Bagaimana Bumi Menerima Panas dari Matahari?

Matahari memancarkan energi ke segala arah. Sebagian besar menghilang ke luar angkasa, tetapi sebagian kecil dari energi matahari yang mencapai Bumi cukup untuk memanaskan planet dan mendorong sistem cuaca global dengan menghangatkan atmosfer dan lautan. Keseimbangan halus antara jumlah panas yang diterima Bumi dari matahari dan panas yang dipancarkan Bumi kembali ke ruang angkasa memungkinkan planet ini untuk mempertahankan kehidupan.

Radiasi matahari diciptakan oleh reaksi fusi nuklir di inti matahari, yang menyebabkannya memancarkan sejumlah besar radiasi elektromagnetik, sebagian besar dalam bentuk cahaya tampak. Radiasi ini adalah energi yang memanaskan Bumi. Permukaan matahari memancarkan sekitar 63 juta watt energi per meter persegi. Pada saat energi mencapai Bumi, setelah menempuh jarak 150 juta kilometer, atau 93 juta mil, itu telah berkurang menjadi 1.370 watt per meter persegi di bagian atas atmosfer yang menghadap langsung ke matahari.

Radiasi elektromagnetik, termasuk cahaya tampak, radiasi infra merah, sinar ultraviolet dan sinar-X, dapat merambat melalui ruang hampa udara. Bentuk energi lain membutuhkan media fisik untuk bergerak. Misalnya, energi suara membutuhkan udara atau zat lain untuk ditransmisikan, dan energi gelombang lautan membutuhkan air. Energi matahari, bagaimanapun, dapat melakukan perjalanan dari matahari ke Bumi tanpa memerlukan zat fisik untuk mengirimkan energi. Fitur energi elektromagnetik ini memungkinkan Bumi untuk menerima energi matahari, termasuk panas.

Beberapa energi matahari yang tiba di Bumi memantul dari atmosfer dan awan dan kembali ke luar angkasa. Permukaan bumi menerima sekitar setengah dari radiasi matahari yang masuk. Energi matahari berbentuk panas dan cahaya tampak serta sinar ultraviolet, jenis energi yang menyebabkan sengatan matahari. Energi diserap oleh materi, termasuk udara, air, batu, bangunan, trotoar dan makhluk hidup, dan materi dipanaskan sebagai hasilnya. Bumi tidak panas secara merata, terutama karena beberapa daerah menerima lebih banyak radiasi matahari daripada yang lain. Perbedaan energi mendorong angin dan arus laut melintasi seluruh planet.

Jika Bumi terus-menerus menerima energi matahari tanpa kehilangan energi, itu akan terus tumbuh lebih panas. Bumi memancarkan panas kembali ke luar angkasa, mencegah planet dari panas berlebih. Jumlah panas yang dipancarkan kembali sensitif terhadap jenis gas di atmosfer; beberapa gas menyerap panas lebih efektif daripada yang lain dan mengganggu reradiasi. Salah satu gas tersebut adalah karbon dioksida. Saat konsentrasi karbon dioksida atmosfer meningkat, anggaran panas bumi berubah, dengan lebih banyak energi disimpan di atmosfer dan lebih sedikit panas yang memancar kembali ke luar angkasa, sebuah fenomena yang dikenal sebagai rumah kaca efek.