日射

地表に入射する太陽放射

太陽放射は、地球の表面で太陽から受ける「熱」の量を決定するのに役立つ重要な気象変数です。 この太陽放射の量は、気候変動と温室効果ガスの保持によって変化しています。

太陽放射は地面や物体の表面を加熱することができます (私たちでさえ)ほとんど空気を加熱せずに。 さらに、この変数は、気候変動との戦いで私たちが行っている作業を評価するために非常に重要です。 あなたは太陽放射についてすべてを知りたいですか?

太陽放射は大気を通過します

太陽から地球への放射

暑い夏の日にビーチにいるとき、私たちは「太陽に向かって」横になります。 タオルに長くとどまると、火傷を負って入浴するか日陰に入るまで、体が温まり、体温が上がるのに気づきます。 空気がそれほど熱くない場合、ここで何が起こったのですか? 何が起こったのか 太陽光線は私たちの大気を通過し、空気をほとんど加熱せずに私たちの体を暖めました。

この状況で私たちに起こることと似たようなことは、地球に起こることです。大気は太陽放射に対してほとんど「透明」ですが、地球の表面とその上にある他の物体はそれを吸収します。 太陽によって地球に伝達されるエネルギーは、放射エネルギーまたは放射として知られているものです。 放射線は、エネルギーを運ぶ波の形で宇宙を伝わります。 それらが運ぶエネルギーの量に応じて、それらは電磁スペクトルに沿って分類されます。 ガンマ線、X線、紫外線などの最もエネルギーの高い波から、赤外線、マイクロ波、電波などのエネルギーの少ない波まであります。

すべての体が放射線を放出します

放射は、温度の関数としてすべての物体から放出されます

すべての体は、温度に基づいて放射を放出します。 これはによって与えられます ステファン-ボルツマンの法則 これは、体から放出されるエネルギーがその温度のXNUMX乗に正比例することを示しています。 これが、太陽、燃える木片、私たち自身の体、そして氷片の両方が継続的にエネルギーを放射している理由です。

これは私たち自身に疑問を投げかけることになります:なぜ私たちは太陽や燃えている木片から放出される放射を「見る」ことができ、私たち、地球の表面または部分から放出される放射を見ることができないのですか?氷の? 同様に、 これは、それぞれが到達する温度に大きく依存します、したがって、それらが主に放出するエネルギーの量。 体の温度が高いほど、波の中で放出されるエネルギーの量が多くなり、それが体がより見やすくなる理由です。

太陽は6.000Kの温度にあり、主に可視範囲の波(一般に光波として知られています)で放射を放出し、紫外線放射(より多くのエネルギーを持っているため、長時間の曝露で皮膚を燃やす理由)も放出します。それが放出する残りは、人間の目には知覚されない赤外線放射です。 そのため、私たちの体が発する放射線を知覚することはできません。 人体は約37℃であり、それが発する放射は赤外線です。

太陽放射のしくみ

地表に影響を与え、宇宙に戻されて大気中に保持される太陽放射のバランス

体が継続的に放射線とエネルギーを放出していることを確かに知っていると、あなたの頭に別の疑問が生じるでしょう。 なぜ、体がエネルギーと放射線を放出する場合、それらは徐々に冷えないのですか? この質問への答えは簡単です: 彼らはエネルギーを放出している間、それを吸収しています。 別の法則があります。それは、物体が吸収するのと同じ量のエネルギーを放出するという放射平衡の法則です。そのため、物体は一定の温度を維持できます。

したがって、私たちの地球大気システムでは、エネルギーが吸収、放出、反射される一連のプロセスが発生します。 太陽から大気圏の最上部に到達する放射と宇宙空間に放出される放射との間の最終的なバランスはゼロです。 言い換えれば、年間平均気温は一定のままです。 太陽放射が地球に入ると、そのほとんどは地球の表面に吸収されます。 入射する放射線のほとんどが雲や空気に吸収されません。 残りの放射は、表面、ガス、雲によって反射され、宇宙空間に戻されます。

入射放射線に対して身体によって反射される放射線の量は、「アルベド」として知られています。 したがって、私たちはそれを言うことができます 地球大気システムの平均アルベドは30%です。 新しく降った雪や高度に垂直に発達したクムロニンバスのアルベドは90%に近く、砂漠は約25%、海は約10%です(それらは到達するほとんどすべての放射線を吸収します)。

放射線をどのように測定しますか?

