Πώς λαμβάνει η Γη θερμότητα από τον Ήλιο;

Ο ήλιος εκπέμπει ενέργεια προς όλες τις κατευθύνσεις. Το μεγαλύτερο μέρος του διαλύεται στο διάστημα, αλλά το μικρό κλάσμα της ενέργειας του ήλιου που φτάνει στη Γη είναι αρκετό για να θερμάνει τον πλανήτη και να οδηγήσει το παγκόσμιο καιρικό σύστημα θερμαίνοντας την ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς. Η ευαίσθητη ισορροπία μεταξύ της ποσότητας θερμότητας που λαμβάνει η Γη από τον ήλιο και της θερμότητας που εκπέμπει η Γη στο διάστημα καθιστά δυνατό για τον πλανήτη να διατηρήσει τη ζωή.

Η ηλιακή ακτινοβολία δημιουργείται από αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του ήλιου, γεγονός που την αναγκάζει να εκπέμπει μεγάλη ποσότητα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, κυρίως με τη μορφή ορατού φωτός. Αυτή η ακτινοβολία είναι η ενέργεια που θερμαίνει τη Γη. Η επιφάνεια του ήλιου εκπέμπει περίπου 63 εκατομμύρια βατ ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο. Όταν η ενέργεια φτάσει στη Γη, αφού ταξιδέψει 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα ή 93 εκατομμύρια μίλια, έχει μειωθεί σε 1.370 watt ανά τετραγωνικό μέτρο στην κορυφή της ατμόσφαιρας που βλέπει απευθείας στον ήλιο.

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός, της υπέρυθρης ακτινοβολίας, του υπεριώδους φωτός και των ακτίνων Χ, μπορεί να ταξιδέψει μέσω του κενού του χώρου. Άλλες μορφές ενέργειας απαιτούν ένα φυσικό μέσο για να περάσει. Για παράδειγμα, η ηχητική ενέργεια χρειάζεται αέρα ή άλλη ουσία για μετάδοση και η κυματική ενέργεια των ωκεανών χρειάζεται νερό. Η ηλιακή ενέργεια, ωστόσο, μπορεί να ταξιδέψει από τον ήλιο στη Γη χωρίς την ανάγκη μιας φυσικής ουσίας να μεταδώσει την ενέργεια. Αυτό το χαρακτηριστικό της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας επιτρέπει στη Γη να λαμβάνει ηλιακή ενέργεια, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας.

Μερική από την ηλιακή ενέργεια που φτάνει στη Γη αναπηδά από την ατμόσφαιρα και τα σύννεφα και επιστρέφει στο διάστημα. Η επιφάνεια της Γης δέχεται περίπου το ήμισυ της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας. Η ηλιακή ενέργεια λαμβάνει τη μορφή θερμότητας και ορατού φωτός καθώς και υπεριώδεις ακτίνες, τον τύπο ενέργειας που προκαλεί ηλιακό έγκαυμα. Η ενέργεια απορροφάται από την ύλη, συμπεριλαμβανομένου του αέρα, του νερού, των πετρωμάτων, των κτιρίων, του πεζοδρομίου και των ζωντανών πραγμάτων και ως αποτέλεσμα η ύλη θερμαίνεται. Η Γη δεν θερμαίνεται ομοιόμορφα, κυρίως επειδή ορισμένες περιοχές δέχονται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία από άλλες. Οι διαφορές στην ενέργεια οδηγούν τους ανέμους και τα ωκεάνια ρεύματα σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Εάν η Γη λάμβανε συνεχώς ηλιακή ενέργεια χωρίς κανένα μέσο απώλειας ενέργειας, θα αυξανόταν συνεχώς πιο ζεστή. Η Γη εκπέμπει θερμότητα πίσω στο διάστημα, αποτρέποντας την υπερθέρμανση του πλανήτη. Η ποσότητα της ακτινοβολημένης θερμότητας είναι ευαίσθητη στον τύπο των αερίων στην ατμόσφαιρα. Μερικά αέρια απορροφούν θερμότητα πιο αποτελεσματικά από άλλα και παρεμβαίνουν στην ακτινοβολία. Ένα από αυτά τα αέρια είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Καθώς οι συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα αυξάνονται, ο προϋπολογισμός της θερμότητας της Γης αλλάζει, με περισσότερη ενέργεια αποθηκευμένο στην ατμόσφαιρα και λιγότερη θερμότητα που εκπέμπει πίσω στο διάστημα, ένα φαινόμενο γνωστό ως θερμοκήπιο αποτέλεσμα.