Kaip saulės energija veikia Žemės atmosferą

Saulė suteikia energijos beveik viskam, kas vyksta Žemėje. Atmosferos ir kosmoso fizikos laboratorijos mokslininkai aiškiai pasakė: „Saulės spinduliuotė suteikia sudėtingą ir glaudžiai susijungusią cirkuliacijos dinamiką, chemiją ir sąveiką tarp atmosfera, vandenynai, ledas ir žemė, palaikantys sausumos aplinką kaip žmonijos buveinę. "Kitaip tariant, beveik viskas, kas vyksta atmosferoje, vyksta dėl saulės energijos. Tai galima parodyti keliais konkrečiais pavyzdžiais.

Saulės šviesa tiesiai į Žemę patenka ties pusiauju ir šalia jo. Ten absorbuojama papildoma saulės energija šildo orą, žemę ir vandenį. Šiluma iš žemės ir vanduo vėl siunčiama į orą, dar labiau ją šildant. Karštas oras pakyla. Kažkas turi užimti savo vietą, todėl veržiasi šaltesnis oras iš šiaurės ir pietų. Tai sukuria oro srautą - grandinę iš pusiaujo į viršų ir padalija į šiaurę ir pietus, tada atvėsina ir vėl nukrenta žemyn į paviršių ir keičiasi kryptimi, kad vėl eitų pusiaujo link. Pridėjus Žemės sukimosi efektus, gaunasi prekybos vėjai - nuolatinis oro srautas per Žemės paviršių. Nors vėjus modifikuoja Žemės sukimasis, svarbu suvokti, kad jie nėra sukurti dėl Žemės sukimosi. Be saulės energijos nebūtų prekybos vėjų ar reaktyvinių srautų.

Kai kurie saulės energijos bangos yra pakankamai galingi, kad padalintų molekules. Jie tai daro duodami tiek daug energijos elektronui, kad jis iššaudytų tiesiai iš molekulės. Tai procesas, vadinamas jonizacija, o likę teigiamai įkrauti atomai vadinami jonais. Viršutinėje atmosferoje, 80 kilometrų (50 mylių) virš paviršiaus, absorbuoja deguonies molekulės ultravioletinių bangų ilgiai - saulės spinduliuotės bangos ilgiai tarp 120 ir 180 nanometrų (milijardinės metras). Kadangi saulės spinduliai tame aukštyje sukuria jonus, tas atmosferos sluoksnis vadinamas jonosfera. Saulės šviesa veikia Žemės atmosferą, tačiau šalutinis poveikis yra tas, kad atmosfera sugeria šią pavojingą ultravioletinę spinduliuotę.

Apie 25 kilometrus (15 mylių) virš paviršiaus atmosfera yra daug tankesnė nei jonosferoje. Čia yra didžiausias ozono molekulių tankis. Reguliarios deguonies molekulės yra pagamintos iš dviejų deguonies atomų; ozonas gaminamas iš trijų deguonies atomų. Jonosfera sugeria nuo 120 iki 180 nanometrų ultravioletinius spindulius, o apačioje esantis ozonas sugeria ultravioletinę spinduliuotę nuo 180 iki 340 nanometrų. Yra natūrali pusiausvyra, nes ultravioletinė šviesa padalija ozono molekulę į dviejų atomų deguonies molekulę ir į vieną deguonies atomą; bet kai vienas atomas atsitrenkia į kitą deguonies molekulę, ultravioletiniai spinduliai padeda jiems susijungti ir sukurti naują deguonies molekulę. Vėlgi, laimingas sutapimas yra tas, kad fotochemija, vykstanti ties ozono sluoksniu, sugeria daug ultravioletinių spindulių, kurie kitaip patektų į Žemę ir sukeltų pavojų gyviems organizmams.

Kitas kritinis atmosferos komponentas yra vandens garai. Vandens garai lengviau perneša šilumą nei dujos, todėl oro garams vandens garų cirkuliacija yra labai svarbi. Tai taip pat labai svarbu gyvybei Žemėje, nes vandenynų vandenis kaitina saulės spinduliai, kad pakiltų į atmosferą, kur vėjai pučia jį virš žemės. Vandeniui atvėsus, jis grįžta į paviršių kaip lietus. Audros frontų judėjimas iš esmės yra susidūrimų tarp oro masių, turinčių skirtingą vandens kiekį, susidūrimas. Todėl kiekvieną vėjo gūsį, kiekvieną jūsų matytą audrą, kiekvieną tornadą ir uraganą varė saulės energija.