Radiasi Matahari dan Albedo Bumi

Hampir semua energi yang tiba di planet Bumi dan mengendalikan berbagai peristiwa cuaca, arus samudera, dan distribusi ekosistem berasal dari matahari. Radiasi matahari yang kuat ini seperti yang dikenal dalam geografi fisik berasal dari inti matahari akhirnya dikirim ke Bumi setelah konveksi (gerakan vertikal energi) memaksanya menjauh dari matahari inti. Diperlukan sekitar delapan menit untuk radiasi matahari untuk mencapai Bumi setelah meninggalkan permukaan matahari.

Begitu radiasi matahari ini tiba di Bumi, energinya didistribusikan secara tidak merata di seluruh dunia Garis Lintang. Ketika radiasi ini memasuki atmosfer Bumi, radiasi itu mengenai khatulistiwa dan mengembangkan surplus energi. Karena radiasi matahari kurang langsung tiba di kutub, mereka, pada gilirannya, mengembangkan defisit energi. Untuk menjaga keseimbangan energi di permukaan bumi, energi berlebih dari daerah khatulistiwa mengalir menuju kutub dalam satu siklus sehingga energi akan seimbang di seluruh dunia. Siklus ini disebut keseimbangan energi Bumi-Atmosfer.

Setelah atmosfer bumi menerima radiasi matahari gelombang pendek, energinya disebut insolasi. Insolasi ini adalah input energi yang bertanggung jawab untuk memindahkan berbagai sistem atmosfer-Bumi seperti keseimbangan energi yang dijelaskan di atas tetapi juga peristiwa cuaca, arus samudera, dan siklus Bumi lainnya.

Insolasi dapat langsung atau menyebar. Radiasi langsung adalah radiasi matahari yang diterima oleh permukaan dan / atau atmosfer Bumi yang belum diubah oleh hamburan atmosfer. Radiasi difusi adalah radiasi matahari yang telah dimodifikasi oleh hamburan.

Hamburan itu sendiri adalah satu dari lima jalur yang bisa diambil radiasi matahari ketika memasuki atmosfer. Ini terjadi ketika insolasi dibelokkan dan / atau dialihkan saat memasuki atmosfer dengan debu, gas, es, dan uap air hadir di sana. Jika gelombang energi memiliki panjang gelombang lebih pendek, mereka tersebar lebih banyak daripada yang memiliki panjang gelombang lebih panjang. Hamburan dan bagaimana bereaksi dengan ukuran panjang gelombang bertanggung jawab atas banyak hal yang kita lihat di atmosfer seperti warna biru langit dan awan putih.

Transmisi adalah jalur radiasi matahari lain. Ini terjadi ketika energi gelombang pendek dan gelombang panjang melewati atmosfer dan air bukannya hamburan ketika berinteraksi dengan gas dan partikel lain di atmosfer.

Refraksi juga dapat terjadi ketika radiasi matahari memasuki atmosfer. Jalur ini terjadi ketika energi bergerak dari satu jenis ruang ke yang lain, seperti dari udara ke air. Ketika energi bergerak dari ruang-ruang ini, ia mengubah kecepatan dan arahnya ketika bereaksi dengan partikel yang ada di sana. Pergeseran arah sering menyebabkan energi menekuk dan melepaskan berbagai warna cahaya di dalamnya, mirip dengan apa yang terjadi ketika cahaya melewati kristal atau prisma.

Penyerapan adalah tipe keempat dari jalur radiasi matahari dan merupakan konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Misalnya, ketika radiasi matahari diserap oleh air, energinya bergeser ke air dan menaikkan suhunya. Ini biasa terjadi pada semua permukaan yang menyerap dari daun pohon hingga aspal.

Jalur radiasi matahari terakhir adalah refleksi. Ini adalah ketika sebagian energi memantul langsung kembali ke ruang angkasa tanpa diserap, dibiaskan, ditransmisikan, atau dihamburkan. Istilah penting untuk diingat ketika mempelajari radiasi matahari dan refleksi adalah albedo.

Albedo didefinisikan sebagai kualitas reflektif suatu permukaan. Ini dinyatakan sebagai persentase dari insolasi yang direfleksikan ke insolasi yang masuk dan nol persen adalah penyerapan total sedangkan 100% adalah refleksi total.

Dalam hal warna yang terlihat, warna yang lebih gelap memiliki albedo yang lebih rendah, yaitu, mereka menyerap lebih banyak insolasi, dan warna yang lebih terang memiliki "albedo tinggi," atau tingkat refleksi yang lebih tinggi. Misalnya, salju mencerminkan 85-90% insolasi, sedangkan aspal hanya mencerminkan 5-10%.

Sudut matahari juga memengaruhi nilai albedo dan sudut matahari yang lebih rendah menciptakan pantulan yang lebih besar karena energi yang berasal dari sudut matahari yang rendah tidak sekuat yang berasal dari sudut matahari yang tinggi. Selain itu, permukaan halus memiliki albedo yang lebih tinggi sementara permukaan kasar menguranginya.

Seperti radiasi matahari pada umumnya, nilai-nilai albedo juga bervariasi di seluruh dunia dengan garis lintang tetapi rata-rata albedo bumi adalah sekitar 31%. Untuk permukaan di antara daerah tropis (23,5 ° N hingga 23,5 ° S), albedo rata-rata adalah 19-38%. Di kutub, bisa mencapai 80% di beberapa daerah. Ini adalah hasil dari sudut matahari yang lebih rendah hadir di kutub tetapi juga kehadiran lebih tinggi dari salju segar, es, dan air terbuka yang halus - semua daerah rentan terhadap tingkat reflektifitas yang tinggi.

Saat ini, Albedo adalah perhatian utama bagi manusia di seluruh dunia. Ketika aktivitas industri meningkatkan polusi udara, atmosfer itu sendiri menjadi lebih reflektif karena ada lebih banyak aerosol untuk mencerminkan insolasi. Selain itu, albedo rendah dari kota-kota terbesar di dunia terkadang tercipta pulau panas perkotaan yang berdampak keduanya Perencanaan kota dan konsumsi energi.

Radiasi matahari juga menemukan tempatnya dalam rencana baru untuk energi terbarukan - terutama panel surya untuk listrik dan tabung hitam untuk air pemanas. Warna gelap item ini memiliki albedo rendah dan karenanya menyerap hampir semua radiasi matahari yang menyerang mereka, menjadikannya alat yang efisien untuk memanfaatkan tenaga matahari di seluruh dunia.

Terlepas dari efisiensi matahari dalam pembangkit listrik, studi tentang radiasi matahari dan Albedo adalah sangat penting untuk memahami siklus cuaca bumi, arus laut, dan lokasi ekosistem yang berbeda.