Sonnenstrahlung ist eine wichtige meteorologische Variable, die dazu dient, die Menge an "Wärme" zu bestimmen, die wir von der Sonne auf der Erdoberfläche erhalten. Diese Menge an Sonnenstrahlung wird durch den Klimawandel und die Rückhaltung von Treibhausgasen verändert.
Sonnenstrahlung kann die Oberfläche des Bodens und von Gegenständen erwärmen (auch unsere) mit kaum Erwärmung der Luft. Darüber hinaus ist diese Variable sehr wichtig, um die Arbeit zu bewerten, die wir im Kampf gegen den Klimawandel leisten. Möchten Sie alles über Sonnenstrahlung wissen?
Sonnenstrahlung geht durch die Atmosphäre
Wenn wir an einem dieser heißen Sommertage am Strand sind, legen wir uns "in die Sonne". Wenn wir länger im Handtuch bleiben, bemerken wir, wie sich unser Körper erwärmt und seine Temperatur erhöht, bis wir ein Bad nehmen oder in den Schatten gehen müssen, weil wir uns verbrennen. Was ist hier passiert, wenn die Luft nicht so heiß ist? Was passiert ist, ist das Die Sonnenstrahlen sind durch unsere Atmosphäre gegangen und haben unseren Körper mit kaum Erwärmung der Luft erwärmt.
Ähnliches wie in dieser Situation geschieht mit der Erde: Die Atmosphäre ist für Sonnenstrahlung fast „transparent“, aber die Erdoberfläche und andere darauf befindliche Körper absorbieren sie. Die von der Sonne auf die Erde übertragene Energie wird als Strahlungsenergie oder Strahlung bezeichnet. Strahlung wandert in Form von Wellen, die Energie transportieren, durch den Raum. Abhängig von der Energiemenge, die sie tragen, werden sie entlang des elektromagnetischen Spektrums klassifiziert. Wir haben die energiereichsten Wellen wie Gammastrahlen, Röntgenstrahlen und Ultraviolett sowie solche mit weniger Energie wie Infrarot-, Mikrowellen- und Radiowellen.
Alle Körper senden Strahlung aus
Alle Körper emittieren Strahlung basierend auf ihrer Temperatur. Dies ist gegeben durch Stefan-Boltzmann-Gesetz Dies besagt, dass die von einem Körper abgegebene Energie direkt proportional zur vierten Potenz seiner Temperatur ist. Deshalb strahlen sowohl die Sonne, ein brennendes Stück Holz, unser eigener Körper als auch ein Stück Eis kontinuierlich Energie aus.
Dies führt uns zu einer Frage: Warum können wir die Strahlung "sehen", die von der Sonne oder dem brennenden Holzstück emittiert wird, und wir können die Strahlung, die wir emittieren, die Erdoberfläche oder das Stück nicht sehen aus Eis? Auch, Dies hängt weitgehend von der Temperatur ab, die jeder von ihnen erreichtund daher die Energiemenge, die sie überwiegend abgeben. Je höher die Temperatur der Körper ist, desto mehr Energie geben sie in ihren Wellen ab, und deshalb sind sie besser sichtbar.
Die Sonne hat eine Temperatur von 6.000 K und sendet Strahlung hauptsächlich in Wellen des sichtbaren Bereichs (allgemein als Lichtwellen bekannt) aus. Sie sendet auch ultraviolette Strahlung aus (die mehr Energie hat und deshalb unsere Haut bei Langzeitbelichtungen verbrennt) Der Rest ist Infrarotstrahlung, die vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen wird. Deshalb können wir die Strahlung, die unser Körper abgibt, nicht wahrnehmen. Der menschliche Körper hat eine Temperatur von etwa 37 Grad Celsius und die von ihm emittierte Strahlung befindet sich im Infrarot.
Wie Sonnenstrahlung funktioniert
Sicherlich wird das Wissen, dass Körper kontinuierlich Strahlung und Energie emittieren, eine weitere Frage in Ihren Kopf bringen. Warum kühlen sich Körper nicht allmählich ab, wenn sie Energie und Strahlung abgeben? Die Antwort auf diese Frage ist einfach: Während sie Energie emittieren, absorbieren sie sie auch. Es gibt ein anderes Gesetz, nämlich das des Strahlungsgleichgewichts, das besagt, dass ein Objekt die gleiche Energiemenge abgibt, die es absorbiert. Deshalb können sie eine konstante Temperatur aufrechterhalten.
So finden in unserem Erd-Atmosphäre-System eine Reihe von Prozessen statt, bei denen Energie absorbiert, emittiert und reflektiert wird, so dass Das endgültige Gleichgewicht zwischen der Strahlung, die von der Sonne an die Spitze der Atmosphäre gelangt, und der Strahlung, die in den Weltraum gelangt, ist Null. Mit anderen Worten bleibt die durchschnittliche Jahrestemperatur konstant. Wenn Sonnenstrahlung in die Erde eindringt, wird der größte Teil von der Erdoberfläche absorbiert. Sehr wenig der einfallenden Strahlung wird von Wolken und Luft absorbiert. Der Rest der Strahlung wird von der Oberfläche, den Gasen und den Wolken reflektiert und in den Weltraum zurückgeführt.
