Bagaimana Energi Matahari Mempengaruhi Atmosfer Bumi

Matahari menyediakan energi untuk hampir semua hal yang terjadi di Bumi. Para ilmuwan di Laboratory for Atmospheric and Space Physics menjelaskannya dengan jelas: "Radiasi matahari menggerakkan dinamika sirkulasi, kimia, dan interaksi yang kompleks dan erat di antara atmosfer, lautan, es, dan daratan yang memelihara lingkungan terestrial sebagai habitat manusia.” Dengan kata lain, hampir semua yang terjadi di atmosfer terjadi karena sinar matahari. energi. Ini dapat ditunjukkan dengan beberapa contoh spesifik.

Sinar matahari menyentuh bumi paling langsung di dan dekat khatulistiwa. Energi matahari ekstra yang diserap di sana memanaskan udara, tanah, dan air. Panas dari tanah dan air akan dikirim kembali ke udara, memanaskannya bahkan lebih. Udara panas naik. Sesuatu harus menggantikannya, sehingga udara yang lebih dingin dari utara dan selatan mengalir masuk. Itu menciptakan aliran udara -- sirkuit dari khatulistiwa ke atas dan membelah ke utara dan selatan, lalu mendingin dan jatuh kembali ke permukaan dan berbalik arah untuk menuju ke khatulistiwa lagi. Tambahkan efek rotasi bumi dan Anda mendapatkan angin perdagangan -- aliran udara yang konstan melintasi permukaan bumi. Meskipun angin dimodifikasi oleh rotasi Bumi, penting untuk disadari bahwa angin tidak diciptakan oleh rotasi Bumi. Tanpa energi matahari tidak akan ada angin perdagangan atau aliran jet.

Beberapa panjang gelombang energi matahari cukup kuat untuk memisahkan molekul. Mereka melakukan ini dengan memberikan begitu banyak energi ke elektron sehingga elektron itu langsung keluar dari molekul. Itu adalah proses yang disebut ionisasi, dan atom bermuatan positif yang tertinggal disebut ion. Di bagian atas atmosfer, 80 kilometer (50 mil) di atas permukaan, molekul oksigen menyerap panjang gelombang ultraviolet -- panjang gelombang radiasi matahari antara 120 dan 180 nanometer (sepersejuta satu meter). Karena sinar matahari menciptakan ion pada ketinggian itu, lapisan atmosfer itu disebut ionosfer. Sinar matahari mempengaruhi atmosfer bumi, tetapi efek sampingnya adalah atmosfer menyerap radiasi ultraviolet yang berbahaya ini.

Sekitar 25 kilometer (15 mil) di atas permukaan atmosfer jauh lebih padat daripada di ionosfer. Berikut adalah kepadatan tertinggi molekul ozon. Molekul oksigen biasa terbuat dari dua atom oksigen; ozon terbuat dari tiga atom oksigen. Ionosfer menyerap ultraviolet 120 hingga 180 nanometer, ozon di bawahnya menyerap radiasi ultraviolet dari 180 hingga 340 nanometer. Ada keseimbangan alami karena sinar ultraviolet membagi molekul ozon menjadi molekul oksigen dua atom dan atom oksigen tunggal; tetapi ketika satu atom menabrak molekul oksigen lain, sinar ultraviolet membantu mereka bergabung bersama untuk membuat molekul oksigen baru. Sekali lagi, kebetulan yang menyenangkan adalah bahwa fotokimia yang terjadi di lapisan ozon menyerap banyak radiasi ultraviolet yang seharusnya sampai ke Bumi dan menciptakan bahaya bagi organisme hidup.

Komponen penting lain dari atmosfer adalah uap air. Uap air membawa panas lebih mudah daripada gas, sehingga sirkulasi uap air sangat penting untuk cuaca. Ini juga sangat penting bagi kehidupan di Bumi, karena air dari lautan dipanaskan oleh sinar matahari untuk naik ke atmosfer di mana angin bertiup di atas daratan. Ketika air mendingin, ia kembali ke permukaan sebagai hujan. Pergerakan front badai sebagian besar merupakan hasil tumbukan antara massa udara dengan kadar air yang berbeda. Setiap hembusan angin, setiap badai yang pernah Anda lihat, setiap tornado dan badai karena itu didorong oleh energi matahari.