Droga światła i ciepła

Energia cieplna i świetlna ze Słońca

Ze Słońca do Ziemi dociera energia świetlna w pasmach: widzialnym, bliskim nadfiolecie i bliskiej podczerwieni, których długości są mierzone i obliczane w nanometrach (nm). Światło widzialne – 400-700 nm; bliski nadfiolet – 350-400 nm; bliska podczerwień – 700-1000 nm. Ponadto z naszej gwiazda w kierunku naszej planety przebiega energia cieplna, dla której ogólnie średnia wartość stałej słonecznej wynosi 1361 W/m2.

Energia świetlna i zarazem cieplna jednak nie dociera w całości do powierzchni Ziemi. Ultrafiolet dzieli się na trzy zakresy. UV-C – w zakresie 100-280 nm jest pochłaniana w całości w atmosferze, a ściślej przez gazy cieplarniane ozon w ozonosferze będącej częścią stratosfery. UV-B w zakresie 280-315 nm jest pochłaniany tam częściowo. Tu już część tego promieniowania dochodzi do powierzchni Ziemi. Promieniowanie UV-A w zakresie 315-380 nm już w 97 % dochodzi do powierzchni Ziemi.

Promieniowanie w paśmie widzialnym mające irradiancję 522 W/m2, też nie dochodzi w całości do powierzchni naszej planety. Duża część jego jest rozpraszana w chmurach, a część jego gdy już dojdzie do powierzchni naszego globu, to jest z powrotem odbijana w kosmos. To jest tak zwane albedo, które dla Ziemi wynosi 0,3. Najsilniejsze jest w obszarach polarnych, tam gdzie są białe lądolody i lód morski. A najsłabsze jest na powierzchni ciemnoniebieskich oceanów i mórz.

Energia cieplna i świetlna z Ziemi

Gdy na powierzchnię Ziemi pada promieniowanie widzialne (38,2 % całego zakresu promieniowania elektromagnetycznego Słońca) pod wpływem silnego impulsu emituje ona światło w podczerwieni o długości fal powyżej 1000 nm. Powierzchnia naszej planety ma wówczas irradiancję 417 W/m2. Wypromieniowywana energia termiczna naszej planety w zakresie fal w podczerwieni jest absorbowana przez gazy cieplarniane mające różne widma absorpcji.

Dla dwutlenku węgla pasmo absorpcji fal w podczerwieni częstotliwość wynosi ok. 700 okresów/cm. Dla metanu – ok. 1300 okresów/cm. Dla pary wodnej – ok. 100-150 i 1400-1450 okresów/cm. Dla ozonu jest to ok. 1000-1050 okresów/cm, akurat gdy dla pozostałych najważniejszych gazów cieplarnianych, w tymże widmie promieniowania jest okno atmosferyczne, które powoduje, że atmosfera jest przezroczysta, przez którą fale w podczerwieni uchodzą w kosmos.

Zaabsorbowane widmo światła w podczerwieni przez poszczególne gazy cieplarniane jest z powrotem reemitowane na wszystkie strony w atmosferze, w tym, w dużym zakresie ku powierzchni Ziemi. Im wyżej znajdują się gazy cieplarniane w troposferze, tym więcej promieniowania termicznego uchodzi w kosmos z chłodniejszych warstw atmosfery. Im niżej, tym więcej z nich wypromieniowywana jest ku powierzchni Ziemi.

Od co najmniej 1850 r. energii cieplnej zaczęło przybywać w nadmiarze. Od tamtej pory zaczęła mniej więcej rosnąć koncentracja gazów cieplarnianych zwiększając efekt cieplarniany poprzez coraz większe zatrzymywanie energii cieplnej w systemie klimatycznym, a coraz mniejsze jej uchodzenie w kosmos. To zjawisko właśnie nazywamy globalnym ociepleniem, które tak naprawdę zaczęło sen z powiek naukowcom spędzać gdzieś od 1950 r., gdy koncentracja gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla poważnie zaczęła wzrastać, a wraz z nią powoli zaczęła się wspinać w górę średnia temperatura powierzchni Ziemi.

Inne pomiary klimatologiczne

Od ok. 1977 r. naukowcy zwrócili uwagę na potencjalnie szybko rosnącą ilość energii cieplnej w oceanach, a od 1979 r. zaczęto po raz pierwszy dokonywać pomiarów satelitarnych, zwłaszcza lodu w Arktyce, na Grenlandii i na Antarktydzie.
Od 1992 r. jest mierzony satelitarnie poziom morza. A od 1999 r. ruszył projekt oceaniczny Argo, w którym automatyczne boje są zanurzane wpierw do 700 km, potem do dziś do 2000 km, a wkrótce mają być do 6000 km, które mierzą głównie temperaturę i zasolenie oceanów. Dzięki temu dowiadujemy się coraz więcej o najgłębszych i najbardziej pojemnych zbiornikach cieplnych w systemie klimatycznym Ziemi.

https://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Awiat%C5%82o_widzialne

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *