Saulės radiacija ir Žemės Albedo

Beveik visa energija, patenkanti į Žemės planetą ir sukelianti įvairius oro įvykius, vandenynų sroves ir ekosistemų pasiskirstymą, kyla iš saulės. Ši intensyvi saulės radiacija, kaip žinoma fizinėje geografijoje, yra saulės šerdyje ir yra galiausiai išsiunčiamas į Žemę po konvekcijos (vertikalus energijos judėjimas), verčia ją nutolti nuo saulės branduolys. Saulės spinduliuotė pasiekia Žemę, kai ji išeina iš saulės paviršiaus.

Kai ši saulės radiacija patenka į Žemę, jos energija visame pasaulyje pasiskirsto netolygiai platumos. Kai ši radiacija patenka į Žemės atmosferą, ji pasiekia arti pusiaujo ir susidaro energijos perteklius. Kadangi į polius patenka mažiau tiesioginių saulės spindulių, jie, savo ruožtu, sukuria energijos deficitą. Norint išlaikyti subalansuotą energiją žemės paviršiuje, energijos perteklius iš pusiaujo regionų ciklo metu teka link polių, taigi energija bus subalansuota visame pasaulyje. Šis ciklas vadinamas Žemės ir Atmosferos energijos balansu.

Kai tik žemės atmosfera gauna trumpųjų bangų saulės spinduliuotę, energija vadinama insoliacija. Ši insoliacija yra energijos sąnaudos, atsakingos už įvairių Žemės ir atmosferos sistemų, tokių kaip aukščiau aprašytas energijos balansas, judėjimą, taip pat dėl ​​oro įvykių, vandenynų srovėsir kiti Žemės ciklai.

Insoliacija gali būti tiesioginė arba difuzinė. Tiesioginė radiacija yra saulės spinduliuotė, kurią gauna Žemės paviršius ir (arba) atmosfera ir kurios nepakeitė atmosferos išsibarstymas. Pasklidioji spinduliuotė yra saulės spinduliuotė, kuri buvo modifikuota išsibarstant.

Pats išsibarstymas yra vienas iš penkių būdų, kuriais saulės spinduliuotė gali patekti į atmosferą. Tai įvyksta, kai insoliacija yra nukreipiama ir (arba) nukreipiama patekus į atmosferą dulkių, dujų, ledo ir vandens garų dėka. Jei energijos bangos turi trumpesnį bangų ilgį, jos yra išsklaidytos daugiau nei tos, kurių bangų ilgis yra ilgesnis. Išsisklaidymas ir tai, kaip jis reaguoja su bangos ilgio dydžiu, yra atsakingi už daugelį dalykų, kuriuos matome atmosferoje, pavyzdžiui, mėlyną dangaus spalvą ir baltus debesis.

Perdavimas yra dar vienas saulės radiacijos kelias. Tai įvyksta, kai tiek trumpojo, tiek ilgojo bangų energija praeina per atmosferą ir vandenį, o ne išsibarsto sąveikaudama su dujomis ir kitomis atmosferoje esančiomis dalelėmis.

Refrakcija taip pat gali atsirasti, kai saulės radiacija patenka į atmosferą. Šis kelias įvyksta, kai energija juda iš vieno tipo erdvės į kitą, pavyzdžiui, iš oro į vandenį. Kai energija juda iš šių erdvių, ji keičia savo greitį ir kryptį reaguodama su ten esančiomis dalelėmis. Krypties poslinkis dažnai lemia, kad energija lenkiasi ir išleidžia joje esančias įvairias šviesos spalvas, panašiai, kaip nutinka, kai šviesa praeina per kristalą ar prizmę.

Sugertis yra ketvirtasis saulės spinduliuotės būdas ir energijos pavertimas iš vienos formos į kitą. Pavyzdžiui, kai saulės spinduliuotę sugeria vanduo, jos energija pasislenka į vandenį ir pakyla temperatūra. Tai yra įprasta visus sugeriančius paviršius nuo medžio lapo iki asfalto.

Galutinis saulės radiacijos kelias yra atspindys. Tai yra tada, kai dalis energijos atsimuša tiesiai atgal į kosmosą, jos neįsisavindama, refrakcija, perdavimas ir neišsklaidymas. Svarbus terminas, kurį reikia atsiminti tiriant saulės radiaciją ir atspindį, yra albedo.

Albedo yra apibrėžiama kaip atspindinti paviršiaus kokybė. Jis išreiškiamas atspindėto insolacijos procentais iki gaunamo insolacijos ir nulis procentų yra bendra absorbcija, o 100% - viso atspindžio.

Kalbant apie matomas spalvas, tamsesnės spalvos turi mažesnį albedą, tai yra, jos sugeria daugiau insoliacijos, o šviesesnės spalvos turi „aukštą albedo“ arba didesnį atspindžio greitį. Pvz., Sniegas atspindi 85–90% įmirkimo, o asfaltas atspindi tik 5–10%.

Saulės kampas taip pat turi įtakos albedo vertei, o mažesni saulės kampai sukuria didesnį atspindį, nes energija, gaunama iš žemo saulės kampo, nėra tokia stipri, kaip energija, gaunama iš didelio saulės kampo. Be to, lygūs paviršiai turi aukštesnį albedą, o grubūs paviršiai jį sumažina.

Kaip ir saulės spinduliuotė apskritai, albedo vertės taip pat skiriasi visame pasaulyje, atsižvelgiant į platumą, tačiau vidutinis Žemės albedo lygis yra apie 31%. Vidutiniškai tarp tropikų (nuo 23,5 ° N iki 23,5 ° S) albedo yra 19-38%. Stulpeliuose kai kuriose vietose jis gali siekti 80%. Tai lemia mažesnis polių saulės kampas, taip pat didesnis šviežio sniego, ledo kiekis ir lygus atviras vanduo - visose vietose yra didelis atspindžio lygis.

Šiandien albedo kelia didelį susirūpinimą žmonėms visame pasaulyje. Pramoninei veiklai didinant oro užterštumą, pati atmosfera tampa atspindingesnė, nes yra daugiau aerozolių, atspindinčių insoliaciją. Be to, kartais sukuria žemų didžiausių pasaulio miestų albedą miesto šilumos salos o tai daro įtaką abiem miesto planavimas ir energijos suvartojimas.

Saulės spinduliuotė taip pat atranda savo vietą naujuose atsinaujinančiosios energijos planuose, visų pirma elektros energijos saulės kolektoriuose ir juodosiose vandens šildymo vietose. Šių daiktų tamsios spalvos turi mažai albedų, todėl sugeria beveik visą juos spinduliuojančią saulės spinduliuotę, todėl jos yra veiksmingos priemonės saulės energijai panaudoti visame pasaulyje.

Nepaisant saulės efektyvumo elektros energijos gamyboje, saulės spinduliuotės ir albedo tyrimai yra labai svarbu suprasti žemės oro ciklus, vandenynų sroves ir skirtingų ekosistemų vietas.