Solární radiace

sluneční záření dopadající na zemský povrch

Sluneční záření je důležitá meteorologická proměnná, která slouží k poznání množství „tepla“, které obdržíme od Slunce na zemském povrchu. Toto množství slunečního záření se mění změnou klimatu a zadržováním skleníkových plynů.

Sluneční záření je schopné ohřívat povrch země a předmětů (i naše) s těžkým ohřevem vzduchu. Kromě toho je tato proměnná velmi důležitá pro hodnocení práce, kterou děláme v boji proti změně klimatu. Chcete vědět vše o slunečním záření?

Sluneční záření prochází atmosférou

záření ze slunce na Zemi

Když jsme v jednom z těchto horkých letních dnů na pláži, lehneme si „ke slunci“. Když zůstáváme v ručníku déle, všimneme si, jak se naše tělo zahřívá a zvyšuje jeho teplotu, dokud se nebudeme muset vykoupat nebo se dostat do stínu, protože se popálíme. Co se tu stalo, když vzduch není tak horký? Stalo se to sluneční paprsky prošly naší atmosférou a zahřály naše těla téměř žádným ohřevem vzduchu.

Něco podobného, ​​co se nám v této situaci stane, je to, co se stane se Zemí: Atmosféra je téměř „průhledná“ slunečnímu záření, ale zemský povrch a další těla na ní umístěná ji pohlcují. Energie přenášená Sluncem na Zemi je známá jako radiační energie nebo záření. Radiace cestuje vesmírem ve formě vln, které přenášejí energii. V závislosti na množství přenášené energie jsou klasifikovány podle elektromagnetického spektra. Máme od nejenergetičtějších vln, jako jsou gama paprsky, rentgenové záření a ultrafialové záření, a také od těch s méně energií, jako jsou infračervené záření, mikrovlnné trouby a rádiové vlny.

Všechna těla vyzařují záření

záření je emitováno všemi těly v závislosti na jejich teplotě

Všechna těla emitují záření na základě jejich teploty. To je dáno Stefan-Boltzmannův zákon který říká, že energie emitovaná tělesem je přímo úměrná čtvrté síle jeho teploty. Proto jak slunce, hořící kus dřeva, naše vlastní tělo, tak i kus ledu vyzařují energii nepřetržitým způsobem.

To nás vede k tomu, abychom si položili otázku: proč jsme schopni „vidět“ záření, které vyzařuje slunce nebo hořící kus dřeva, a nejsme schopni vidět záření, které vyzařujeme, povrch Země nebo kus ledu? Také, to do značné míry závisí na teplotě dosažené každým z nich, a tedy množství energie, kterou převážně emitují. Čím více teploty těla dosáhnou, tím větší množství energie vydávají ve svých vlnách, a proto budou viditelnější.

Slunce má teplotu 6.000 XNUMX K a vyzařuje záření hlavně ve vlnách viditelného rozsahu (obecně známé jako světelné vlny), vyzařuje také ultrafialové záření (které má více energie, a proto při dlouhých expozicích spaluje naši pokožku) a zbytek, který vydává, je infračervené záření, které lidské oko nevnímá. Proto nemůžeme vnímat záření, které naše tělo vydává. Lidské tělo má teplotu asi 37 stupňů Celsia a záření, které vydává, je v infračervené oblasti.

Jak funguje sluneční záření

rovnováha slunečního záření, které ovlivňuje zemský povrch a které se vrací do vesmíru a zadržuje se v atmosféře

Jistě vědomí toho, že těla nepřetržitě emitují záření a energii, vám přinese další otázku do hlavy. Proč, když těla emitují energii a záření, nechlazují se postupně? Odpověď na tuto otázku je jednoduchá: zatímco vydávají energii, také ji absorbují. Existuje další zákon, kterým je radiační rovnováha, která říká, že objekt vydává stejné množství energie, jaké absorbuje, a proto je schopen udržovat konstantní teplotu.

V našem systému zemská atmosféra tedy probíhá řada procesů, při nichž je energie absorbována, emitována a odrážena, takže konečná rovnováha mezi zářením, které ze Slunce dosáhne vrcholu atmosféry, a zářením, které vychází do vesmíru, je nula. Jinými slovy, průměrná roční teplota zůstává konstantní. Když sluneční záření vstupuje na Zemi, většinu z toho pohltí zemský povrch. Velmi málo dopadajícího záření je absorbováno mraky a vzduchem. Zbytek záření se odráží od povrchu, plynů, mraků a vrací se do vesmíru.

