Solstrålning och jordens Albedo

Nästan all energi som anländer till jorden och driver olika väderhändelser, oceaniska strömmar och distribution av ekosystem har sitt ursprung i solen. Denna intensiva solstrålning som den är känd i fysisk geografi har sitt ursprung i solens kärna och är så småningom skickas till jorden efter konvektion (den vertikala energin rörelse) tvingar den bort från solens kärna. Det tar ungefär åtta minuter innan solstrålningen når jorden efter att ha lämnat solens yta.

När denna solstrålning anländer till jorden fördelas dess energi ojämnt över hela världen av latitud. När denna strålning kommer in i jordens atmosfär träffar den nära ekvatorn och utvecklar ett energiöverskott. Eftersom mindre direkt solstrålning anländer till polerna, utvecklar de i sin tur ett energikort. För att hålla energi balanserad på jordens yta flyter överskottenergin från ekvatorområdena mot polerna i en cykel så att energi kommer att balanseras över hela världen. Denna cykel kallas energibalansen Earth-Atmosphere.

När jordens atmosfär tar emot solvågsstrålning med kort våg, kallas energin som isolering. Denna isolering är den energiinmatning som är ansvarig för att flytta de olika jordatmosfärsystemen som den ovan beskrivna energibalansen men också väderhändelser oceaniska strömmaroch andra jordcykler.

Insolation kan vara direkt eller diffus. Direkt strålning är solstrålning mottagen av jordens yta och / eller atmosfär som inte har förändrats av atmosfärisk spridning. Diffuserad strålning är solstrålning som har modifierats genom spridning.

Att sprida sig själv är en av fem vägar solstrålning kan ta när man kommer in i atmosfären. Det inträffar när isolering avböjs och / eller omdirigeras när de kommer in i atmosfären av damm, gas, is och vattenånga som finns där. Om energivågorna har en kortare våglängd sprids de mer än de med längre våglängder. Spridning och hur den reagerar med våglängdsstorleken är ansvarig för många saker vi ser i atmosfären som himmelens blå färg och vita moln.

Överföring är en annan solstrålningsväg. Det inträffar när både kortvåg och långvågsenergi passerar genom atmosfären och vattnet istället för spridning när de interagerar med gaser och andra partiklar i atmosfären.

Refraktion kan också uppstå när solstrålning kommer in i atmosfären. Den här vägen händer när energi flyttas från en typ av rymd till en annan, till exempel från luft till vatten. När energin rör sig från dessa utrymmen ändrar den hastighet och riktning när den reagerar med de partiklar som finns där. Riktningsskiftet får ofta energi att böjas och släppa de olika ljusfärgerna i den, liknande det som händer när ljus passerar genom en kristall eller prisma.

Absorption är den fjärde typen av solstrålningsväg och är omvandlingen av energi från en form till en annan. Till exempel när solstrålning absorberas av vatten förflyttas energin till vattnet och höjer temperaturen. Detta är vanligt med allabsorberande ytor från ett trädblad till asfalt.

Den slutliga solstrålningsvägen är en reflektion. Detta är när en del av energi studsar direkt tillbaka till rymden utan att absorberas, brytas, överförs eller sprids. En viktig term att komma ihåg när man studerar solstrålning och reflektion är albedo.

Albedo definieras som en reflekterande kvalitet på en yta. Det uttrycks som en procent av reflekterad isolering till inkommande isolering och noll procent är total absorption medan 100% är den totala reflektionen.

När det gäller synliga färger har mörkare färger en lägre albedo, det vill säga de absorberar mer isolering, och ljusare färger har en "hög albedo" eller högre reflektionshastighet. Till exempel reflekterar snö 85-90% av insolationen, medan asfalt endast reflekterar 5-10%.

Solens vinkel påverkar också albedo-värdet och lägre solvinklar skapar större reflektion eftersom energin från en låg solvinkel inte är lika stark som den som kommer från en hög solvinkel. Dessutom har släta ytor en högre albedo medan grova ytor minskar den.

Liksom solstrålning i allmänhet varierar albedovärden också över hela världen med latitud men jordens genomsnittliga albedo är cirka 31%. För ytor mellan tropikerna (23,5 ° N till 23,5 ° S) är den genomsnittliga albedoen 19-38%. Vid polerna kan den vara så hög som 80% i vissa områden. Detta är ett resultat av den lägre solvinkeln som finns vid polerna men också den högre närvaron av nysnö, is och glatt öppet vatten - alla områden utsatta för höga reflektionsnivåer.

Idag är albedo ett stort problem för människor över hela världen. När industriell verksamhet ökar luftföroreningarna blir atmosfären i sig mer reflekterande eftersom det finns fler aerosoler att reflektera isolering. Dessutom skapar ibland den låga albedoen i världens största städer urbana värmeöar vilket påverkar båda stadsplanering och energiförbrukning.

Solstrålning finner också sin plats i nya planer för förnybar energi, särskilt solpaneler för el och svarta rör för uppvärmning av vatten. Dessa objekts mörka färger har låga albedos och absorberar därför nästan all solstrålning som slår dem, vilket gör dem till effektiva verktyg för att utnyttja solens kraft över hela världen.

Oavsett solens effektivitet i elproduktion är studien av solstrålning och albedo dock avgörande för att förstå jordens vädercykler, havströmmar och platser för olika ekosystem.