Solstråling og jordens Albedo

Næsten al den energi, der ankommer til planeten Jorden og driver de forskellige vejrbegivenheder, oceaniske strømme og distribution af økosystemer stammer fra solen. Denne intense solstråling, som den er kendt i fysisk geografi, stammer fra solens kerne og er til sidst sendt til Jorden efter konvektion (den lodrette energibevægelse) tvinger den væk fra solens kerne. Det tager cirka otte minutter, før solstråling når jorden efter at have forladt solens overflade.

Når denne solstråling ankommer til Jorden, distribueres dens energi ujævnt over hele kloden af Breddegrad. Når denne stråling kommer ind i Jordens atmosfære, rammer den nær ækvator og udvikler et energioverskud. Fordi mindre direkte solstråling ankommer til polerne, udvikler de igen et energimangel. For at holde energi afbalanceret på jordoverfladen strømmer overskydende energi fra ækvatorregionerne mod polerne i en cyklus, så energi bliver afbalanceret over hele kloden. Denne cyklus kaldes jord-atmosfære energibalance.

Når jordens atmosfære modtager kortbølget solstråling, omtales energien som isolering. Denne isolering er det energiinput, der er ansvarligt for at bevæge de forskellige jordatmosfære systemer som den ovenfor beskrevne energibalance, men også vejrbegivenheder, oceaniske strømmeog andre jordcyklusser.

Isolering kan være direkte eller diffus. Direkte stråling er solstråling modtaget af jordoverfladen og / eller atmosfæren, som ikke er ændret ved atmosfærisk spredning. Diffuseret stråling er solstråling, der er blevet ændret ved spredning.

Spredning i sig selv er en af ​​fem veje solstråling kan tage, når man kommer ind i atmosfæren. Det forekommer, når isolering afbøjes og / eller omdirigeres, når der kommer ind i atmosfæren af ​​støv, gas, is og vanddamp der findes. Hvis energibølgerne har en kortere bølgelængde, er de spredt mere end dem med længere bølgelængder. Spredning og hvordan den reagerer med bølgelængdestørrelsen er ansvarlig for mange ting, vi ser i atmosfæren, såsom himmelens blå farve og hvide skyer.

Transmission er en anden solstrålingsvej. Det opstår, når både kortbølget energi og langbølgeenergi passerer gennem atmosfæren og vandet i stedet for at sprede sig, når de interagerer med gasser og andre partikler i atmosfæren.

Refraktion kan også forekomme, når solstråling kommer ind i atmosfæren. Denne vej forekommer, når energi bevæger sig fra en type plads til en anden, såsom fra luft til vand. Når energien bevæger sig fra disse rum, ændrer den sin hastighed og retning, når den reagerer med de partikler, der er til stede der. Retningsskiftet får ofte energien til at bøje og frigive de forskellige lysfarver deri, svarende til hvad der sker, når lys passerer gennem en krystal eller prisme.

Absorption er den fjerde type solstrålingsvej og er konvertering af energi fra en form til en anden. For eksempel, når solstråling absorberes af vand, skifter dets energi til vandet og hæver dets temperatur. Dette er almindeligt med altabsorberende overflader fra et træblad til asfalt.

Den sidste solstrålingsvej er en reflektion. Dette er, når en del af energi spretter direkte tilbage til rummet uden at blive absorberet, brydet, transmitteret eller spredt. Et vigtigt udtryk at huske, når man studerer solstråling og reflektion er albedo.

Albedo defineres som en reflekterende kvalitet på en overflade. Det udtrykkes som en procentdel af den reflekterede isolering til indkommende isolering, og nul procent er total absorption, mens 100% er den totale reflektion.

Med hensyn til synlige farver har mørkere farver en lavere albedo, det vil sige, de optager mere isolering, og lysere farver har en "høj albedo" eller højere reflektionshastigheder. F.eks. Reflekterer sne 85-90% af isoleringen, mens asfalt kun afspejler 5-10%.

Solens vinkel påvirker også albedo-værdien, og lavere solvinkler skaber større reflektion, fordi energien fra en lav solvinkel ikke er så stærk som den, der kommer fra en høj solvinkel. Derudover har glatte overflader en højere albedo, mens ru overflader reducerer den.

Ligesom solstråling generelt varierer albedo-værdier også over hele kloden med breddegrad, men Jordens gennemsnitlige albedo er omkring 31%. For overflader mellem troperne (23,5 ° N til 23,5 ° S) er den gennemsnitlige albedo 19-38%. Ved polerne kan det være så højt som 80% i nogle områder. Dette er et resultat af den lavere solvinkel, der er til stede ved polerne, men også den højere tilstedeværelse af frisk sne, is og glat åbent vand - alle områder udsat for høje reflektionsniveauer.

I dag er albedo en stor bekymring for mennesker over hele verden. Når industrielle aktiviteter øger luftforureningen, bliver atmosfæren i sig mere reflekterende, fordi der er flere aerosoler, der reflekterer isolering. Derudover skaber den lave albedo af verdens største byer undertiden byvarme øer hvilket påvirker begge dele byplanlægning og energiforbrug.

Solstråling finder også sin plads i nye planer for vedvarende energi - især solcellepaneler til elektricitet og sorte rør til opvarmning af vand. Disse genstands mørke farver har lave albedoer og absorberer derfor næsten al solstråling, der rammer dem, hvilket gør dem til effektive værktøjer til at udnytte solens magt over hele verden.

Uanset solens effektivitet i elproduktion er studiet af solstråling og albedo imidlertid afgørende for forståelsen af ​​Jordens vejrcykler, havstrømme og placering af forskellige økosystemer.