태양 복사는 지구 표면의 태양으로부터받을 "열"의 양을 결정하는 중요한 기상 변수입니다. 이 태양 복사량은 기후 변화와 온실 가스 보유로 인해 변경되고 있습니다.
태양 복사는지면과 물체의 표면을 가열 할 수 있습니다. (심지어 우리도) 공기를 거의 가열하지 않습니다. 또한이 변수는 우리가 기후 변화에 맞서 싸우고있는 작업을 평가하는 데 매우 중요합니다. 태양 복사에 대한 모든 것을 알고 싶습니까?
태양 복사는 대기를 통과합니다.
우리가이 더운 여름날 해변에있을 때, 우리는 "태양 아래"누워 있습니다. 타월에 더 오래 머물러 있으면 몸이 따뜻해지고 온도가 올라가는 것을 알 수 있습니다. 우리가 화상을 입어서 목욕을하거나 그늘에 들어갈 때까지 말입니다. 공기가 그렇게 뜨겁지 않다면 여기서 무슨 일이 일어 났습니까? 무슨 일이 일어 났는지 태양 광선은 우리의 대기를 통과하여 약간의 공기 가열로 우리 몸을 따뜻하게했습니다.
이 상황에서 우리에게 일어나는 것과 비슷한 것은 지구에 일어나는 일입니다. 대기는 태양 복사에 거의 '투명'하지만 지구 표면과 그 위에있는 다른 물체는 그것을 흡수합니다. 태양이 지구로 전달하는 에너지를 복사 에너지 또는 복사라고합니다. 방사선은 에너지를 운반하는 파동의 형태로 공간을 통해 이동합니다. 그들이 운반하는 에너지의 양에 따라 전자기 스펙트럼을 따라 분류됩니다. 우리는 감마선, X 선, 자외선과 같은 가장 에너지가 많은 파동과 적외선, 마이크로파, 전파와 같이 에너지가 적은 파동을 가지고 있습니다.
모든 신체는 방사선을 방출합니다
모든 신체는 온도에 따라 방사선을 방출합니다. 이것은 Stefan-Boltzmann 법칙 이것은 신체에서 방출되는 에너지가 체온의 XNUMX 제곱에 정비례 함을 나타냅니다. 이것이 태양, 불타는 나무 조각, 우리 몸, 심지어 얼음 조각이 지속적으로 에너지를 방출하는 이유입니다.
이것은 우리 스스로에게 질문을하게합니다. 왜 우리는 태양이나 불타는 나무 조각에 의해 방출되는 방사선을 "볼"수 있고 우리가 방출하는 방사선, 지구 표면 또는 조각을 볼 수 없습니다. 얼음의? 게다가, 이것은 각각의 온도에 크게 좌우됩니다., 따라서 그들이 주로 방출하는 에너지의 양. 몸의 온도가 높을수록 파동에서 방출되는 에너지의 양이 많아지기 때문에 몸이 더 잘 보입니다.
태양은 6.000K의 온도에 있으며 주로 가시 범위의 파동 (일반적으로 광파라고 함)에서 방사선을 방출하고, 자외선 (더 많은 에너지를 가지고 있기 때문에 장시간 노출시 피부를 태우는 이유)도 방출합니다. 그것이 방출하는 나머지는 사람의 눈으로 인식되지 않는 적외선입니다. 그래서 우리 몸이 방출하는 방사선을 인식 할 수 없습니다. 인체는 약 섭씨 37도에 있으며 방출되는 방사선은 적외선입니다.
태양 복사의 작동 원리
신체가 지속적으로 방사선과 에너지를 방출한다는 것을 확실히 아는 것은 당신의 머리에 또 다른 질문을 제기 할 것입니다. 몸이 에너지와 방사선을 방출하면 서서히 식지 않는 이유는 무엇입니까? 이 질문에 대한 답은 간단합니다. 그들이 에너지를 방출하는 동안 그들은 또한 그것을 흡수합니다. 물체가 흡수하는 것과 같은 양의 에너지를 방출한다는 복사 균형의 또 다른 법칙이 있기 때문에 일정한 온도를 유지할 수 있습니다.
따라서 지구 대기 시스템에서는 에너지가 흡수, 방출 및 반사되는 일련의 과정이 발생하여 태양으로부터 대기의 정상에 도달하는 복사와 우주로 나가는 복사 사이의 최종 균형은 XNUMX입니다. 즉, 연평균 기온이 일정하게 유지됩니다. 태양 복사가 지구에 들어 오면 대부분은 지구 표면에 흡수됩니다. 입사 방사선의 극히 적은 양이 구름과 공기에 흡수됩니다. 나머지 방사선은 표면, 가스, 구름에 의해 반사되어 우주 공간으로 되돌아갑니다.
