Солнце излучает энергию во всех направлениях. Большая часть ее рассеивается в космос, но крошечной части солнечной энергии, которая достигает Земли, достаточно, чтобы нагреть планету и управлять глобальной погодной системой, нагревая атмосферу и океаны. Тонкий баланс между количеством тепла, которое Земля получает от Солнца, и теплом, которое Земля излучает обратно в космос, позволяет планете поддерживать жизнь.
Солнечная радиация
Солнечное излучение создается реакциями ядерного синтеза в ядре Солнца, в результате чего оно испускает большое количество электромагнитного излучения, в основном в виде видимого света. Это излучение - это энергия, которая нагревает Землю. Поверхность Солнца излучает около 63 миллионов ватт энергии на квадратный метр. К тому времени, когда энергия достигнет Земли, проехав 150 миллионов километров или 93 миллиона миль, она уменьшилась до 1370 ватт на квадратный метр в верхней части атмосферы, прямо обращенной к солнцу.
Передача энергии
Электромагнитное излучение, включая видимый свет, инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение и рентгеновские лучи, может распространяться через космический вакуум. Для других форм энергии требуется физический носитель. Например, для передачи звуковой энергии необходим воздух или другое вещество, а для волновой энергии океанов нужна вода. Однако солнечная энергия может перемещаться от Солнца к Земле без необходимости в физическом веществе для передачи энергии. Эта особенность электромагнитной энергии позволяет Земле получать солнечную энергию, в том числе тепло.
Нагрев Земли
Часть солнечной энергии, поступающей на Землю, отражается от атмосферы и облаков и возвращается обратно в космос. Поверхность Земли получает около половины приходящей солнечной радиации. Солнечная энергия принимает форму тепла и видимого света, а также ультрафиолетовых лучей, которые вызывают солнечные ожоги. Энергия поглощается материей, включая воздух, воду, камни, здания, тротуар и живые существа, и в результате вещество нагревается. Земля нагревается неравномерно, главным образом потому, что одни области получают больше солнечной радиации, чем другие. Разница в энергии движет ветрами и океанскими течениями по всей планете.
Переизлучение
Если бы Земля постоянно получала солнечную энергию без каких-либо средств ее потери, она бы постоянно становилась горячее. Земля излучает тепло обратно в космос, предотвращая перегрев планеты. Количество повторно излучаемого тепла зависит от типа газов в атмосфере; одни газы поглощают тепло более эффективно, чем другие, и мешают переизлучению. Один из этих газов - углекислый газ. По мере увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере изменяется тепловой баланс Земли с увеличением количества энергии. сохраняется в атмосфере и меньше тепла излучается обратно в космос, явление, известное как теплица эффект.