Kaj povzroča ogrevanje ozračja?

Ozračje segreva več zapletenih procesov, vir skoraj vseh atmosferskih ogrevanj pa je sonce. Lokalno se zrak lahko segreva s postopki, ki niso neposredno odvisni od sonca, kot so vulkanski izbruhi, udari strele, gozd požari ali človeška dejavnost, kot sta proizvodnja električne energije in težka industrija, vendar so ti viri toplote v primerjavi s sončno energijo nepomembni sevanje.

Sonce v vseh smereh oddaja energijo v obliki toplote, svetlobe in sevanja. Ta energija je sposobna ogrevati predmete na neverjetne razdalje. Sončno ogrevanje se zgodi, ko sončno sevanje udari v molekulo nekega materiala in se absorbira. Sončno sevanje zadene odsevne materiale in jih odbije, ne da bi absorbiralo veliko toplote. Prozorni materiali omogočajo prehod sončnega sevanja, ne da bi se toplota izmenjala.

Zemeljska atmosfera je odsevna ali prozorna, odvisno od valovne dolžine sevanja, na katero naleti. Posledično ozračje prejema malo neposredne toplote od sončnega sevanja. Sončna energija se bodisi odbije nazaj v vesolje bodisi pusti skozi, ne da bi bila njena energija absorbirana. Več energije odsevajo oblaki in kemične spojine, kot je ozon. Le približno 54 odstotkov sončne energije prehaja skozi ozračje, da pride na površje.

Ko sončno sevanje doseže zemeljsko površje, ga tla in vodna telesa absorbirajo skoraj vse. Le približno 4 odstotke se odbije nazaj v vesolje. Z absorpcijo sončne energije se te površine segrejejo. Topli predmeti začnejo oddajati dolgovalovno infrardeče sevanje. Brez ozračja bi ta energija izžarevala v vesolje.

Zaradi kemične sestave zemeljske atmosfere večina infrardečega sevanja, ki ga oddaja topla površina, nikoli ne doseže vesolja. Namesto tega sevanje odbijajo ali absorbirajo spojine, znane kot toplogredni plini. Ko te spojine absorbirajo infrardeče sevanje s površine, se ozračje segreje. Energija, ki se odbije nazaj proti zemlji, dodatno ogreje površino, zaradi česar zemlja oddaja več infrardečega sevanja. To ustvarja cikel, ki ohranja ozračje in površino tople.