиже на планету Земљу и управља различитим временским догађајима, океанским струјама и дистрибуцијом екосистема потиче са сунцем. Ово интензивно соларно зрачење као што је познато у физичкој географији потиче из сунчевог језгра и јесте на крају послан на Земљу након конвекције (вертикално кретање енергије) одвраћа је од сунчевог сунца језгро. Потребно је отприлике осам минута да соларно зрачење стигне до Земље након напуштања сунчеве површине.

Једном када ово сунчево зрачење стигне на Земљу, његова енергија се неравномерно дистрибуира широм света географска ширина. Када ово зрачење уђе у Земљину атмосферу, оно погађа близу екватора и развија вишак енергије. Пошто мање директне соларне радијације стижу на полове, они заузврат развијају енергетски дефицит. Да би се енергија балансирала на Земљиној површини, вишак енергије из екваторијалних региона у циклусу тече према половима, тако да ће енергија бити балансирана широм света. Овај циклус се назива енергетски баланс Земља-Атмосфера.

Једном када Земљина атмосфера прими краткоталасно сунчево зрачење, енергија се назива инсолација. Ова инсолација је улаз енергије који је одговоран за кретање различитих система Земље-атмосфере, као што је претходно описан енергетски баланс, али и временски догађаји, океанске струјеи други циклуси Земље.

Инсолација може бити директна или дифузна. Директно зрачење је сунчево зрачење примљено Земљином површином и / или атмосфером које није измењено атмосферским расипањем. Дифузно зрачење је сунчево зрачење које је модификовано расипањем.

Само расипање је један од пет путова који соларно зрачење може искористити приликом уласка у атмосферу. Јавља се када се инсолација одбије и / или преусмери приликом уласка у атмосферу прашином, гасом, ледом и воденом паром. Ако енергетски таласи имају краћу таласну дужину, расипају се више него они са већом таласном дужином. Расејање и како реагује на величину таласне дужине одговорни су за многе ствари које видимо у атмосфери као што су плава боја неба и бели облаци.

Пренос је још један пут сунчевог зрачења. Јавља се када краткотрајна и дуговална енергија пролазе кроз атмосферу и воду уместо да се распрше током интеракције са гасовима и другим честицама у атмосфери.

До рефракције може доћи и када сунчево зрачење уђе у атмосферу. Овај пут се дешава када се енергија креће из једне врсте простора у другу, попут ваздуха у воду. Како се енергија креће из ових простора, она мења своју брзину и смер приликом реакције са честицама које су тамо присутне. Промена смера често узрокује савијање енергије и ослобађање различитих светлосних боја унутар ње, слично ономе што се догађа када светлост пролази кроз кристал или призму.

Апсорпција је четврти тип пута соларног зрачења и претварање енергије из једног облика у други. На пример, када соларно зрачење апсорбује воду, његова енергија се премешта у воду и подиже температуру. Ово је уобичајено за све апсорбујуће површине од листа дрвета до асфалта.

Коначни пут сунчевог зрачења је одраз. То је случај када део енергије директно одлази у простор, а да се не апсорбује, пребија, преноси или расипа. Албедо је важан термин за памћење током проучавања сунчевог зрачења и рефлексије.

Албедо је дефинисан као квалитет рефлексије површине. Изражава се као проценат одражене инсолације до надолазеће инсолације, а нула процената је укупна апсорпција, док је 100% укупна рефлексија.

Што се тиче видљивих боја, тамније боје имају нижи албедо, односно апсорбују више инсолације, а светлије боје имају „високу албедо“, или већу стопу рефлексије. На пример, снег рефлектује 85-90% инсолације, док асфалт само 5-10%.

Сунчев угао такође утиче на вредност албедо-а, а нижи углови сунца стварају већи одраз, јер енергија која долази из ниског сунчевог угла није тако јака као она која долази из високог сунчевог угла. Уз то, глатке површине имају већи албедо, док грубе површине смањују.

Као и соларна радијација, вредности албедо-а такође варирају широм света у односу на земљописну ширину, али просечни Земљин албедо износи око 31%. За површине између тропа (23,5 ° Н до 23,5 ° С) просечни албедо је 19-38%. На половима може бити и до 80% у неким областима. То је резултат нижег сунчевог угла присутног на половима, али и већег присуства свежег снега, леда и глатке отворене воде - сва подручја склона високим нивоима рефлексије.

Данас је албедо главна брига за људе широм света. Како индустријске активности повећавају загађење ваздуха, сама атмосфера постаје све више рефлектирајућа јер постоји више аеросола за рефлексију инсолације. Уз то, каткад ствара и ниски албедо највећих свјетских градова урбана острва топлоте што утиче на обоје планирање града и потрошња енергије.

Соларно зрачење такође проналази своје место у новим плановима за обновљиву енергију - посебно соларни панели за струју и црне цеви за грејање воде. Тамне боје ових предмета имају мало албедоса и зато апсорбују готово све сунчево зрачење на њих, чинећи их ефикасним алатима за коришћење сунчеве енергије широм света.

Без обзира на ефикасност Сунца у производњи електричне енергије, проучавање сунчеве радијације и албедо је од суштинског значаја за разумевање временских циклуса Земље, океанских струја и локација различитих екосистема.