Radiazione solare e Albedo terrestre

Quasi tutta l'energia che arriva sul pianeta Terra e guida i vari eventi meteorologici, le correnti oceaniche e la distribuzione degli ecosistemi ha origine dal sole. Questa intensa radiazione solare, come è noto nella geografia fisica, ha origine nel nucleo del sole e viene infine inviata sulla Terra dopo la convezione (il movimento verticale dell'energia) che la allontana dal nucleo del sole. Ci vogliono circa otto minuti affinché la radiazione solare raggiunga la Terra dopo aver lasciato la superficie del sole.

Una volta che questa radiazione solare arriva sulla Terra, la sua energia viene distribuita in modo non uniforme in tutto il mondo dalla latitudine. Quando questa radiazione entra nell'atmosfera terrestre, colpisce vicino all'equatore e sviluppa un surplus di energia. Dato che ai poli arrivano meno radiazioni solari dirette, a loro volta sviluppano un deficit energetico. Per mantenere l'energia equilibrata sulla superficie terrestre, l'energia in eccesso dalle regioni equatoriali fluisce verso i poli in un ciclo in modo che l'energia venga bilanciata in tutto il mondo. Questo ciclo è chiamato bilancio energetico Terra-Atmosfera.

Percorsi di radiazione solare

Una volta che l'atmosfera terrestre riceve radiazioni solari ad onde corte, l'energia viene definita insolazione. Questa insolazione è l'input di energia responsabile dello spostamento dei vari sistemi Terra-atmosfera come il bilancio energetico sopra descritto ma anche eventi meteorologici, correnti oceaniche e altri cicli terrestri.

L'isolamento può essere diretto o diffuso. La radiazione diretta è la radiazione solare ricevuta dalla superficie terrestre e / o dall'atmosfera che non è stata alterata dalla dispersione atmosferica. La radiazione diffusa è la radiazione solare che è stata modificata dalla dispersione.

Lo scattering stesso è uno dei cinque modi in cui la radiazione solare può entrare quando si entra nell'atmosfera. Si verifica quando l'insolazione viene deviata e / o reindirizzata entrando nell'atmosfera da polvere, gas, ghiaccio e vapore acqueo presenti lì. Se le onde di energia hanno una lunghezza d'onda più corta, sono disperse più di quelle con lunghezze d'onda più lunghe. Lo scattering e il modo in cui reagisce con le dimensioni della lunghezza d'onda sono responsabili di molte cose che vediamo nell'atmosfera come il colore blu del cielo e le nuvole bianche.

La trasmissione è un'altra via di radiazione solare. Si verifica quando sia l'energia a onde corte che a onda lunga attraversano l'atmosfera e l'acqua invece di disperdersi quando interagiscono con gas e altre particelle nell'atmosfera.

La rifrazione può anche verificarsi quando la radiazione solare entra nell'atmosfera. Questo percorso si verifica quando l'energia si sposta da un tipo di spazio a un altro, ad esempio dall'aria all'acqua. Quando l'energia si sposta da questi spazi, cambia la sua velocità e direzione quando reagisce con le particelle presenti lì. Lo spostamento di direzione spesso fa sì che l'energia si pieghi e rilasci i vari colori della luce al suo interno, simile a ciò che accade quando la luce passa attraverso un cristallo o un prisma.

L'assorbimento è il quarto tipo di percorso di radiazione solare ed è la conversione di energia da una forma all'altra. Ad esempio, quando la radiazione solare viene assorbita dall'acqua, la sua energia si sposta sull'acqua e aumenta la sua temperatura. Questo è comune per tutte le superfici che assorbono tutto dalla foglia di un albero all'asfalto.

Il percorso finale della radiazione solare è un riflesso. Questo è quando una porzione di energia rimbalza direttamente nello spazio senza essere assorbita, rifratta, trasmessa o dispersa. Un termine importante da ricordare quando si studia la radiazione solare e la riflessione è albedo.

albedo

Albedo è definito come la qualità riflettente di una superficie. È espresso come percentuale di insolazione riflessa rispetto all'insolazione in entrata e lo zero percento è l'assorbimento totale mentre il 100% è la riflessione totale.

In termini di colori visibili, i colori più scuri hanno un albedo inferiore, cioè assorbono più insolazione, mentre i colori più chiari hanno un "albedo alto" o tassi di riflessione più elevati. Ad esempio, la neve riflette l'85-90% dell'insolazione, mentre l'asfalto riflette solo il 5-10%.

L'angolo del sole influisce anche sul valore dell'albedo e gli angoli più bassi del sole creano una maggiore riflessione perché l'energia proveniente da un angolo basso del sole non è forte come quella che arriva da un alto angolo del sole. Inoltre, le superfici lisce hanno un albedo più alto mentre le superfici ruvide lo riducono.

Come la radiazione solare in generale, anche i valori di albedo variano in tutto il mondo con la latitudine, ma l'albedo medio della Terra è di circa il 31%. Per le superfici tra i tropici (da 23,5 ° N a 23,5 ° S) l'albedo medio è del 19-38%. Ai poli, può arrivare fino all'80% in alcune aree. Questo è il risultato dell'angolo più basso del sole presente ai poli ma anche della maggiore presenza di neve fresca, ghiaccio e acque lisce aperte - tutte le aree soggette ad alti livelli di riflettività.

Albedo, radiazione solare ed esseri umani

Oggi, l'albedo è una delle maggiori preoccupazioni per gli umani di tutto il mondo. Mentre le attività industriali aumentano l'inquinamento atmosferico, l'atmosfera stessa sta diventando più riflessiva perché ci sono più aerosol per riflettere l'insolazione. Inoltre, l'albedo basso delle città più grandi del mondo a volte crea isole di calore urbano che incidono sia sulla pianificazione della città che sul consumo di energia.

Anche la radiazione solare sta trovando posto nei nuovi piani per l'energia rinnovabile, in particolare i pannelli solari per l'elettricità e i tubi neri per il riscaldamento dell'acqua. I colori scuri di questi articoli hanno bassi albedos e quindi assorbono quasi tutta la radiazione solare che li colpisce, rendendoli strumenti efficienti per sfruttare l'energia del sole in tutto il mondo.