כיצד האנרגיה הסולארית משפיעה על אווירת כדור הארץ

השמש מספקת אנרגיה כמעט לכל מה שקורה על כדור הארץ. מדענים במעבדה לפיזיקת אטמוספירה וחלל ניסחו זאת בצורה ברורה: "קרינת השמש מפעילה את הדינמיקה, הכימיה והאינטראקציה המורכבת והמצומדת היטב בין אווירה, אוקיינוסים, קרח ואדמה השומרים על הסביבה הארצית כבית הגידול של האנושות. "במילים אחרות, כמעט כל מה שקורה באטמוספירה קורה בגלל שמש אֵנֶרְגִיָה. ניתן להדגים זאת בעזרת כמה דוגמאות ספציפיות.

אור השמש פוגע בכדור הארץ ישירות ביותר בקו המשווה ובסמוך לו. האנרגיה הסולארית הנוספת הנספגת שם מחממת את האוויר, היבשה והמים. החום מהיבשה והמים נשלחים חזרה לאוויר ומחממים אותו עוד יותר. האוויר החם עולה. משהו צריך לתפוס את מקומו, אז אוויר קריר יותר מהצפון והדרום ממהר פנימה. זה יוצר זרימת אוויר - מעגל מקו המשווה כלפי מעלה ומתפצל לצפון ודרום, ואז מתקרר ונופל חזרה אל פני השטח והופך לכיוון לכיוון קו המשווה שוב. הוסף השפעות של סיבוב כדור הארץ ותקבל רוחות סחר - זרימת האוויר המתמדת על פני כדור הארץ. למרות שהרוחות משתנות על ידי סיבוב כדור הארץ, חשוב להבין שהם לא נוצרו על ידי סיבוב כדור הארץ. ללא אנרגיה סולארית לא היו רוחות סחר או זרמי סילון.

אורכי גל מסוימים של אנרגיית השמש חזקים מספיק בכדי לפצל מולקולות. הם עושים זאת על ידי מתן כל כך הרבה אנרגיה לאלקטרון שהוא יורה היישר מתוך המולקולה. זהו תהליך הנקרא יינון, והאטומים הטעונים באופן חיובי שנותרים מאחור נקראים יונים. באטמוספרה העליונה, 80 ק"מ (50 מייל) מעל לפני השטח, מולקולות חמצן סופגות אורכי גל אולטרה סגול - אורכי גל קרינת שמש שבין 120 ל -180 ננומטר (מיליארדי ים) מטר). מכיוון שאור השמש יוצר יונים בגובה זה, שכבת האטמוספירה הזו נקראת יונוספירה. אור השמש משפיע על האטמוספירה של כדור הארץ, אך תופעת לוואי היא שהאטמוספירה סופגת קרינה אולטרה סגולה מסוכנת זו.

כ -25 ק"מ מעל פני השטח האטמוספירה צפופה בהרבה מאשר ביונוספירה. הנה הצפיפות הגבוהה ביותר של מולקולות האוזון. מולקולות חמצן רגילות מיוצרות משני אטומי חמצן; האוזון עשוי משלושה אטומי חמצן. היונוספירה קולטת את האולטרה סגול של 120 עד 180 ננומטר, האוזון שמתחת סופג קרינה אולטרה סגולה בין 180 ל -340 ננומטר. יש איזון טבעי מכיוון שאור אולטרה סגול מפצל מולקולת אוזון למולקולת חמצן דו אטומית ולאטום חמצן יחיד; אך כאשר אטום בודד מתרסק על מולקולת חמצן אחרת, אור אולטרה סגול עוזר להם להצטרף וליצור מולקולת חמצן חדשה. שוב, צירוף מקרים משמח הוא שהפוטוכימיה המתרחשת בשכבת האוזון סופגת קרינה אולטרה סגולה שאחרת תגיע לכדור הארץ ותייצר סכנה לאורגניזמים חיים.

מרכיב קריטי נוסף באטמוספירה הוא אדי מים. אדי מים נושאים חום ביתר קלות מגזים, ולכן יש חשיבות קריטית למחזור מזג האוויר. זה גם בעל חשיבות קריטית לחיים על פני כדור הארץ, מכיוון שמים מהאוקיאנוסים מחוממים על ידי אור השמש כדי לעלות לאטמוספירה שבה הרוחות מפלחות אותם על פני האדמה. כשהמים מתקררים הם חוזרים לפני השטח כגשם. תנועת חזיתות הסערה היא במידה רבה תוצאה של התנגשויות בין המוני אוויר עם תכולת מים שונה. כל משב רוח, כל סערה שראיתם אי פעם, כל טורנדו והוריקן הונעו אפוא על ידי אנרגיה סולארית.