Güneş radyasyonu, dünya yüzeyinde güneşten alacağımız "ısı" miktarını belirlemeye yarayan önemli bir meteorolojik değişkendir. Bu miktardaki güneş radyasyonu, iklim değişikliği ve sera gazlarının tutulmasıyla değiştiriliyor.
Güneş radyasyonu, yer ve nesnelerin yüzeyini ısıtabilir. (bizimki bile) havayı neredeyse hiç ısıtmadan. Üstelik bu değişken, iklim değişikliğiyle mücadelede yaptığımız çalışmaları değerlendirmek için çok önemli. Güneş radyasyonu hakkında her şeyi bilmek ister misiniz?
Güneş radyasyonu atmosferden geçer
Bu sıcak yaz günlerinden birinde sahildeyken "güneşe doğru" uzanıyoruz. Havluda daha uzun süre kaldıkça, yanacağımız için banyo yapmamız veya gölgeye girmemiz gerekene kadar vücudumuzun nasıl ısındığını ve ısısını artırdığını fark ederiz. Hava çok sıcak değilse burada ne oldu? Ne oldu bu Güneş ışınları atmosferimizden geçti ve havanın çok az ısınmasıyla vücudumuzu ısıttı.
Bu durumda başımıza gelenlere benzer bir şey Dünya'ya olan şeydir: Atmosfer güneş radyasyonuna neredeyse 'şeffaftır', ancak Dünya'nın yüzeyi ve üzerinde bulunan diğer cisimler onu emer. Güneş tarafından Dünya'ya aktarılan enerji, ışıma enerjisi veya radyasyon olarak bilinen şeydir. Radyasyon, enerji taşıyan dalgalar şeklinde uzayda dolaşır. Taşıdığı enerji miktarına bağlı olarak elektromanyetik spektrum boyunca sınıflandırılırlar. Gama ışınları, X ışınları ve ultraviyole gibi en enerjik dalgalardan ve ayrıca kızılötesi, mikrodalgalar ve radyo dalgaları gibi daha az enerjili dalgalardan elde ederiz.
Tüm vücutlar radyasyon yayar
Tüm vücutlar sıcaklıklarına bağlı olarak radyasyon yayarlar. Bu tarafından verilir Stefan-Boltzmann yasası bir cisim tarafından yayılan enerjinin, sıcaklığının dördüncü kuvveti ile doğru orantılı olduğunu belirtir. Bu nedenle hem Güneş, yanan bir odun parçası, kendi vücudumuz ve hatta bir buz parçası, sürekli olarak enerji yayar.
Bu da kendimize şu soruyu sormamıza neden oluyor: Güneş veya yanan odun parçası tarafından yayılan radyasyonu neden "görebiliyoruz" ve yaydığımız radyasyonu, Dünya'nın yüzeyini veya parçasını göremiyoruz. buzlu? Aynı zamanda bu büyük ölçüde her birinin ulaştığı sıcaklığa bağlıdırve bu nedenle, ağırlıklı olarak yaydıkları enerji miktarı. Vücut ısısı ne kadar yüksekse dalgalarında o kadar fazla enerji yayar ve bu yüzden daha görünür hale gelirler.
Güneş 6.000 K sıcaklıktadır ve esas olarak görünür aralıktaki dalgalarda (genellikle ışık dalgaları olarak bilinir) radyasyon yayar, ayrıca ultraviyole radyasyon yayar (bu daha fazla enerjiye sahiptir ve bu nedenle uzun maruziyetlerde cildimizi yakar) ve Geri kalanı, insan gözü tarafından algılanmayan kızılötesi radyasyondur. Bu yüzden vücudumuzun yaydığı radyasyonu algılayamıyoruz. İnsan vücudu yaklaşık 37 santigrat derecedir ve yaydığı radyasyon kızılötesindedir.
Güneş radyasyonu nasıl çalışır?
Elbette, vücutların sürekli olarak radyasyon ve enerji yaydığını bilmek kafanıza başka bir soru getirecektir. Neden bedenler enerji ve radyasyon yayarsa, yavaş yavaş soğumaz? Bu sorunun cevabı basit: enerji yayarken, onu da emiyorlar. Işınım dengesi ile ilgili başka bir yasa daha var, bir nesnenin soğurduğu kadarıyla aynı miktarda enerji yaydığını, bu yüzden sabit bir sıcaklığı koruyabildiklerini söylüyor.
Böylece, dünya-atmosfer sistemimizde, enerjinin emildiği, yayıldığı ve yansıtıldığı bir dizi işlem gerçekleşir, böylece Güneş'ten atmosferin tepesine ulaşan radyasyon ile dış uzaya çıkan arasındaki son denge sıfırdır. Diğer bir deyişle, ortalama yıllık sıcaklık sabit kalır. Güneş radyasyonu Dünya'ya girdiğinde, çoğu Dünya'nın yüzeyi tarafından emilir. Gelen radyasyonun çok az bir kısmı bulutlar ve hava tarafından emilir. Radyasyonun geri kalanı yüzey, gazlar, bulutlar tarafından yansıtılır ve uzaya geri döndürülür.
