Слънчева радиация и земният Албедо

Почти цялата енергия, пристигаща на планетата Земя и управляваща различни метеорологични събития, океански течения и разпространение на екосистеми, произхожда от слънцето. Тази интензивна слънчева радиация, както е известно във физическата география, се заражда в сърцевината на слънцето и е в крайна сметка изпратено на Земята след конвекция (вертикалното движение на енергията) я отблъсква от слънцето сърцевина. Отнема около осем минути, докато слънчевата радиация достигне Земята след излизането от слънчевата повърхност.

След като тази слънчева радиация пристигне на Земята, нейната енергия се разпределя неравномерно по целия свят от географска ширина. Когато това излъчване навлиза в земната атмосфера, то удря близо до екватора и развива излишък на енергия. Тъй като по-малко директна слънчева радиация пристига на полюсите, те от своя страна развиват енергиен дефицит. За да поддържате енергията балансирана на земната повърхност, излишната енергия от екваториалните райони се движи към полюсите в цикъл, така че енергията ще бъде балансирана по целия свят. Този цикъл се нарича енергиен баланс Земя-Атмосфера.

След като земната атмосфера получава слънчева радиация с къси вълни, енергията се нарича инсолация. Тази инсулация е вложената енергия, отговорна за преместването на различните системи Земна атмосфера, като енергийния баланс, описан по-горе, но и метеорологичните събития, океански теченияи други цикли на Земята.

Изолацията може да бъде директна или дифузна. Директното излъчване е слънчева радиация, получена от земната повърхност и / или атмосфера, която не е била променена от атмосферното разсейване. Дифузната радиация е слънчева радиация, която е модифицирана чрез разсейване.

Самото разсейване е един от петте пътища, които слънчевата радиация може да поеме при навлизане в атмосферата. Той възниква, когато инсолацията се отклони и / или се пренасочи при навлизане в атмосферата от присъстващите там прах, газ, лед и водна пара. Ако енергийните вълни имат по-къса дължина на вълната, те се разпръскват повече от тези с по-дълги вълни. Разсейването и как реагира с размера на дължината на вълната са отговорни за много неща, които виждаме в атмосферата, като синия цвят на небето и белите облаци.

Предаването е друг път на слънчевата радиация. Тя възниква, когато и краткотрайната, и дълговълновата енергия преминават през атмосферата и водата, вместо да се разпръснат при взаимодействие с газове и други частици в атмосферата.

Пречупването може да възникне и когато слънчевата радиация навлиза в атмосферата. Този път се случва, когато енергията се премества от един тип пространство в друг, например от въздух във вода. Докато енергията се движи от тези пространства, тя променя скоростта и посоката си, когато реагира с присъстващите там частици. Промяната в посоката често кара енергията да се огъва и да освобождава различни светлинни цветове вътре в нея, подобно на това, което се случва, когато светлината преминава през кристал или призма.

Абсорбцията е четвъртият тип път на слънчевата радиация и е преобразуването на енергия от една форма в друга. Например, когато слънчевата радиация се абсорбира от водата, нейната енергия се измества към водата и повишава температурата си. Това е обичайно за всички поглъщащи повърхности от листа на дърво до асфалт.

Последният път на слънчевата радиация е отражение. Това е, когато част от енергията отскача директно обратно в пространството, без да бъде абсорбирана, пречупена, предавана или разпръсната. Важен термин, който трябва да запомните, когато изучавате слънчевата радиация и отражението, е албедо.

Албедо се определя като отразяващо качество на повърхността. Изразява се като процент от отразената инсолация към входящата инсолация и нулев процент е общото усвояване, докато 100% е общото отражение.

По отношение на видимите цветове, по-тъмните цветове имат по-ниско албедо, тоест поглъщат повече инсолация, а по-светлите цветове имат „високо албедо“ или по-висока степен на отразяване. Например снегът отразява 85-90% от инсулацията, докато асфалтът отразява само 5-10%.

Ъгълът на слънцето също влияе върху стойността на албедо, а по-ниските слънчеви ъгли създават по-голямо отражение, тъй като енергията, идваща от нисък ъгъл на слънцето, не е толкова силна, колкото тази, идваща от висок слънчев ъгъл. Освен това гладките повърхности имат по-високо албедо, докато грубите повърхности го намаляват.

Подобно на слънчевата радиация като цяло, стойностите на албедо също варират по целия свят с географска ширина, но средното земно албедо е около 31%. За повърхности между тропиците (23.5 ° С до 23.5 ° Ю) средното албедо е 19-38%. При полюсите може да достигне до 80% в някои райони. Това е резултат от по-ниския ъгъл на слънцето, присъстващ на полюсите, но също така и от по-голямото присъствие на свеж сняг, лед и гладка открита вода - всички зони са предразположени към високи нива на отразяване.

Днес албедо е основна грижа за хората по целия свят. Тъй като индустриалните дейности увеличават замърсяването на въздуха, самата атмосфера става все по-отразяваща, защото има повече аерозоли, които да отразяват инсолацията. В допълнение, ниското албедо на най-големите градове в света понякога създава градски топлинни острови което се отразява и на двете градоустройство и консумацията на енергия.

Слънчевата радиация намира своето място и в новите планове за възобновяема енергия - най-вече соларни панели за електричество и черни тръби за отопление на водата. Тъмните цветове на тези предмети имат ниско албедо и затова поглъщат почти цялата слънчева радиация, която ги поразява, което ги прави ефикасни инструменти за използване на слънчевата енергия в световен мащаб.

Независимо от ефективността на слънцето при производството на електроенергия, изследването на слънчевата радиация и албедо е от съществено значение за разбирането на атмосферните цикли на Земята, океанските течения и местоположенията на различни екосистеми.