Zonnestraling

zonnestraling die op het aardoppervlak valt

Zonnestraling is een belangrijke meteorologische variabele die dient om de hoeveelheid "warmte" te bepalen die we van de zon op het aardoppervlak zullen ontvangen. Deze hoeveelheid zonnestraling wordt beïnvloed door klimaatverandering en het vasthouden van broeikasgassen.

Zonnestraling kan het oppervlak van de grond en objecten verwarmen (zelfs die van ons) zonder de lucht nauwelijks te verwarmen. Bovendien is deze variabele erg belangrijk om het werk dat we doen in de strijd tegen klimaatverandering te evalueren. Alles weten over zonnestraling?

Zonnestraling gaat door de atmosfeer

straling van de zon naar de aarde

Als we op een van deze hete zomerdagen op het strand zijn, gaan we 'naar de zon' liggen. Naarmate we langer in de handdoek blijven, merken we hoe ons lichaam opwarmt en de temperatuur verhoogt, totdat we een bad moeten nemen of in de schaduw moeten gaan zitten omdat we ons verbranden. Wat is er hier gebeurd als de lucht niet zo heet is? Wat er is gebeurd, is dat de zonnestralen zijn door onze atmosfeer gegaan en hebben ons lichaam verwarmd met nauwelijks enige verwarming van de lucht.

Iets vergelijkbaars met wat er met ons gebeurt in deze situatie, is wat er met de aarde gebeurt: de atmosfeer is bijna 'transparant' voor zonnestraling, maar het aardoppervlak en andere lichamen die erop staan, absorberen het wel. De energie die door de zon naar de aarde wordt overgedragen, staat bekend als stralingsenergie of straling. Straling reist door de ruimte in de vorm van golven die energie transporteren. Afhankelijk van de hoeveelheid energie die ze vervoeren, worden ze geclassificeerd volgens het elektromagnetische spectrum. We hebben de meest energetische golven zoals gammastraling, röntgenstraling en ultraviolet, maar ook die met minder energie, zoals infrarood, microgolven en radiogolven.

Alle lichamen zenden straling uit

straling wordt door alle lichamen uitgezonden als functie van hun temperatuur

Alle lichamen zenden straling uit op basis van hun temperatuur. Dit wordt gegeven door Wet van Stefan-Boltzmann waarin staat dat de energie die door een lichaam wordt uitgezonden recht evenredig is met de vierde macht van zijn temperatuur. Daarom stralen zowel de zon, een brandend stuk hout, ons eigen lichaam als zelfs een stuk ijs continu energie uit.

Dit brengt ons ertoe om onszelf de vraag te stellen: waarom kunnen we de straling 'zien' die wordt uitgezonden door de zon of het brandende stuk hout en kunnen we de straling die we uitzenden, het oppervlak van de aarde of het stuk niet zien? van ijs? Ook, dit hangt grotendeels af van de temperatuur die door elk van hen wordt bereikt, en dus de hoeveelheid energie die ze voornamelijk uitstoten. Hoe meer temperatuur de lichamen bereiken, hoe meer energie ze uitstralen in hun golven, en daarom zullen ze beter zichtbaar zijn.

De zon heeft een temperatuur van 6.000 K en zendt straling voornamelijk uit in golven van het zichtbare bereik (algemeen bekend als lichtgolven), het zendt ook ultraviolette straling uit (die meer energie heeft en daarom verbrandt het onze huid bij lange belichtingstijden) en de De rest zendt infraroodstraling uit die niet door het menselijk oog wordt waargenomen. Daarom kunnen we de straling die ons lichaam afgeeft niet waarnemen. Het menselijk lichaam bevindt zich op ongeveer 37 graden Celsius en de straling die het afgeeft bevindt zich in het infrarood.

Hoe zonnestraling werkt

balans van zonnestraling die het aardoppervlak beïnvloedt en wordt teruggevoerd naar de ruimte en vastgehouden in de atmosfeer

Als je weet dat lichamen continu straling en energie uitstralen, zal je vast een andere vraag stellen. Waarom koelen ze niet geleidelijk af als lichamen energie en straling uitzenden? Het antwoord op deze vraag is simpel: terwijl ze energie uitzenden, absorberen ze het ook. Er is nog een andere wet, namelijk die van de stralingsbalans, die zegt dat een object dezelfde hoeveelheid energie afgeeft als het absorbeert, en daarom zijn ze in staat om een ​​constante temperatuur te handhaven.

Zo vindt in ons aarde-atmosfeer-systeem een ​​reeks processen plaats waarbij energie wordt geabsorbeerd, uitgezonden en gereflecteerd, zodat de eindbalans tussen de straling die de top van de atmosfeer van de zon bereikt en dat wat de ruimte in gaat, is nul. Met andere woorden, de gemiddelde jaartemperatuur blijft constant. Wanneer zonnestraling de aarde binnenkomt, wordt het meeste geabsorbeerd door het aardoppervlak. Heel weinig van de invallende straling wordt geabsorbeerd door wolken en lucht. De rest van de straling wordt gereflecteerd door het oppervlak, gassen, wolken en wordt teruggevoerd naar de ruimte.

De hoeveelheid straling die door een lichaam wordt gereflecteerd ten opzichte van invallende straling staat bekend als 'albedo'. Daarom kunnen we dat zeggen het aarde-atmosfeersysteem heeft een gemiddeld albedo van 30%. Pas gevallen sneeuw of een sterk verticaal ontwikkelde cumulonimbus hebben een albedo van bijna 90%, terwijl woestijnen ongeveer 25% hebben en de oceanen ongeveer 10% (ze absorberen bijna alle straling die ze bereikt).

