Päikesekiirgus ja Maa Albedo

Peaaegu kogu planeedile Maa saabuv energia, mis juhib mitmesuguseid ilmastikunähtusi, ookeanivoolusid ja ökosüsteemide jaotust, pärineb päikesest. See füüsikalises geograafias tuntud intensiivne päikesekiirgus pärineb päikese tuumast ja on saadetakse pärast konvektsiooni (energia vertikaalne liikumine) lõpuks Maale, sunnib seda Päikesest eemale tuum. Päikesekiirguse jõudmine Maale pärast päikese pinnalt lahkumist võtab umbes kaheksa minutit.

Kui see päikesekiirgus saabub Maale, jaotub selle energia kogu maailmas ebaühtlaselt laiuskraad. Kui see kiirgus siseneb Maa atmosfääri, jõuab see ekvaatori lähedale ja tekitab energiaülejäägi. Kuna poolustele jõuab vähem otsest päikesekiirgust, tekitavad need omakorda energiadefitsiiti. Energia tasakaalustamiseks Maa pinnal voolab ekvatoriaalpiirkondadest liigne energia tsükli pooluste suunas, nii et energia on kogu maailmas tasakaalus. Seda tsüklit nimetatakse Maa-Atmosfääri energiatasakaaluks.

Kui Maa atmosfäär on saanud lühilaine päikesekiirgust, nimetatakse seda energiat insolatsiooniks. See insolatsioon on energia sisend, mis vastutab erinevate Maa-atmosfääri süsteemide, näiteks ülalpool kirjeldatud energiabilansi, aga ka ilmastikuolude liikumise eest,

Insolatsioon võib olla otsene või hajus. Otsene kiirgus on päikesekiirgus, mida võtab vastu Maa pind ja / või atmosfäär, mida atmosfääri hajumine pole muutnud. Hajutatud kiirgus on päikesekiirgus, mida on hajutatud abil muudetud.

Hajumine ise on üks viiest viisist, mida päikesekiirgus võib atmosfääri sisenemisel võtta. See ilmneb, kui insolatsioon suunatakse atmosfääri sisenedes tolmu, gaasi, jää ja veeauru kaudu atmosfääri sisenemisel ümber ja / või suunatakse ümber. Kui energialainetel on lühem lainepikkus, on need hajutatud rohkem kui pikema lainepikkusega lained. Hajumine ja selle reageerimine lainepikkuse suurusele on vastutav paljude atmosfääris nähtavate asjade eest, näiteks taeva sinine värv ja valged pilved.

Ülekanne on veel üks päikesekiirguse rada. See tekib siis, kui nii lühi- kui ka pikalaine energia läbivad atmosfääri ja vett, selle asemel, et hajutada atmosfääris olevate gaaside ja muude osakestega.

Murdumine võib tekkida ka päikesekiirguse sisenemisel atmosfääri. See rada toimub siis, kui energia liigub ühte tüüpi kosmosest teise, näiteks õhust vette. Kui energia liigub nendest ruumidest, muudab see seal esinevate osakestega reageerides kiirust ja suunda. Suuna muutumine põhjustab sageli energia painutamist ja selle sees olevate heledate värvide vabastamist, sarnaselt sellele, mis juhtub siis, kui valgus läbib kristalli või prismat.

Neeldumine on päikesekiirguse neljas liik ja energia muundamine ühest vormist teise. Näiteks kui päikesekiirgus neelab vett, nihkub selle energia vette ja tõstab selle temperatuuri. See on tavaline kõigil neelavatel pindadel, alates puu lehest kuni asfaltini.

Viimane päikesekiirguse rada on peegeldus. See on siis, kui osa energiat põrkub otse tagasi kosmosesse, ilma et oleks seda neeldunud, murdunud, edastatud ega hajutatud. Oluline termin, mida päikesekiirguse ja peegelduse uurimisel meeles pidada, on albedo.

Albedo on määratletud kui pinna peegeldav kvaliteet. Seda väljendatakse protsendina peegeldunud insolatsioonist sissetuleva insolatsioonini ja null protsenti on kogu neeldumine, samas kui 100% on kogu peegeldus.

Nähtavate värvide osas on tumedamatel värvidel madalam albedo, see tähendab, et need neelavad rohkem insolatsiooni ja heledamatel värvidel on "kõrge albedo" või kõrgem peegeldusaste. Näiteks peegeldab lumi 85–90% insolatsiooni, asfalt aga ainult 5–10%.

Päikese nurk mõjutab ka albeedo väärtust ja madalamad päikese nurgad loovad suurema peegelduse, kuna madalast päikesenurgast tulenev energia pole nii tugev kui kõrge päikese nurga alt tuleva energia. Lisaks on siledatel pindadel suurem albedo, samal ajal kui karedad pinnad vähendavad seda.

Nagu päikesekiirgus üldiselt, erinevad ka albedo väärtused kogu laiuskraadil kogu maailmas, kuid Maa keskmine albedo on umbes 31%. Troopika vahel (23,5 ° N kuni 23,5 ° S) asuvatel pindadel on keskmine albedo keskmiselt 19-38%. Postide juures võib see mõnes piirkonnas ulatuda isegi 80% -ni. Selle põhjuseks on postide madalam päikesenurk, aga ka värske lume, jää ja sileda avavee kõrgem esinemine - kõigis piirkondades on kõrge peegeldusvõime.

Tänapäeval on albedo inimestele kogu maailmas suur mure. Kuna tööstustegevus suurendab õhusaastet, muutub atmosfäär ise peegeldavamaks, kuna insolatsiooni kajastamiseks on rohkem aerosoole. Lisaks loob vahel maailma suurimate linnade madal albeedo linnasoojussaared mis mõjutab mõlemat linnaplaneerimine ja energiatarbimine.

Päikesekiirgus on leidnud oma koha ka taastuvenergia uutes plaanides - eeskätt elektrienergia päikesepaneelid ja vee soojendamiseks mõeldud mustad torud. Nende toodete tumedates värvides on vähe albeedosid ja seetõttu neelavad nad peaaegu kogu neid kiirgavat päikesekiirgust, muutes neist tõhusad tööriistad päikese jõu kasutamiseks kogu maailmas.

Vaatamata päikese efektiivsusele elektrienergia tootmisel on päikesekiirguse ja albeedo uuring siiski vajalik Maa ilmastikutsüklite, ookeanihoovuste ja erinevate ökosüsteemide paiknemise mõistmiseks hädavajalik.