Gelen radyasyona göre bir vücut tarafından yansıtılan radyasyon miktarı 'albedo' olarak bilinir. Bu nedenle şunu söyleyebiliriz dünya-atmosfer sistemi ortalama% 30 albedo değerine sahiptir. Yeni yağan karlar veya çok dikey olarak gelişmiş bazı kümülonimbüsler% 90'a yakın bir albedoya sahipken, çöller yaklaşık% 25 ve okyanuslar yaklaşık% 10'dur (kendilerine ulaşan neredeyse tüm radyasyonu emerler).
Radyasyonu nasıl ölçüyoruz?
Bir noktada aldığımız güneş radyasyonunu ölçmek için piranometre denen bir cihaz kullanıyoruz. Bu bölüm, çok küçük bir dalga boyundaki tüm radyasyonu ileten şeffaf bir yarım küre içine yerleştirilmiş bir sensörden oluşur. Bu sensör, radyasyon miktarını farklı bir şekilde emen alternatif siyah ve beyaz bölümlere sahiptir. Bu bölümler arasındaki sıcaklık kontrastı radyasyon akısına göre kalibre edilir. (metrekare başına watt cinsinden ölçülür).
Aldığımız güneş radyasyonu miktarının bir tahmini, sahip olduğumuz güneş ışığı saatlerinin sayısı ölçülerek de elde edilebilir. Bunu yapmak için helyograf adı verilen bir alet kullanıyoruz. Bu, coğrafi güneye doğru yönlendirilmiş, büyük bir büyüteç görevi gören, alınan tüm radyasyonu günün saatlerine göre derecelendirilmiş özel bir kağıt bandı yakan bir akkor noktasında yoğunlaştıran bir cam küre tarafından oluşturulur.
Güneş radyasyonu ve artan sera etkisi
Daha önce Dünya'ya giren ve çıkan güneş radyasyonu miktarının aynı olduğundan bahsetmiştik. Bu tamamen doğru değil, çünkü öyleyse, gezegenimizin küresel ortalama sıcaklığı -88 derece olacaktır. Gezegende yaşamı mümkün kılan böylesine hoş ve yaşanabilir bir sıcaklığa sahip olabilmek için ısıyı korumamıza yardımcı olacak bir şeye ihtiyacımız var. Sera etkisini burada tanıtıyoruz. Güneş radyasyonu Dünya'nın yüzeyine çarptığında, onu uzaya atmak için neredeyse yarısı atmosfere geri döner. Bulutların, havanın ve diğer atmosferik bileşenlerin güneş radyasyonunun küçük bir bölümünü emdiği yorumunu yaptık. Ancak emilen bu miktar, sabit bir sıcaklığı koruyabilmek ve gezegenimizi yaşanabilir kılmak için yeterli değildir. Bu sıcaklıklarla nasıl yaşayabiliriz?
Sera gazları olarak adlandırılan gazlar, dünya yüzeyinin yaydığı ve atmosfere geri dönen sıcaklığın bir kısmını tutan gazlardır. Sera gazları: su buharı, karbondioksit (CO2), nitrojen oksitler, kükürt oksitler, metan vb. Her bir sera gazı, güneş ışınımını emme konusunda farklı bir yeteneğe sahiptir. Radyasyonu absorbe etme kapasitesi ne kadar fazlaysa, o kadar fazla ısı tutacak ve uzaya dönmesine izin vermeyecektir.
İnsanlık tarihi boyunca, sera gazlarının konsantrasyonu (CO2'nin çoğu dahil) gittikçe artmaktadır. Bu artışın yükselmesi nedeniyle sanayi devrimi ve endüstride, enerjide ve ulaşımda fosil yakıtların yakılması. Petrol ve kömür gibi fosil yakıtların yanması CO2 ve metan emisyonlarına neden olur. Artan emisyondaki bu gazlar, büyük miktarda güneş radyasyonu tutmalarına neden olur ve uzaya geri dönmesine izin vermez.
Bu, sera etkisi olarak bilinir. Ancak sera dediğimiz bu etkiyi artırarak ters etki yaparYaptığımız şey küresel ortalama sıcaklıkları giderek daha fazla artırmak olduğu için. Bu radyasyon emici gazlar atmosferde ne kadar yoğunlaşırsa, o kadar fazla ısı tutacaklar ve bu nedenle sıcaklıklar o kadar yüksek olacaktır.
Güneş radyasyonu ve iklim değişikliği
Küresel ısınma dünya çapında bilinmektedir. Güneş radyasyonunun büyük oranda tutulması nedeniyle sıcaklıklardaki bu artış, küresel iklimde bir değişikliğe neden olur. Bu sadece gezegenin ortalama sıcaklıklarının artacağı anlamına gelmiyor, aynı zamanda iklimin ve buna bağlı her şeyin değişeceği anlamına geliyor.
Sıcaklıklardaki artış, hava akımlarında, okyanus kütlelerinde, türlerin dağılımında, mevsimlerin birbirini izleyerek, aşırı meteorolojik olaylarda (kuraklık, seller, kasırgalar gibi ...) artışta dengesizleşmeye neden olur.. Bu nedenle, ışınım dengemizi istikrarlı bir şekilde yeniden kazanmak için sera gazı emisyonlarını azaltmalı ve iklimimizi yeniden kazanmalıyız.