In che modo la Terra riceve calore dal Sole?

Il sole irradia energia in tutte le direzioni. La maggior parte di essa si dissipa nello spazio, ma la piccola frazione dell'energia solare che raggiunge la Terra è sufficiente per riscaldare il pianeta e guidare il sistema meteorologico globale riscaldando l'atmosfera e gli oceani. Il delicato equilibrio tra la quantità di calore che la Terra riceve dal sole e il calore che la Terra irradia nello spazio rende possibile al pianeta di sostenere la vita.

La radiazione solare è creata da reazioni di fusione nucleare nel nucleo del sole, che provoca l'emissione di una grande quantità di radiazioni elettromagnetiche, principalmente sotto forma di luce visibile. Questa radiazione è l'energia che riscalda la Terra. La superficie del sole emette circa 63 milioni di watt di energia per metro quadrato. Quando l'energia raggiunge la Terra, dopo aver percorso 150 milioni di chilometri, o 93 milioni di miglia, è diminuito a 1.370 watt per metro quadrato nella parte superiore dell'atmosfera di fronte al sole.

La radiazione elettromagnetica, inclusa la luce visibile, la radiazione infrarossa, la luce ultravioletta e i raggi X, può viaggiare attraverso il vuoto dello spazio. Altre forme di energia richiedono un supporto fisico per muoversi. Ad esempio, l'energia sonora ha bisogno di aria o di un'altra sostanza per essere trasmessa e l'energia delle onde degli oceani ha bisogno di acqua. L'energia solare, tuttavia, può viaggiare dal sole alla Terra senza la necessità di una sostanza fisica per trasmettere l'energia. Questa caratteristica dell'energia elettromagnetica consente alla Terra di ricevere energia solare, incluso il calore.

Parte dell'energia solare che arriva sulla Terra rimbalza sull'atmosfera e sulle nuvole e torna nello spazio. La superficie della Terra riceve circa la metà della radiazione solare in arrivo. L'energia solare assume la forma di calore e luce visibile così come i raggi ultravioletti, il tipo di energia che provoca le scottature. L'energia viene assorbita dalla materia, compresa l'aria, l'acqua, le rocce, gli edifici, i marciapiedi e gli esseri viventi, e di conseguenza la materia viene riscaldata. La Terra non si riscalda in modo uniforme, principalmente perché alcune aree ricevono più radiazione solare di altre. Le differenze di energia guidano i venti e le correnti oceaniche in tutto il pianeta.

Se la Terra ricevesse costantemente energia solare senza alcun mezzo per perdere energia, diventerebbe continuamente più calda. La Terra irradia calore nello spazio, impedendo il surriscaldamento del pianeta. La quantità di calore riirradiato è sensibile al tipo di gas nell'atmosfera; alcuni gas assorbono il calore in modo più efficace di altri e interferiscono con la riirradiazione. Uno di questi gas è l'anidride carbonica. All'aumentare delle concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica, il bilancio termico della Terra viene alterato, con più energia immagazzinato nell'atmosfera e meno calore irradiato nello spazio, un fenomeno noto come serra effetto.