ما الذي يسبب تسخين الغلاف الجوي؟

يتم تسخين الغلاف الجوي من خلال العديد من العمليات المعقدة ، ولكن مصدر كل تسخين الغلاف الجوي تقريبًا هو الشمس. محليا ، قد يتم تسخين الهواء من خلال العمليات التي لا تعتمد بشكل مباشر على الشمس ، مثل الانفجارات البركانية ، والصواعق ، والغابات الحرائق أو النشاط البشري ، مثل توليد الطاقة والصناعة الثقيلة ، لكن مصادر الحرارة هذه تافهة مقارنة بالطاقة الشمسية إشعاع.

تشع الشمس الطاقة في جميع الاتجاهات على شكل حرارة وضوء وإشعاع. هذه الطاقة قادرة على تسخين الأشياء عبر مسافات لا تصدق. يحدث التسخين الشمسي عندما يصطدم الإشعاع الشمسي بجزيء من بعض المواد ويتم امتصاصه. يضرب الإشعاع الشمسي المواد العاكسة ويعكسها بعيدًا دون امتصاص الكثير من الحرارة. تسمح المواد الشفافة بمرور الإشعاع الشمسي دون تبادل الحرارة.

يكون الغلاف الجوي للأرض إما عاكسًا أو شفافًا ، اعتمادًا على الطول الموجي للإشعاع الذي يواجهه. نتيجة لذلك ، يتلقى الغلاف الجوي القليل من الحرارة المباشرة من الإشعاع الشمسي. إما أن تنعكس الطاقة الشمسية مرة أخرى في الفضاء أو يُسمح لها بالمرور دون امتصاص طاقتها. تنعكس الغيوم والمركبات الكيميائية ، مثل الأوزون ، على المزيد من الطاقة. يمر حوالي 54 في المائة فقط من طاقة الشمس عبر الغلاف الجوي لتصل إلى السطح.

بمجرد وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض ، تمتص الأرض والأجسام المائية كلها تقريبًا. ينعكس حوالي 4 بالمائة فقط في الفضاء. من خلال امتصاص الطاقة الشمسية ، تسخن هذه الأسطح. تبدأ الأجسام الدافئة في إشعاع الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة. بدون الغلاف الجوي ، ستشع هذه الطاقة في الفضاء.

نظرًا للتركيب الكيميائي للغلاف الجوي للأرض ، فإن معظم الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من السطح الدافئ لا تصل أبدًا إلى الفضاء. وبدلاً من ذلك ، ينعكس الإشعاع أو يمتص بواسطة مركبات تعرف باسم غازات الدفيئة. عندما تمتص هذه المركبات الأشعة تحت الحمراء من السطح ، ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي. تعمل الطاقة المنعكسة نحو الأرض على زيادة ارتفاع درجة حرارة السطح ، مما يؤدي إلى إصدار المزيد من الأشعة تحت الحمراء من الأرض. هذا يخلق دورة تحافظ على الغلاف الجوي والسطح دافئًا.