La radiación solar y el albedo de la tierra

Casi toda la energía que llega al planeta Tierra y conduce los diversos eventos climáticos, las corrientes oceánicas y la distribución de los ecosistemas se origina con el sol. Esta intensa radiación solar, como se la conoce en la geografía física, se origina en el núcleo del sol y es finalmente enviado a la Tierra después de la convección (el movimiento vertical de energía) lo aleja del sol núcleo. La radiación solar tarda aproximadamente ocho minutos en llegar a la Tierra después de abandonar la superficie del sol.

Una vez que esta radiación solar llega a la Tierra, su energía se distribuye de manera desigual en todo el mundo por latitud. Cuando esta radiación ingresa a la atmósfera de la Tierra, golpea cerca del ecuador y desarrolla un excedente de energía. Debido a que llega menos radiación solar directa a los polos, a su vez, desarrollan un déficit de energía. Para mantener la energía equilibrada en la superficie de la Tierra, el exceso de energía de las regiones ecuatoriales fluye hacia los polos en un ciclo para que la energía se equilibre en todo el mundo. Este ciclo se llama balance energético de la Tierra y la Atmósfera.

Una vez que la atmósfera de la Tierra recibe radiación solar de onda corta, la energía se denomina insolación. Esta insolación es la entrada de energía responsable de mover los diversos sistemas de la Tierra-atmósfera, como el balance de energía descrito anteriormente, pero también los eventos climáticos, corrientes oceánicasy otros ciclos de la Tierra.

La insolación puede ser directa o difusa. La radiación directa es la radiación solar recibida por la superficie y / o atmósfera de la Tierra que no ha sido alterada por la dispersión atmosférica. La radiación difusa es radiación solar que ha sido modificada por dispersión.

La dispersión en sí es una de las cinco vías que la radiación solar puede tomar al ingresar a la atmósfera. Ocurre cuando la insolación es desviada y / o redirigida al ingresar a la atmósfera por el polvo, gas, hielo y vapor de agua presentes allí. Si las ondas de energía tienen una longitud de onda más corta, se dispersan más que aquellas con longitudes de onda más largas. La dispersión y cómo reacciona con el tamaño de la longitud de onda son responsables de muchas cosas que vemos en la atmósfera, como el color azul del cielo y las nubes blancas.

La transmisión es otra vía de radiación solar. Ocurre cuando la energía de onda corta y de onda larga pasa a través de la atmósfera y el agua en lugar de dispersarse cuando interactúa con gases y otras partículas en la atmósfera.

La refracción también puede ocurrir cuando la radiación solar ingresa a la atmósfera. Esta vía ocurre cuando la energía se mueve de un tipo de espacio a otro, como del aire al agua. A medida que la energía se mueve desde estos espacios, cambia su velocidad y dirección cuando reacciona con las partículas presentes allí. El cambio de dirección a menudo hace que la energía se doble y libere los diversos colores de luz dentro de ella, de forma similar a lo que sucede cuando la luz pasa a través de un cristal o prisma.

La absorción es el cuarto tipo de vía de radiación solar y es la conversión de energía de una forma a otra. Por ejemplo, cuando el agua absorbe la radiación solar, su energía se desplaza hacia el agua y aumenta su temperatura. Esto es común en todas las superficies absorbentes, desde la hoja de un árbol hasta el asfalto.

La vía final de radiación solar es un reflejo. Esto es cuando una porción de energía rebota directamente al espacio sin ser absorbida, refractada, transmitida o dispersada. Un término importante para recordar cuando se estudia la radiación solar y la reflexión es albedo.

Albedo se define como la calidad reflectante de una superficie. Se expresa como un porcentaje de la insolación reflejada a la insolación entrante y el cero por ciento es la absorción total, mientras que el 100% es la reflexión total.

En términos de colores visibles, los colores más oscuros tienen un albedo más bajo, es decir, absorben más insolación, y los colores más claros tienen un "albedo alto" o tasas de reflexión más altas. Por ejemplo, la nieve refleja el 85-90% de la insolación, mientras que el asfalto refleja solo el 5-10%.

El ángulo del sol también afecta el valor del albedo y los ángulos solares más bajos crean una mayor reflexión porque la energía proveniente de un ángulo solar bajo no es tan fuerte como la que proviene de un ángulo solar alto. Además, las superficies lisas tienen un albedo más alto, mientras que las superficies rugosas lo reducen.

Al igual que la radiación solar en general, los valores de albedo también varían en todo el mundo con la latitud, pero el albedo promedio de la Tierra es de alrededor del 31%. Para superficies entre los trópicos (23.5 ° N a 23.5 ° S) el albedo promedio es 19-38%. En los polos, puede alcanzar el 80% en algunas áreas. Este es el resultado del ángulo solar más bajo presente en los polos, pero también de la mayor presencia de nieve fresca, hielo y aguas abiertas suaves, todas las áreas propensas a altos niveles de reflectividad.

Hoy, el albedo es una preocupación importante para los humanos en todo el mundo. A medida que las actividades industriales aumentan la contaminación del aire, la propia atmósfera se vuelve más reflexiva porque hay más aerosoles para reflejar la insolación. Además, el bajo albedo de las ciudades más grandes del mundo a veces crea islas de calor urbano que impacta a ambos planificación de la ciudad y consumo de energía.

La radiación solar también está encontrando su lugar en los nuevos planes de energía renovable, especialmente los paneles solares para electricidad y los tubos negros para calentar agua. Los colores oscuros de estos elementos tienen bajos albedos y, por lo tanto, absorben casi toda la radiación solar que los golpea, lo que los convierte en herramientas eficientes para aprovechar la energía del sol en todo el mundo.

Sin embargo, independientemente de la eficiencia del sol en la generación de electricidad, el estudio de la radiación solar y el albedo es esencial para la comprensión de los ciclos climáticos de la Tierra, las corrientes oceánicas y las ubicaciones de los diferentes ecosistemas.