A Föld bolygóra érkező és a különféle időjárási eseményeket, óceáni áramokat és ökoszisztémákat elosztó energiát csaknem a nap adja meg. Ez a fizikai földrajzban ismert intenzív napsugárzás a nap magjában származik, és az is végül a konvekció (az energia függőleges mozgása) után a Földre küldi, hogy elkerülje a napfénytől mag. Körülbelül nyolc percig tart, amíg a napsugárzás eléri a Földet, miután elhagyta a Nap felszínét.
Amint ez a napsugárzás megérkezik a Földre, energiája egyenetlenül oszlik meg a földön az egész szélességi kör. Amint ez a sugárzás belép a Föld légkörébe, eléri az Egyenlítőt, és energiatöbbletet képez. Mivel kevesebb közvetlen napsugárzás érkezik a pólusokra, ezek viszont energiahiányt eredményeznek. Annak érdekében, hogy az energia kiegyensúlyozott legyen a Föld felszínén, az egyenlítői régiókból származó többlet energia egy ciklusban a pólusok felé áramlik, így az energia kiegyensúlyozott lesz az egész világon. Ezt a ciklust a Föld-légkör energia egyensúlyának hívják.
A napsugárzás útjai
Miután a Föld légköre rövidhullámú napsugárzást kapott, az energiát insolációnak nevezik. Ez az inszoláció a különféle Föld-légkör rendszerek mozgásáért felelős, például a fent leírt energiamérleg mellett az időjárási események, óceáni áramlatok, és más földi ciklusok.
A insuláció lehet közvetlen vagy diffúz. A közvetlen sugárzás a Föld felszínén és / vagy a légkörben kapott napsugárzás, amelyet a légköri szórás nem változtatott meg. A diffúz sugárzás olyan napsugárzás, amelyet szétszórással módosítottak.
A szétszóródás egyike annak a öt útnak, amelybe a napsugárzás a légkörbe való belépés során járhat. Ez akkor fordul elő, amikor az inszoláció elhajlik és / vagy átirányításra kerül, amikor az ott található por, gáz, jég és vízgőzök a légkörbe kerülnek. Ha az energiahullámok rövidebb hullámhosszúak, akkor jobban szétszóródnak, mint a hosszabb hullámhosszúak. A szóródás és az, hogy hogyan reagál a hullámhosszmérettel, számos felelősséget okoz a légkörben, például az ég kék színét és a fehér felhőket.
Az átvitel egy újabb napsugárzási út. Ez akkor fordul elő, amikor mind a rövidhullámú, mind a hosszúhullámú energia áthalad a légkörben és a vízen, ahelyett, hogy szétszóródna, amikor kölcsönhatásba lépnek a légkörben lévő gázokkal és más részecskékkel.
A fénytörés akkor is előfordulhat, ha a napsugárzás belép a légkörbe. Ez az út akkor fordul elő, amikor az energia egyik típusú térről a másikra mozog, például a levegőből a vízbe. Amint az energia elmozdul ebből a terekből, megváltozik a sebessége és iránya, amikor reagál az ott levő részecskékkel. Az irányváltás az energiát gyakran meghajolja és elengedi a benne található különböző színszíneket, hasonlóan ahhoz, ami akkor történik, amikor a fény áthalad egy kristályon vagy prizmán.
Az abszorpció a napsugárzás negyedik típusa, és az energia átalakítása az egyik formaból a másikba. Például, amikor a napsugárzást elnyeli a víz, az energiája a víz felé tolódik el és emeli a hőmérsékletet. Ez jellemző az összes abszorbeáló felületre, a fa levélétől az aszfaltig.
A végső napsugárzási út visszatükröződik. Ebben az esetben az energia egy része közvetlenül visszatér az űrbe anélkül, hogy abszorbeált, refraktált, továbbadott vagy szétszórt. Egy fontos kifejezés, amelyet emlékezni kell a napsugárzás és a visszaverődés tanulmányozására, az albedo.
albedó
Az Albedo a felület fényvisszaverő tulajdonsága. A visszatükröződő insolatáció százalékában fejezik ki, és a beérkező insolatációhoz viszonyítva nulla százalék a teljes abszorpció, míg a teljes visszaverődés 100%.
A látható színek szempontjából a sötétebb színek alacsonyabb albedóval rendelkeznek, vagyis jobban elnyelik a insolációt, a világosabb színek „magas albedójú” vagy magasabb visszaverődési sebességgel bírnak. Például a hó visszaverődésének 85-90% -át tükrözi, míg az aszfalt csak 5-10% -át tükrözi.
A nap szöge befolyásolja az albedo értéket, és az alacsonyabb szögek nagyobb visszatükröződést hoznak létre, mivel az alacsony napsugárból származó energia nem olyan erős, mint a magas napsugár. Ezenkívül a sima felületek magasabb albedóval rendelkeznek, míg a durva felületek csökkentik azt.
Mint általában a napsugárzás, az albedo-értékek a földrajzi szélességben is változnak, de a Föld átlagos albedóértéke 31% körüli. A trópusok közötti felületeken (23,5 ° N - 23,5 ° S) az átlagos albedó 19-38%. A pólusoknál egyes területeken akár 80% is lehet. Ennek oka a pólusokon levő alacsonyabb szög, de a friss hó, jég és a sima nyílt víz nagyobb jelenléte is - minden terület hajlamos a magas visszaverődésre.
Albedo, napsugárzás és az emberek
Manapság az albedo az emberek számára komoly aggodalomra ad okot világszerte. Ahogy az ipari tevékenységek növelik a légszennyezést, maga a légkör is tükröződik, mivel több aeroszol van, amely tükrözi a insolációt. Ezen túlmenően a világ legnagyobb városai alacsony albedója néha létrejön városi hőszigetek ami mindkettőt befolyásolja várostervezés és az energiafogyasztás.
A napsugárzás is helyet talál a megújuló energiával kapcsolatos új tervekben, nevezetesen a villamos energia napelemeiben és a víz melegítéséhez használt fekete csövekben. Ezeknek a sötét színeknek az alacsony albedóképességük van, és ezért szinte az összes őket sugárzó napsugárzás elnyeli, így hatékony eszközökké válnak a világ minden részén a napfény felhasználásához.
Függetlenül attól, hogy a nap hatékonyan használja az elektromos áramot, a napsugárzás és az albedo vizsgálata a nélkülözhetetlen a Föld időjárási ciklusainak, óceánáramának és a különböző ökoszisztémák helyének megértéséhez.