Ako slnečná energia ovplyvňuje zemskú atmosféru

Slnko poskytuje energiu takmer pre všetko, čo sa deje na Zemi. Vedci z Laboratória pre fyziku atmosféry a vesmíru hovoria jasne: „Slnečné žiarenie poháňa komplexnú a úzko prepojenú dynamiku cirkulácie, chémiu a interakcie medzi atmosféra, oceány, ľad a zem, ktoré udržujú suchozemské prostredie ako biotop ľudstva. “Inými slovami, takmer všetko, čo sa deje v atmosfére, sa deje vďaka slnečnej energii. energie. To možno demonštrovať na niekoľkých konkrétnych príkladoch.

Slnečné svetlo dopadá na Zem najpriamejšie na a v blízkosti rovníka. Extra slnečná energia, ktorá sa tam absorbuje, ohrieva vzduch, pôdu a vodu. Teplo z pevniny a vody sa dostáva späť do vzduchu a ešte viac sa ohrieva. Horúci vzduch stúpa. Niečo musí zaujať svoje miesto, takže sa sem vrhne chladnejší vzduch zo severu a juhu. To vytvára prúdenie vzduchu - okruh od rovníka nahor a rozdeľujúci sa na sever a juh, potom sa ochladí a spadne späť na povrch a opačným smerom opäť smeruje k rovníku. Ak k tomu pridáte účinky zemskej rotácie, získate pasáty - neustále prúdenie vzduchu po zemskom povrchu. Aj keď sú vetry modifikované rotáciou Zeme, je potrebné si uvedomiť, že ich netvorí rotácia Zeme. Bez solárnej energie by neexistovali pasáty ani prúdové prúdy.

Niektoré vlnové dĺžky slnečnej energie sú dosť silné na to, aby rozdelili molekuly od seba. Robia to tak, že dávajú toľko energie elektrónu, že vystrelí priamo z molekuly. Toto je proces nazývaný ionizácia a kladne nabité atómy, ktoré po sebe zostávajú, sa nazývajú ióny. V horných vrstvách atmosféry, 80 kilometrov nad povrchom, molekuly kyslíka absorbujú ultrafialové vlnové dĺžky - vlnové dĺžky slnečného žiarenia medzi 120 a 180 nanometrami (miliardy promile) meter). Pretože slnečné svetlo vytvára v tejto nadmorskej výške ióny, táto vrstva atmosféry sa nazýva ionosféra. Slnečné svetlo ovplyvňuje zemskú atmosféru, ale vedľajším účinkom je, že atmosféra absorbuje toto nebezpečné ultrafialové žiarenie.

Asi 25 kilometrov nad povrchom je atmosféra oveľa hustejšia ako v ionosfére. Tu je najvyššia hustota molekúl ozónu. Pravidelné molekuly kyslíka sú vyrobené z dvoch atómov kyslíka; ozón sa vyrába z troch atómov kyslíka. Ionosféra absorbuje ultrafialové žiarenie od 120 do 180 nanometrov, ozón pod ním ultrafialové žiarenie od 180 do 340 nanometrov. Existuje prirodzená rovnováha, pretože ultrafialové svetlo štiepi molekulu ozónu na dvojatómovú molekulu kyslíka a jeden atóm kyslíka; ale keď jeden atóm spadne do inej molekuly kyslíka, ultrafialové svetlo im pomôže spojiť sa a vytvoriť novú molekulu kyslíka. Ďalšou šťastnou zhodou okolností je, že fotochémia prebiehajúca v ozónovej vrstve absorbuje veľa ultrafialového žiarenia, ktoré by sa inak dostalo na Zem a spôsobilo nebezpečenstvo pre živé organizmy.

Ďalšou kritickou zložkou atmosféry je vodná para. Vodná para prenáša teplo ľahšie ako plyny, takže cirkulácia vodnej pary má pre počasie rozhodujúci význam. Pre život na Zemi má tiež zásadný význam, pretože voda z oceánov je ohrievaná slnečným žiarením, aby vystúpila do atmosféry, kde ju vanú vetry nad zemou. Keď sa voda ochladí, vráti sa na povrch ako dážď. Pohyb búrkových frontov je do značnej miery výsledkom zrážok medzi vzdušnými masami s rôznym obsahom vody. Každý nárazový vietor, každá búrka, ktorú ste kedy videli, každé tornádo a hurikán boli preto poháňané slnečnou energiou.