Hvordan solenergi påvirker jordens atmosfære

Solen gir energi til nesten alt som skjer på jorden. Forskere ved laboratoriet for atmosfære- og romfysikk sa det tydelig: "Solstråling driver den komplekse og tett sammenkoblede sirkulasjonsdynamikken, kjemien og interaksjonen mellom atmosfære, hav, is og land som opprettholder det terrestriske miljøet som menneskehetens habitat. "Sagt på en annen måte, omtrent alt som skjer i atmosfæren skjer på grunn av sol energi. Dette kan demonstreres med noen spesifikke eksempler.

Sollys treffer jorden mest direkte ved og nær ekvator. Den ekstra solenergien som absorberes der, varmer opp luft, land og vann. Varme fra land og vann sendes opp igjen i luften, og oppvarmer det enda mer. Den varme luften stiger. Noe må ta plass, så kjøligere luft fra nord og sør suser inn. Det skaper luftstrøm - en krets fra ekvator opp og splitting mot nord og sør, deretter avkjøling og faller ned til overflaten og reverserer retning for å gå mot ekvator igjen. Legg til effekter av jordens rotasjon, så får du passatvind - den konstante luftstrømmen over jordoverflaten. Selv om vindene er modifisert av jordens rotasjon, er det viktig å innse at de ikke er skapt av jordens rotasjon. Uten solenergi ville det ikke være passatvind eller jetstrømmer.

Noen bølgelengder av solenergi er kraftige nok til å dele molekyler fra hverandre. De gjør dette ved å gi så mye energi til et elektron at det skyter rett ut av molekylet. Det er en prosess som kalles ionisering, og de positivt ladede atomene som blir etterlatt kalles ioner. I den øvre atmosfæren, 80 kilometer (50 miles) over overflaten, absorberer oksygenmolekyler ultrafiolette bølgelengder - solstrålingsbølgelengder mellom 120 og 180 nanometer (milliarddeler av en meter). Fordi sollys skaper ioner i den høyden, kalles det laget av atmosfæren ionosfæren. Sollys påvirker jordens atmosfære, men en bivirkning er at atmosfæren absorberer denne farlige ultrafiolette strålingen.

Omtrent 25 kilometer over overflaten er atmosfæren langt tettere enn i ionosfæren. Her er den høyeste tettheten av ozonmolekyler. Vanlige oksygenmolekyler er laget av to oksygenatomer; ozon er laget av tre oksygenatomer. Ionosfæren absorberer ultrafiolett 120 til 180 nanometer, ozon under absorberer ultrafiolett stråling fra 180 til 340 nanometer. Det er en naturlig balanse fordi ultrafiolett lys deler et ozonmolekyl i et to-atom oksygenmolekyl og et enkelt oksygenatom; men når et enkelt atom krasjer inn i et annet oksygenmolekyl, hjelper ultrafiolett lys dem med å bli sammen for å lage et nytt oksygenmolekyl. Igjen, et lykkelig tilfeldighet er at fotokjemi som foregår ved ozonlaget absorberer mye ultrafiolett stråling som ellers ville gjort det til jorden og skapt en fare for levende organismer.

En annen kritisk komponent i atmosfæren er vanndamp. Vanndamp bærer varme lettere enn gasser, så sirkulasjonen av vanndamp er av avgjørende betydning for været. Det er også av avgjørende betydning for livet på jorden, ettersom vann fra havene varmes opp av sollys for å stige opp i atmosfæren der vindene blåser det over landet. Når vannet avkjøles, kommer det tilbake til overflaten som regn. Bevegelsen av stormfronter er i stor grad et resultat av kollisjoner mellom luftmasser med forskjellig vanninnhold. Hvert vindkast, hver storm du noensinne har sett, hver tornado og orkan ble derfor drevet av solenergi.