Radiação solar e o Albedo da Terra

Quase toda a energia que chega ao planeta Terra e conduz os vários eventos climáticos, correntes oceânicas e distribuição de ecossistemas se origina com o sol. Essa intensa radiação solar, como é conhecida na geografia física, se origina no núcleo do sol e é eventualmente enviado para a Terra após a convecção (o movimento vertical da energia) a afasta do sol testemunho. Demora aproximadamente oito minutos para que a radiação solar alcance a Terra depois de deixar a superfície do sol.

Uma vez que essa radiação solar chegue à Terra, sua energia é distribuída de maneira desigual pelo globo por latitude. Quando essa radiação entra na atmosfera da Terra, atinge perto do equador e desenvolve um excedente de energia. Como a radiação solar menos direta chega aos pólos, eles, por sua vez, desenvolvem um déficit de energia. Para manter a energia equilibrada na superfície da Terra, o excesso de energia das regiões equatoriais flui em direção aos pólos em um ciclo, para que a energia seja equilibrada em todo o mundo. Esse ciclo é chamado de balanço energético Terra-Atmosfera.

Uma vez que a atmosfera da Terra recebe radiação solar de ondas curtas, a energia é chamada de insolação. Essa insolação é a entrada de energia responsável por mover os vários sistemas da atmosfera terrestre, como o balanço energético descrito acima, mas também os eventos climáticos, correntes oceânicase outros ciclos da Terra.

A insolação pode ser direta ou difusa. Radiação direta é a radiação solar recebida pela superfície e / ou atmosfera da Terra que não foi alterada pela dispersão atmosférica. Radiação difusa é a radiação solar que foi modificada por espalhamento.

A dispersão em si é uma das cinco vias que a radiação solar pode seguir ao entrar na atmosfera. Ocorre quando a insolação é desviada e / ou redirecionada ao entrar na atmosfera por poeira, gás, gelo e vapor de água presentes lá. Se as ondas de energia tiverem um comprimento de onda menor, elas serão mais dispersas do que aquelas com comprimentos de onda mais longos. A dispersão e como ela reage com o tamanho do comprimento de onda são responsáveis ​​por muitas coisas que vemos na atmosfera, como a cor azul do céu e as nuvens brancas.

A transmissão é outra via de radiação solar. Ocorre quando a energia de ondas curtas e ondas longas passa pela atmosfera e pela água, em vez de se dispersar ao interagir com gases e outras partículas na atmosfera.

A refração também pode ocorrer quando a radiação solar entra na atmosfera. Esse caminho acontece quando a energia se move de um tipo de espaço para outro, como do ar para a água. À medida que a energia se move a partir desses espaços, ela muda sua velocidade e direção ao reagir com as partículas presentes lá. A mudança de direção geralmente faz com que a energia se dobre e libere as várias cores de luz dentro dela, semelhante ao que acontece quando a luz passa através de um cristal ou prisma.

A absorção é o quarto tipo de via de radiação solar e é a conversão de energia de uma forma para outra. Por exemplo, quando a radiação solar é absorvida pela água, sua energia muda para a água e aumenta sua temperatura. Isso é comum em superfícies que absorvem tudo da folha de uma árvore ao asfalto.

O caminho final da radiação solar é um reflexo. É quando uma porção de energia retorna diretamente ao espaço sem ser absorvida, refratada, transmitida ou dispersa. Um termo importante a ser lembrado ao estudar radiação solar e reflexão é albedo.

Albedo é definido como a qualidade reflexiva de uma superfície. É expressa como uma porcentagem de insolação refletida para insolação recebida e zero por cento é a absorção total, enquanto 100% é a reflexão total.

Em termos de cores visíveis, cores mais escuras têm um albedo mais baixo, ou seja, absorvem mais insolação, e cores mais claras têm um "albedo alto" ou taxas mais altas de reflexão. Por exemplo, a neve reflete 85-90% da insolação, enquanto o asfalto reflete apenas 5-10%.

O ângulo do sol também afeta o valor do albedo e os ângulos mais baixos do sol criam maior reflexão porque a energia proveniente de um ângulo baixo do sol não é tão forte quanto a que chega de um ângulo alto do sol. Além disso, superfícies lisas têm um albedo maior, enquanto superfícies ásperas o reduzem.

Como a radiação solar em geral, os valores de albedo também variam em todo o mundo com a latitude, mas o albedo médio da Terra é de cerca de 31%. Para superfícies entre os trópicos (23,5 ° N a 23,5 ° S), o albedo médio é de 19 a 38%. Nos pólos, pode chegar a 80% em algumas áreas. Isso é resultado do menor ângulo do sol presente nos pólos, mas também da maior presença de neve fresca, gelo e águas abertas e lisas - todas as áreas propensas a altos níveis de refletividade.

Hoje, o albedo é uma grande preocupação para os seres humanos em todo o mundo. À medida que as atividades industriais aumentam a poluição do ar, a própria atmosfera se torna mais reflexiva porque há mais aerossóis para refletir a insolação. Além disso, o baixo albedo das maiores cidades do mundo às vezes cria ilhas de calor urbano que afeta tanto planejamento urbano e consumo de energia.

A radiação solar também está encontrando seu lugar em novos planos de energia renovável - principalmente painéis solares para eletricidade e tubos pretos para aquecimento de água. As cores escuras desses itens têm baixos albedos e, portanto, absorvem quase toda a radiação solar que os atinge, tornando-os ferramentas eficientes para aproveitar a energia solar em todo o mundo.

Independentemente da eficiência do sol na geração de eletricidade, o estudo da radiação solar e do albedo é essencial para a compreensão dos ciclos climáticos da Terra, correntes oceânicas e locais de diferentes ecossistemas.