Inhoud
De atmosfeer wordt verwarmd door verschillende complexe processen, maar de bron van bijna alle atmosferische verwarming is de zon. Lokaal kan lucht worden verwarmd door processen die niet rechtstreeks afhankelijk zijn van de zon, zoals vulkaanuitbarstingen, blikseminslag, bosbranden of menselijke activiteit, zoals energieopwekking en zware industrie, maar deze warmtebronnen zijn onbeduidend in vergelijking met zonnestraling.
De zon
De zon straalt energie in alle richtingen uit in de vorm van warmte, licht en straling. Deze energie is in staat om objecten over ongelooflijke afstanden te verwarmen. Zonneverwarming treedt op wanneer zonnestraling een molecuul van een bepaald materiaal raakt en wordt geabsorbeerd. Zonnestraling raakt reflecterende materialen en reflecteert het zonder veel warmte te absorberen. Doorzichtige materialen laten zonnestraling door zonder dat warmte wordt uitgewisseld.
De atmosfeer
De aardatmosfeer is reflecterend of transparant, afhankelijk van de golflengte van de straling die het tegenkomt. Als gevolg hiervan ontvangt de atmosfeer weinig directe warmte van zonnestraling. Zonne-energie wordt ofwel teruggekaatst in de ruimte of mag erdoorheen passeren zonder dat haar energie wordt geabsorbeerd. Meer energie wordt gereflecteerd door wolken en chemische verbindingen, zoals ozon. Slechts ongeveer 54 procent van de energie van de zon gaat door de atmosfeer om het oppervlak te bereiken.
De aarde
Zodra zonnestraling het aardoppervlak bereikt, absorbeert de grond en waterlichamen bijna alles. Slechts ongeveer 4 procent wordt teruggekaatst in de ruimte. Door zonne-energie te absorberen, worden deze oppervlakken warm. Warme objecten beginnen langgolvige infraroodstraling uit te stralen. Zonder de atmosfeer zou deze energie de ruimte in stralen.
Het broeikas effect
Vanwege de chemische samenstelling van de aardatmosfeer, komt de meeste infraroodstraling van het warme oppervlak nooit in de ruimte. In plaats daarvan wordt de straling gereflecteerd of geabsorbeerd door verbindingen die bekend staan als broeikasgassen. Wanneer deze verbindingen de infrarode straling van het oppervlak absorberen, warmt de atmosfeer op. De naar de aarde teruggekaatste energie verwarmt het oppervlak verder, waardoor de aarde meer infraroodstraling uitzendt. Dit creëert een cyclus die de atmosfeer en het oppervlak warm houdt.