Kako sunčeva energija utječe na Zemljinu atmosferu

Sunce daje energiju za gotovo sve što se događa na Zemlji. Znanstvenici iz Laboratorija za fiziku atmosfere i svemira jasno su rekli: "Sunčevo zračenje pokreće složenu i čvrsto povezanu dinamiku cirkulacije, kemiju i interakcije među atmosfera, oceani, led i zemlja koji održavaju kopneni okoliš kao stanište čovječanstva. "Drugim riječima, gotovo sve što se događa u atmosferi događa se zbog sunčeve svjetlosti energije. To se može pokazati na nekim konkretnim primjerima.

Sunčeva svjetlost pogađa Zemlju izravno na i u blizini ekvatora. Dodatna sunčana energija koja se tamo apsorbira zagrijava zrak, zemlju i vodu. Toplina sa zemlje i voda vraćaju se u zrak, još više je zagrijavajući. Vrući zrak se diže. Nešto mora zauzeti svoje mjesto, pa navali hladniji zrak sa sjevera i juga. To stvara protok zraka - krug od ekvatora prema gore i dijeli se na sjever i jug, a zatim se hladi i spušta natrag na površinu i okreće smjer da bi se opet krenuo prema ekvatoru. Dodajte efekte rotacije Zemlje i dobit ćete pasat - stalni protok zraka preko Zemljine površine. Iako su vjetrovi modificirani Zemljinom rotacijom, važno je shvatiti da nisu stvoreni Zemljinom rotacijom. Bez sunčeve energije ne bi bilo pasata niti mlazeva.

Neke valne duljine sunčeve energije dovoljno su snažne da molekule razdvoje. To rade tako što daju toliko energije elektronu da on puca ravno iz molekule. To je proces koji se naziva ionizacija, a pozitivno nabijeni atomi koji su ostavljeni nazivaju se ioni. U gornjoj atmosferi, 80 kilometara (50 milja) iznad površine, molekule kisika apsorbiraju ultraljubičaste valne duljine - valne duljine sunčevog zračenja između 120 i 180 nanometara (milijarditi dijelovi metar). Budući da sunčeva svjetlost stvara ione na toj visini, taj se sloj atmosfere naziva ionosfera. Sunčeva svjetlost utječe na Zemljinu atmosferu, ali nuspojava je ta što atmosfera apsorbira ovo opasno ultraljubičasto zračenje.

Otprilike 25 kilometara (15 milja) iznad površine atmosfera je daleko gušća nego u ionosferi. Ovdje je najveća gustoća molekula ozona. Redovite molekule kisika izrađene su od dva atoma kisika; ozon se stvara od tri atoma kisika. Ionosfera apsorbira ultraljubičasto zračenje od 120 do 180 nanometara, a ozon ispod njega apsorbira ultraljubičasto zračenje od 180 do 340 nanometara. Postoji prirodna ravnoteža jer ultraljubičasto svjetlo dijeli molekulu ozona na dvoatomsku molekulu kisika i jedan atom kisika; ali kad se jedan atom sruši na drugu molekulu kisika, ultraljubičasto svjetlo pomaže im da se spoje i naprave novu molekulu kisika. Opet, sretna je slučajnost da fotokemija koja se odvija na ozonskom omotaču apsorbira mnogo ultraljubičastog zračenja koje bi inače dospjelo na Zemlju i stvorilo opasnost za žive organizme.

Sljedeća kritična komponenta atmosfere je vodena para. Vodena para lakše prenosi toplinu od plinova, pa je cirkulacija vodene pare od presudne važnosti za vrijeme. Također je od presudne važnosti za život na Zemlji, jer se voda iz oceana zagrijava sunčevom svjetlošću da bi se digla u atmosferu gdje je vjetrovi pušu nad kopnom. Kad se voda ohladi, vraća se na površinu kao kiša. Kretanje olujnih fronta u velikoj je mjeri rezultat sudara između zračnih masa s različitim sadržajem vode. Svaki nalet vjetra, svaka oluja koju ste ikada vidjeli, svaki tornado i uragan bili su zato pokretani solarnom energijom.