Die Menge an Strahlung, die von einem Körper in Bezug auf die einfallende Strahlung reflektiert wird, wird als "Albedo" bezeichnet. Deshalb können wir das sagen Das Erd-Atmosphäre-System hat eine durchschnittliche Albedo von 30%. Neu gefallener Schnee oder ein hoch vertikal entwickelter Cumulonimbus haben eine Albedo von fast 90%, während Wüsten etwa 25% und Ozeane etwa 10% aufweisen (sie absorbieren fast die gesamte Strahlung, die sie erreicht).
Wie messen wir Strahlung?
Um die Sonnenstrahlung zu messen, die wir an einem Punkt empfangen, verwenden wir ein Gerät namens Pyranometer. Dieser Abschnitt besteht aus einem Sensor, der in einer transparenten Halbkugel eingeschlossen ist und die gesamte Strahlung einer sehr kleinen Wellenlänge durchlässt. Dieser Sensor hat abwechselnd schwarze und weiße Segmente, die die Strahlungsmenge auf unterschiedliche Weise absorbieren. Der Temperaturkontrast zwischen diesen Segmenten wird entsprechend dem Strahlungsfluss kalibriert (gemessen in Watt pro Quadratmeter).
Eine Schätzung der Menge an Sonnenstrahlung, die wir erhalten, kann auch durch Messen der Anzahl der Sonnenstunden erhalten werden, die wir haben. Dazu verwenden wir ein Instrument namens Heliograph. Dies wird durch eine nach Süden ausgerichtete Glaskugel gebildet, die als große Lupe fungiert und die gesamte an einem Glühpunkt empfangene Strahlung konzentriert, die ein spezielles Papierband verbrennt, das mit den Stunden des Tages abgestuft ist.
Sonneneinstrahlung und erhöhter Treibhauseffekt
Wir haben bereits erwähnt, dass die Menge an Sonnenstrahlung, die in die Erde eintritt und die aus ihr austritt, dieselbe ist. Dies ist nicht ganz richtig, denn wenn ja, würde die globale Durchschnittstemperatur unseres Planeten -88 Grad betragen. Wir brauchen etwas, das uns hilft, Wärme zu speichern, um eine so angenehme und bewohnbare Temperatur zu haben, die das Leben auf dem Planeten ermöglicht. Hier führen wir den Treibhauseffekt ein. Wenn Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche trifft, kehrt sie fast zur Hälfte in die Atmosphäre zurück, um sie in den Weltraum auszutreiben. Nun, wir haben kommentiert, dass Wolken, Luft und der Rest der atmosphärischen Komponenten einen kleinen Teil der Sonnenstrahlung absorbieren. Diese absorbierte Menge reicht jedoch nicht aus, um eine stabile Temperatur aufrechtzuerhalten und unseren Planeten bewohnbar zu machen. Wie können wir mit diesen Temperaturen leben?
Die sogenannten Treibhausgase sind solche Gase, die einen Teil der von der Erdoberfläche abgegebenen Temperatur behalten, die in die Atmosphäre zurückkehrt. Treibhausgase sind: Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Stickoxide, Schwefeloxide, Methan usw. Jedes Treibhausgas hat eine andere Fähigkeit, Sonnenstrahlung zu absorbieren. Je mehr Kapazität es hat, Strahlung zu absorbieren, desto mehr Wärme speichert es und lässt es nicht in den Weltraum zurückkehren.
Im Laufe der Menschheitsgeschichte hat die Konzentration von Treibhausgasen (einschließlich des meisten CO2) immer mehr zugenommen. Der Anstieg dieses Anstiegs ist fällig die industrielle Revolution und die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Industrie, Energie und Verkehr. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Öl und Kohle verursacht CO2- und Methanemissionen. Diese Gase in einer zunehmenden Emission bewirken, dass sie eine große Menge an Sonnenstrahlung zurückhalten und nicht in den Weltraum zurückgeführt werden können.
Dies ist als Treibhauseffekt bekannt. Um diesen Effekt zu verstärken, nennen wir jedoch Gewächshaus es ist kontraproduktiv, da wir die globalen Durchschnittstemperaturen immer mehr erhöhen. Je mehr sich diese strahlungsabsorbierenden Gase in der Atmosphäre konzentrieren, desto mehr Wärme speichern sie und desto höher steigen die Temperaturen.
Sonneneinstrahlung und Klimawandel
Die globale Erwärmung ist weltweit bekannt. Dieser Temperaturanstieg aufgrund der starken Rückhaltung der Sonnenstrahlung führt zu einer Veränderung des globalen Klimas. Dies bedeutet nicht nur, dass die Durchschnittstemperaturen des Planeten steigen werden, sondern dass sich auch das Klima und alles, was dazu gehört, ändern werden.
Der Temperaturanstieg führt zu einer Destabilisierung der Luftströmungen, der ozeanischen Massen, der Artenverteilung, der Abfolge der Jahreszeiten, einer Zunahme extremer meteorologischer Phänomene (wie Dürren, Überschwemmungen, Hurrikane ...) usw.. Deshalb müssen wir die Treibhausgasemissionen reduzieren und unser Klima wiedererlangen, um unser Strahlungsgleichgewicht auf stabile Weise wiederherzustellen.