El sol proporciona energía para casi todo lo que sucede en la Tierra. Los científicos del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial lo expresaron claramente: "La radiación solar impulsa la dinámica de la circulación, la química y las interacciones complejas y estrechamente acopladas entre los atmósfera, océanos, hielo y tierra que mantienen el medio ambiente terrestre como el hábitat de la humanidad ". Dicho de otra manera, casi todo lo que sucede en la atmósfera ocurre debido a la energía solar energía. Esto se puede demostrar con algunos ejemplos específicos.
Vientos
La luz del sol golpea la Tierra más directamente en y cerca del ecuador. La energía solar extra absorbida allí calienta el aire, la tierra y el agua. El calor de la tierra y el agua se devuelve al aire, calentándolo aún más. El aire caliente sube. Algo tiene que ocupar su lugar, por lo que entra aire más fresco del norte y del sur. Eso crea un flujo de aire: un circuito desde el ecuador hacia arriba y dividiéndose hacia el norte y el sur, luego enfriándose y descendiendo hacia la superficie e invirtiendo la dirección para dirigirse nuevamente hacia el ecuador. Agregue los efectos de la rotación de la Tierra y obtendrá vientos alisios, el flujo constante de aire a través de la superficie de la Tierra. Aunque los vientos son modificados por la rotación de la Tierra, es importante darse cuenta de que no son creados por la rotación de la Tierra. Sin energía solar no habría vientos alisios ni corrientes en chorro.
La ionosfera
Algunas longitudes de onda de la energía solar son lo suficientemente poderosas como para dividir moléculas. Lo hacen dando tanta energía a un electrón que sale disparado directamente de la molécula. Ese es un proceso llamado ionización, y los átomos cargados positivamente que quedan se llaman iones. En la atmósfera superior, a 80 kilómetros (50 millas) sobre la superficie, las moléculas de oxígeno absorben longitudes de onda ultravioleta: longitudes de onda de radiación solar entre 120 y 180 nanómetros (mil millonésimas de un metro). Debido a que la luz solar crea iones a esa altitud, esa capa de la atmósfera se llama ionosfera. La luz solar afecta la atmósfera de la Tierra, pero un efecto secundario es que la atmósfera absorbe esta peligrosa radiación ultravioleta.
La capa de ozono
Aproximadamente a 25 kilómetros (15 millas) sobre la superficie, la atmósfera es mucho más densa que en la ionosfera. Aquí está la mayor densidad de moléculas de ozono. Las moléculas de oxígeno regulares están formadas por dos átomos de oxígeno; el ozono está formado por tres átomos de oxígeno. La ionosfera absorbe el ultravioleta de 120 a 180 nanómetros, el ozono debajo absorbe la radiación ultravioleta de 180 a 340 nanómetros. Existe un equilibrio natural porque la luz ultravioleta divide una molécula de ozono en una molécula de oxígeno de dos átomos y un solo átomo de oxígeno; pero cuando un solo átomo choca contra otra molécula de oxígeno, la luz ultravioleta los ayuda a unirse para formar una nueva molécula de oxígeno. Una vez más, una feliz coincidencia es que la fotoquímica que tiene lugar en la capa de ozono absorbe mucha radiación ultravioleta que de otro modo llegaría a la Tierra y crearía un peligro para los organismos vivos.
Agua y clima
Otro componente crítico de la atmósfera es el vapor de agua. El vapor de agua transporta el calor más fácilmente que los gases, por lo que la circulación del vapor de agua es de vital importancia para el clima. También es de vital importancia para la vida en la Tierra, ya que el agua de los océanos se calienta con la luz solar para elevarse a la atmósfera donde los vientos la soplan sobre la tierra. Cuando el agua se enfría, vuelve a la superficie en forma de lluvia. El movimiento de los frentes de tormenta es en gran parte el resultado de colisiones entre masas de aire con diferente contenido de agua. Por lo tanto, cada ráfaga de viento, cada tormenta que haya visto, cada tornado y huracán fue impulsado por energía solar.
