Solstråling og jordens Albedo

Nesten all energien som kommer til planeten Jorden og som driver de forskjellige værhendelsene, havstrømmene og distribusjonen av økosystemer stammer fra solen. Denne intense solstrålingen, som den er kjent i fysisk geografi, stammer fra solens kjerne og er til slutt sendt til Jorden etter konveksjon (den vertikale bevegelsen av energi) tvinger den bort fra solens kjerne. Det tar omtrent åtte minutter før solstråling når jorden etter å ha forlatt solens overflate.

Når denne solstrålingen ankommer på jorden, blir energien fordelt ujevnt over hele kloden av breddegrad. Når denne strålingen kommer inn i jordas atmosfære, treffer den nær ekvator og utvikler et energioverskudd. Fordi mindre direkte solstråling ankommer polene, utvikler de på sin side et energiunderskudd. For å holde energien balansert på jordoverflaten, strømmer overflødig energi fra ekvatorialområdene mot polene i en syklus, så energien blir balansert over hele kloden. Denne syklusen kalles energibalansen Earth-Atmosphere.

Når jordas atmosfære mottar kortbølget solstråling, blir energien omtalt som isolasjon. Denne isolasjonen er energitilførselen som er ansvarlig for å flytte de forskjellige jordatmosfære systemene som energibalansen beskrevet ovenfor, men også værhendelser, havstrømmerog andre jordesykluser.

Insolasjon kan være direkte eller diffus. Direkte stråling er solstråling mottatt av jordoverflaten og / eller atmosfæren som ikke er endret av atmosfærisk spredning. Diffusert stråling er solstråling som er modifisert ved spredning.

Spredning i seg selv er en av fem stier solstråling kan ta når du kommer inn i atmosfæren. Det oppstår når isolasjon avbøyes og / eller omdirigeres når det kommer inn i atmosfæren av støv, gass, is og vanndamp som er til stede der. Hvis energibølgene har en kortere bølgelengde, er de spredt mer enn de med lengre bølgelengder. Spredning og hvordan den reagerer med bølgelengdestørrelse er ansvarlig for mange ting vi ser i atmosfæren som himmelens blå farge og hvite skyer.

Overføring er en annen solstrålebane. Det oppstår når både kortbølge- og langbølgenergi passerer gjennom atmosfæren og vannet i stedet for å spre seg når de samvirker med gasser og andre partikler i atmosfæren.

Refraksjon kan også oppstå når solstråling kommer inn i atmosfæren. Denne traseen skjer når energi beveger seg fra en type rom til en annen, for eksempel fra luft til vann. Når energien beveger seg fra disse rommene, endrer den hastighet og retning når den reagerer med partiklene som er der. Retningsskiftet får ofte energien til å bøye seg og frigjøre de forskjellige lysfargene i seg, lik det som skjer når lys passerer gjennom en krystall eller prisme.

Absorpsjon er den fjerde typen solstrålebane og er konvertering av energi fra en form til en annen. For eksempel, når solstråling blir absorbert av vann, skifter energien til vannet og hever temperaturen. Dette er vanlig med altopptakende overflater fra et treblad til asfalt.

Den endelige solstrålingsveien er en refleksjon. Dette er når en del av energi spretter direkte tilbake til verdensrommet uten å bli absorbert, bryt, overført eller spredt. Et viktig begrep å huske når du studerer solstråling og refleksjon er albedo.

Albedo er definert som den reflekterende kvaliteten på en overflate. Det uttrykkes som en prosentandel av reflektert isolasjon til innkommende isolasjon og null prosent er total absorpsjon mens 100% er den totale refleksjonen.

Når det gjelder synlige farger, har mørkere farger en lavere albedo, det vil si at de tar opp mer isolasjon, og lysere farger har en "høy albedo" eller høyere refleksjonshastighet. For eksempel reflekterer snø 85-90% av isolasjonen, mens asfalt bare reflekterer 5-10%.

Solens vinkel påvirker også albedo-verdien og lavere solvinkler skaper større refleksjon fordi energien som kommer fra en lav solvinkel ikke er så sterk som den som kommer fra en høy solvinkel. I tillegg har glatte overflater en høyere albedo, mens røffe overflater reduserer den.

Som solstråling generelt, varierer også albedoverdiene over hele kloden med breddegrad, men jordas gjennomsnittlige albedo er rundt 31%. For overflater mellom tropene (23,5 ° N til 23,5 ° S) er gjennomsnittlig albedo 19-38%. Ved stolpene kan det være så høyt som 80% i noen områder. Dette er et resultat av den lavere solvinkelen som er til stede ved polene, men også den høyere tilstedeværelsen av nysnø, is og glatt åpent vann - alle områder utsatt for høye refleksjonsnivåer.

I dag er albedo en stor bekymring for mennesker over hele verden. Når industriell virksomhet øker luftforurensningen, blir atmosfæren i seg mer reflekterende fordi det er flere aerosoler som reflekterer isolasjon. I tillegg skaper noen ganger den lave albedoen til verdens største byer urbane varmeøyer som påvirker begge deler byplanlegging og energiforbruk.

Solstråling er også i ferd med å finne sin plass i nye planer for fornybar energi, særlig solcellepaneler for elektrisitet og svarte rør for oppvarming av vann. Disse gjenstandens mørke farger har lave albedoer og absorberer derfor nesten all solstrålingen som treffer dem, noe som gjør dem til effektive verktøy for å utnytte solens kraft over hele verden.

Uansett solens effektivitet innen elektrisitetsproduksjon, er studiet av solstråling og albedo avgjørende for forståelsen av jordas værsykluser, havstrømmer og lokasjoner av forskjellige økosystemer.