입사 방사선에 대해 신체가 반사하는 방사선의 양을 '알베도'라고합니다. 따라서 우리는 지구 대기 시스템의 평균 알베도는 30 %입니다. 새로 내린 눈이나 고도로 수직으로 발달 한 적란운은 90 %에 가까운 알베도를 가지고있는 반면 사막은 약 25 %, 바다는 약 10 % (그들에 도달하는 거의 모든 방사선을 흡수합니다).
방사선은 어떻게 측정합니까?
특정 지점에서받는 태양 복사를 측정하기 위해 일사계라는 장치를 사용합니다. 이 섹션은 매우 작은 파장의 모든 복사를 투과하는 투명한 반구로 둘러싸인 센서로 구성됩니다. 이 센서에는 다른 방식으로 방사선의 양을 흡수하는 흑백 세그먼트가 번갈아 가며 있습니다. 이 세그먼트 사이의 온도 대비는 복사 플럭스에 따라 보정됩니다. (평방 미터당 와트로 측정).
우리가받는 태양 복사량의 추정치는 우리가 가지고있는 일조량을 측정하여 얻을 수도 있습니다. 이를 위해 우리는 heliograph라는 도구를 사용합니다. 이것은 지리적 남쪽을 향한 유리 구에 의해 형성되며, 이는 큰 돋보기 역할을하여 하루 중 시간이 표시된 특수 종이 테이프를 태우는 백열 점에서받은 모든 방사선을 집중시킵니다.
태양 복사 및 온실 효과 증가
앞서 우리는 지구로 들어오는 태양 복사량과 잎사귀의 양이 같다고 언급했습니다. 이것은 전적으로 사실이 아닙니다. 왜냐하면 만약 그렇다면 지구 평균 기온은 -88 도가 될 것이기 때문입니다. 지구상의 생명체를 가능하게하는 쾌적하고 거주 가능한 온도를 유지하려면 열을 유지하는 데 도움이되는 무언가가 필요합니다. 그것이 우리가 온실 효과를 소개하는 곳입니다. 태양 복사가 지구 표면에 닿으면 거의 절반이 대기로 되돌아와 우주 공간으로 방출됩니다. 글쎄, 우리는 구름, 공기 및 기타 대기 구성 요소가 태양 복사의 작은 부분을 흡수한다고 언급했습니다. 그러나 흡수 된이 양은 안정된 온도를 유지하고 지구를 거주 가능하게 만들기에는 충분하지 않습니다. 우리는 이러한 온도에서 어떻게 살 수 있습니까?
소위 온실 가스는 대기로 되돌아가는 지구 표면에서 방출되는 온도의 일부를 유지하는 가스입니다. 온실 가스는 다음과 같습니다. 수증기, 이산화탄소 (CO2), 질소 산화물, 황산화물, 메탄 등 각 온실 가스는 태양 복사를 흡수하는 능력이 다릅니다. 방사선을 흡수하는 데 필요한 용량이 많을수록 더 많은 열을 보유하고 우주 공간으로 돌아가는 것을 허용하지 않습니다.
인류 역사를 통틀어 온실 가스 (가장 많은 CO2 포함)의 농도는 점점 더 증가하고 있습니다. 이 증가의 증가는 산업 혁명과 산업, 에너지 및 운송 분야의 화석 연료 연소. 석유 및 석탄과 같은 화석 연료의 연소는 CO2 및 메탄 배출을 유발합니다. 방출이 증가하는 이러한 가스는 많은 양의 태양 복사를 유지하고 우주 공간으로 되돌아가는 것을 허용하지 않습니다.
이것은 온실 효과로 알려져 있습니다. 그러나이 효과를 높이면 온실이라고합니다. 비생산적이다, 우리가하는 일은 지구 평균 기온을 점점 더 높이고 있기 때문입니다. 대기에 이러한 복사 흡수 가스의 농도가 높을수록 더 많은 열이 유지되므로 온도가 높아집니다.
태양 복사 및 기후 변화
지구 온난화는 전 세계적으로 알려져 있습니다. 태양 복사의 큰 보유로 인한 이러한 온도 상승은 지구 기후의 변화를 일으 킵니다. 그것은 지구의 평균 기온이 상승 할뿐만 아니라 기후와 그에 수반되는 모든 것이 변할 것임을 의미합니다.
기온의 상승은 기류, 해양 질량, 종 분포, 계절의 연속, 극심한 기상 현상 (가뭄, 홍수, 허리케인 등)의 증가 등을 불안정하게 만듭니다.. 그렇기 때문에 안정된 방식으로 복사 균형을 회복하려면 온실 가스 배출량을 줄이고 기후를 회복해야합니다.