Kuinka maa vastaanottaa lämpöä auringosta?

Aurinko säteilee energiaa kaikkiin suuntiin. Suurin osa siitä haihtuu avaruuteen, mutta pieni osa aurinkoenergiasta, joka saavuttaa Maan, riittää lämmittämään planeettaa ja ajamaan maailmanlaajuista sääjärjestelmää lämmittämällä ilmakehää ja valtameriä. Herkkä tasapaino maapallon auringolta saaman lämmön määrän ja maapallon takaisin avaruuteen säteilemän lämmön välillä tekee planeetasta mahdolliseksi ylläpitää elämää.

Aurinkosäteily syntyy ydinfuusioreaktioista auringon ytimessä, mikä saa sen lähettämään suuren määrän sähkömagneettista säteilyä, lähinnä näkyvän valon muodossa. Tämä säteily on energia, joka lämmittää maapalloa. Auringon pinta tuottaa noin 63 miljoonaa wattia energiaa neliömetriä kohti. Siihen mennessä kun energia saavuttaa Maan, sen jälkeen kun se on matkustanut 150 miljoonaa kilometriä eli 93 miljoonaa mailia, se on laskenut 1 360 wattia neliömetriä kohti ilmakehän yläosassa suoraan aurinkoa kohti.

Sähkömagneettinen säteily, mukaan lukien näkyvä valo, infrapunasäteily, ultraviolettivalo ja röntgensäteet, voi kulkea avaruuden tyhjiön läpi. Muut energiamuodot edellyttävät fyysisen median liikkumista. Esimerkiksi äänienergia tarvitsee siirtoa varten ilmaa tai muuta ainetta, ja valtamerien aaltoenergia tarvitsee vettä. Aurinkoenergia voi kuitenkin kulkea auringosta maapallolle tarvitsematta fyysistä ainetta energian siirtämiseksi. Tämä sähkömagneettisen energian ominaisuus mahdollistaa maapallon vastaanottavan aurinkoenergiaa, lämpö mukaan lukien.

Osa maapallolle saapuvasta aurinkoenergiasta palautuu ilmakehästä ja pilvistä takaisin avaruuteen. Maan pinta vastaanottaa noin puolet tulevasta aurinkosäteilystä. Aurinkoenergia on muodoltaan lämpöä ja näkyvää valoa sekä ultraviolettisäteitä, joka on auringonpolttaman energian tyyppi. Aine absorboi energiaa, mukaan lukien ilma, vesi, kivet, rakennukset, jalkakäytävä ja elävät olennot, ja aine kuumenee seurauksena. Maapallo ei kuumene tasaisesti lähinnä siksi, että jotkut alueet saavat enemmän aurinkosäteilyä kuin toiset. Energiaerot ajavat tuulet ja merivirrat koko planeetalle.

Jos maapallo vastaanottaisi jatkuvasti aurinkoenergiaa ilman keinoja menettää energiaa, se lämpenisi jatkuvasti. Maapallo säteilee lämpöä takaisin avaruuteen estäen planeetan ylikuumenemisen. Säteilytetyn lämmön määrä on herkkä ilmakehän kaasutyypille; jotkut kaasut absorboivat lämpöä tehokkaammin kuin toiset ja häiritsevät säteilyä. Yksi näistä kaasuista on hiilidioksidi. Kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet kasvavat, maapallon lämpöbudjetti muuttuu enemmän energiaa käytettäessä varastoidaan ilmakehään ja vähemmän lämpöä säteilee takaisin avaruuteen, ilmiö tunnetaan kasvihuoneena vaikutus.