Množství záření, které tělo odráží ve vztahu k dopadajícímu záření, je známé jako „albedo“. Můžeme to tedy říci systém zemská atmosféra má průměrné albedo 30%. Nově napadaný sníh nebo některé vysoce vertikálně vyvinuté kumulonimbové mají albedo téměř 90%, zatímco pouště kolem 25% a oceány kolem 10% (pohlcují téměř veškeré záření, které se k nim dostává).

Jak měříme záření?

elektromagnetické spektrum a energetické vlny

K měření slunečního záření, které přijímáme v bodě, používáme zařízení zvané pyranometr. Tato část se skládá ze senzoru uzavřeného v průhledné hemisféře, který přenáší veškeré záření velmi malé vlnové délky. Tento senzor má střídající se černé a bílé segmenty, které absorbují množství záření jiným způsobem. Teplotní kontrast mezi těmito segmenty je kalibrován podle toku záření (měřeno ve wattech na metr čtvereční).

Odhad množství slunečního záření, které dostáváme, lze také získat měřením počtu hodin slunečního svitu, které máme. K tomu používáme nástroj zvaný heliograf. Tvoří ji skleněná koule orientovaná na geografický jih, která působí jako velká lupa a koncentruje veškeré záření přijaté do žhavícího bodu, který hoří speciální papírovou páskou odstupňovanou hodinami dne.

Sluneční záření a zvýšený skleníkový efekt

zvýšený skleníkový efekt zvyšuje množství záření absorbovaného v atmosféře a zvyšuje teploty

Dříve jsme zmínili, že množství slunečního záření, které vstupuje na Zemi a které opouští, je stejné. To není úplně pravda, protože pokud ano, globální průměrná teplota naší planety by byla -88 stupňů. Potřebujeme něco, co nám pomůže udržet teplo, abychom mohli mít takovou příjemnou a obyvatelnou teplotu, která umožní život na planetě. Tam zavedeme skleníkový efekt. Když sluneční záření dopadne na zemský povrch, vrací se téměř z poloviny zpět do atmosféry, aby ho vypudilo do vesmíru. Všimli jsme si, že mraky, vzduch a další atmosférické složky pohlcují malou část slunečního záření. Toto absorbované množství však nestačí k tomu, aby bylo možné udržet stabilní teplotu a učinit naši planetu obyvatelnou. Jak můžeme žít s těmito teplotami?

Takzvané skleníkové plyny jsou ty plyny, které zadržují část teploty emitované zemským povrchem, která se vrací zpět do atmosféry. Skleníkové plyny jsou: vodní pára, oxid uhličitý (CO2), oxidy dusíku, oxidy síry, metan atd. Každý skleníkový plyn má jinou schopnost absorbovat sluneční záření. Čím více kapacity musí absorbovat záření, tím více tepla si udrží a nedovolí mu vrátit se do vesmíru.

přebytek absorbovaného slunečního záření způsobuje globální oteplování a změnu klimatu

V průběhu lidské historie se koncentrace skleníkových plynů (včetně největšího množství CO2) stále více zvyšuje. Nárůst tohoto nárůstu je způsoben průmyslová revoluce a spalování fosilních paliv v průmyslu, energetice a dopravě. Spalování fosilních paliv, jako je ropa a uhlí, způsobuje emise CO2 a metanu. Tyto plyny ve zvyšující se emisi způsobují, že zadržují velké množství slunečního záření a neumožňují jeho návrat do vesmíru.

Toto se nazývá skleníkový efekt. Zvyšování tohoto efektu však nazýváme skleník je to kontraproduktivní, protože to, co děláme, je stále větší zvyšování globálních průměrných teplot. Čím vyšší je koncentrace těchto plynů absorbujících záření v atmosféře, tím více tepla zadržují, a proto čím vyšší teploty stoupají.

Sluneční záření a změna klimatu

Globální oteplování je známé po celém světě. Toto zvýšení teplot v důsledku velkého zadržování slunečního záření způsobuje změnu globálního klimatu. Znamená to nejen to, že se zvýší průměrné teploty planety, ale že se změní klima a vše, co to obnáší.

Zvýšení teplot způsobuje destabilizaci vzdušných proudů, oceánských mas, distribuci druhů, posloupnost ročních období, nárůst extrémních meteorologických jevů (jako sucha, povodně, hurikány ...) atd.. Proto, abychom stabilně obnovili naši radiační rovnováhu, musíme snížit emise skleníkových plynů a znovu získat klima.


Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.