מה גורם לחימום אטמוספרי?

האווירה מחוממת על ידי כמה תהליכים מורכבים, אך מקור כל החימום האטמוספרי הוא השמש. באופן מקומי, האוויר עשוי להיות מחומם על ידי תהליכים שאינם נשענים ישירות על השמש, כגון התפרצויות געש, מכת ברק, יער שריפות או פעילות אנושית, כגון ייצור חשמל ותעשייה כבדה, אך מקורות חום אלה אינם משמעותיים בהשוואה לשמש קְרִינָה.

השמש מקרינה אנרגיה לכל הכיוונים בצורה של חום, אור וקרינה. אנרגיה זו מסוגלת לחמם עצמים למרחקים מדהימים. חימום סולארי מתרחש כאשר קרינת השמש פוגעת במולקולה של חומר כלשהו ונספגת. קרינת שמש פוגעת בחומרים מחזירים ומשקפת אותה מבלי לספוג חום רב. חומרים שקופים מאפשרים לעבור את קרינת השמש מבלי להחליף חום.

האטמוספירה של כדור הארץ היא רפלקטיבית או שקופה, תלוי באורך הגל של הקרינה שהיא פוגשת. כתוצאה מכך, האטמוספירה מקבלת מעט חום ישיר מקרינת השמש. אנרגיית השמש משתקפת בחזרה לחלל או מותרת לעבור מבלי להיקלט באנרגיה שלה. יותר אנרגיה משתקפת על ידי עננים ותרכובות כימיות, כגון אוזון. רק כ -54% מאנרגיית השמש עוברת באטמוספירה כדי להגיע לפני השטח.

ברגע שקרינת השמש מגיעה לפני האדמה, האדמה וגופי המים סופגים כמעט את כל אלה. רק כ -4 אחוזים משתקפים בחזרה לחלל. על ידי ספיגת אנרגיה סולארית, משטחים אלה מתחממים. עצמים חמים מתחילים להקרין קרינת אינפרא-אדום גל ארוך. ללא האטמוספירה, אנרגיה זו תוקרן לחלל.

בשל ההרכב הכימי של האטמוספירה של כדור הארץ, רוב קרינת האינפרא-אדום הנפלטת על ידי המשטח החם לעולם אינה מגיעה לחלל. במקום זאת הקרינה משתקפת או נספגת על ידי תרכובות המכונות גזי חממה. כאשר תרכובות אלו סופגות את קרינת האינפרא אדום מעל פני השטח, האווירה מתחממת. האנרגיה המשתקפת חזרה לכיוון כדור הארץ מחממת את פני השטח עוד יותר, וגורמת לכדור הארץ לפלוט קרינה אינפרא אדומה יותר. זה יוצר מחזור השומר על האווירה ועל פני השטח.