Hoe meten we straling?

elektromagnetisch spectrum en energiegolven

Om de zonnestraling te meten die we op een bepaald punt ontvangen, gebruiken we een apparaat genaamd een pyranometer. Dit gedeelte bestaat uit een sensor die is ingesloten in een doorzichtige halve bol die alle straling van een zeer kleine golflengte doorlaat. Deze sensor heeft afwisselend zwarte en witte segmenten die de hoeveelheid straling op een andere manier absorberen. Het temperatuurcontrast tussen deze segmenten wordt gekalibreerd op basis van de stralingsflux (gemeten in watt per vierkante meter).

Een schatting van de hoeveelheid zonnestraling die we ontvangen, kan ook worden verkregen door het aantal uren zonneschijn dat we hebben te meten. Om dit te doen, gebruiken we een instrument dat een heliograaf wordt genoemd. Dit wordt gevormd door een glazen bol gericht op het geografische zuiden, die als een groot vergrootglas fungeert en alle ontvangen straling concentreert in een gloeiend punt dat een speciale papieren tape verbrandt met een schaalverdeling met de uren van de dag.

Zonnestraling en verhoogd broeikaseffect

het toegenomen broeikaseffect verhoogt de hoeveelheid straling die in de atmosfeer wordt geabsorbeerd en verhoogt de temperatuur

Eerder vertelden we al dat de hoeveelheid zonnestraling die de aarde binnenkomt en die welke vertrekt, hetzelfde is. Dit is niet helemaal waar, want als dat zo is, zou de wereldwijde gemiddelde temperatuur van onze planeet -88 graden zijn. We hebben iets nodig om ons te helpen warmte vast te houden om zo'n aangename en bewoonbare temperatuur te hebben die leven op aarde mogelijk maakt. Daar introduceren we het broeikaseffect. Wanneer zonnestraling het aardoppervlak raakt, keert het bijna de helft terug naar de atmosfeer om het naar de ruimte te verdrijven. Welnu, we hebben opgemerkt dat wolken, lucht en andere atmosferische componenten een klein deel van de zonnestraling absorberen. Deze geabsorbeerde hoeveelheid is echter niet voldoende om een ​​stabiele temperatuur te handhaven en onze planeet bewoonbaar te maken. Hoe kunnen we leven met deze temperaturen?

De zogenaamde broeikasgassen zijn die gassen die een deel van de temperatuur vasthouden die wordt uitgestoten door het aardoppervlak dat terugkeert naar de atmosfeer. Broeikasgassen zijn: waterdamp, kooldioxide (CO2), stikstofoxiden, zwaveloxiden, methaan, etc. Elk broeikasgas heeft een ander vermogen om zonnestraling te absorberen. Hoe meer capaciteit het heeft om straling te absorberen, hoe meer warmte het zal vasthouden en niet zal laten terugkeren naar de ruimte.

Overmatige geabsorbeerde zonnestraling veroorzaakt opwarming van de aarde en klimaatverandering

Door de geschiedenis heen is de concentratie van broeikasgassen (waaronder de meeste CO2) steeds meer toegenomen. De stijging van deze stijging is het gevolg de industriële revolutie en de verbranding van fossiele brandstoffen in de industrie, energie en transport. Het verbranden van fossiele brandstoffen, zoals olie en kolen, veroorzaakt uitstoot van CO2 en methaan. Deze gassen in een toenemende emissie zorgen ervoor dat ze een grote hoeveelheid zonnestraling vasthouden en niet toestaan ​​dat deze naar de ruimte wordt teruggevoerd.

Dit staat bekend als het broeikaseffect. Dit effect vergroten noemen we echter kas het is contraproductief, want wat we doen is de wereldwijde gemiddelde temperatuur steeds meer verhogen. Hoe meer concentratie van deze stralingsabsorberende gassen in de atmosfeer, hoe meer warmte ze vasthouden en dus hoe meer temperaturen stijgen.

Zonnestraling en klimaatverandering

De opwarming van de aarde is wereldwijd bekend. Deze temperatuurstijging door het grote vasthouden van zonnestraling veroorzaakt een verandering in het wereldklimaat. Het betekent niet alleen dat de gemiddelde temperatuur van de planeet zal stijgen, maar dat het klimaat en alles wat daarmee samenhangt, zal veranderen.

De temperatuurstijging veroorzaakt destabilisatie van luchtstromen, oceanische massa's, soortenverspreiding, opeenvolging van seizoenen, toename van extreme meteorologische verschijnselen (zoals droogtes, overstromingen, orkanen ...), enz.. Om onze stralingsbalans op een stabiele manier te herwinnen, moeten we daarom de uitstoot van broeikasgassen verminderen en ons klimaat terugwinnen.


De inhoud van het artikel voldoet aan onze principes van redactionele ethiek. Klik op om een ​​fout te melden hier.

Wees de eerste om te reageren

Laat je reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

*

*

  1. Verantwoordelijk voor de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel van de gegevens: Controle SPAM, commentaarbeheer.
  3. Legitimatie: uw toestemming
  4. Mededeling van de gegevens: De gegevens worden niet aan derden meegedeeld, behalve op grond van wettelijke verplichting.
  5. Gegevensopslag: database gehost door Occentus Networks (EU)
  6. Rechten: u kunt uw gegevens op elk moment beperken, herstellen en verwijderen.