電磁スペクトルとエネルギー波

ある地点で受ける太陽放射を測定するために、ピラノメーターと呼ばれる装置を使用します。 このセクションは、非常に短い波長のすべての放射を送信する透明な半球に囲まれたセンサーで構成されています。 このセンサーには、異なる方法で放射量を吸収する黒と白のセグメントが交互にあります。 これらのセグメント間の温度コントラストは、放射フラックスに従って較正されます (ワット/平方メートルで測定)。

私たちが受ける太陽放射の量の推定値は、私たちが持っている日光の時間数を測定することによっても取得できます。 これを行うには、ヘリオグラフと呼ばれる機器を使用します。 これは、地理的に南に向けられたガラス球によって形成され、大きな拡大ガラスとして機能し、白熱点で受け取ったすべての放射を集中させて、XNUMX日の時間で目盛りを付けた特別な紙テープを燃やします。

太陽放射と温室効果の増加

温室効果の増加は、大気中に吸収される放射線の量を増加させ、温度を上昇させます

先ほど、地球に入る太陽放射の量と出る太陽放射の量は同じであると述べました。 もしそうなら、私たちの惑星の世界平均気温は-88度になるので、これは完全に真実ではありません。 地球上での生活を可能にするような快適で居住可能な温度を維持できるようにするには、熱を保持するのに役立つ何かが必要です。 そこで、温室効果を紹介します。 太陽放射が地球の表面に当たると、太陽放射はほぼ半分を大気に戻し、宇宙空間に放出します。 さて、私たちは、雲、空気、その他の大気成分が太陽放射のごく一部を吸収するとコメントしました。 しかし、この吸収量は、安定した温度を維持し、私たちの惑星を居住可能にするのに十分ではありません。 どうすればこれらの温度で生活できますか?

いわゆる温室効果ガスは、地球の表面から放出された温度の一部を保持し、大気に戻るガスです。 温室効果ガスは次のとおりです。 水蒸気、二酸化炭素(CO2)、窒素酸化物、硫黄酸化物、メタンなど。 各温室効果ガスは、太陽放射を吸収する異なる能力を持っています。 放射線を吸収する能力が高いほど、保持する熱が多くなり、宇宙空間に戻ることができなくなります。

吸収された過剰な太陽放射は地球温暖化と気候変動を引き起こします

人類の歴史を通じて、温室効果ガス(ほとんどのCO2を含む)の濃度はますます増加しています。 この増加の上昇は 産業革命と産業、エネルギー、輸送における化石燃料の燃焼。 石油や石炭などの化石燃料の燃焼は、CO2とメタンの排出を引き起こします。 排出量が増加するこれらのガスは、大量の太陽放射を保持し、宇宙空間に戻すことを許可しません。

これは温室効果として知られています。 しかし、この効果を高めることを温室と呼びます それは逆効果です、私たちがしていることは、世界の平均気温をますます上昇させているからです。 大気中のこれらの放射線吸収ガスの濃度が高いほど、それらはより多くの熱を保持するため、温度が上昇します。

太陽放射と気候変動

地球温暖化は世界的に知られています。 太陽放射の大きな保持によるこの温度の上昇は、地球の気候に変化を引き起こします。 それは、惑星の平均気温が上昇するだけでなく、気候とそれに伴うすべてのものが変化することを意味します。

気温の上昇は、気流の不安定化、海洋塊、種の分布、季節の連続、極端な気象現象(干ばつ、洪水、ハリケーンなど)の増加などを引き起こします。。 そのため、安定して放射バランスを取り戻すためには、温室効果ガスの排出量を削減し、気候を取り戻す必要があります。


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