Inhoud
De zon straalt energie in alle richtingen uit. Het meeste verdwijnt in de ruimte, maar de kleine fractie van de zonne-energie die de aarde bereikt, is voldoende om de planeet te verwarmen en het wereldwijde weersysteem aan te drijven door de atmosfeer en de oceanen te verwarmen. Het delicate evenwicht tussen de hoeveelheid warmte die de aarde van de zon ontvangt en de warmte die de aarde terug de ruimte in straalt, maakt het voor de planeet mogelijk om het leven in stand te houden.
Zonnestraling
Zonnestraling wordt gecreëerd door kernfusiereacties in de kern van de zon, waardoor deze een grote hoeveelheid elektromagnetische straling uitzendt, meestal in de vorm van zichtbaar licht. Deze straling is de energie die de aarde verwarmt. Het oppervlak van de zon straalt ongeveer 63 miljoen watt energie per vierkante meter uit. Tegen de tijd dat de energie de aarde bereikt, na 150 miljoen kilometer of 93 miljoen mijl te hebben afgelegd, is deze afgenomen tot 1.370 watt per vierkante meter aan de top van de atmosfeer direct tegenover de zon.
Energieoverdracht
Elektromagnetische straling, inclusief zichtbaar licht, infraroodstraling, ultraviolet licht en röntgenstralen, kan door het vacuüm van de ruimte reizen. Andere vormen van energie vereisen een fysiek medium om doorheen te gaan. Voor geluidsenergie is bijvoorbeeld lucht of een andere substantie nodig om te worden overgedragen, en de golfenergie van de oceanen heeft water nodig. Zonne-energie kan echter van de zon naar de aarde reizen zonder dat er een fysieke substantie nodig is om de energie over te dragen.Deze eigenschap van elektromagnetische energie maakt het mogelijk voor de aarde om zonne-energie te ontvangen, inclusief warmte.
De aarde verwarmen
Een deel van de zonne-energie die op de aarde arriveert, stuitert van de atmosfeer en de wolken en terug in de ruimte. Het aardoppervlak ontvangt ongeveer de helft van de binnenkomende zonnestraling. De zonne-energie neemt de vorm aan van warmte en zichtbaar licht, evenals ultraviolette stralen, het type energie dat zonnebrand veroorzaakt. De energie wordt opgenomen door materie, waaronder lucht, water, rotsen, gebouwen, bestrating en levende wezens, en de materie wordt hierdoor verwarmd. De aarde warmt niet gelijkmatig op, voornamelijk omdat sommige gebieden meer zonnestraling ontvangen dan andere. De verschillen in energie drijven de winden en oceaanstromingen over de hele planeet aan.
terugstraling
Als de aarde constant zonne-energie zou ontvangen zonder enig middel om energie te verliezen, zou het voortdurend heter worden. De aarde straalt warmte terug de ruimte in, waardoor de planeet niet oververhit raakt. De hoeveelheid opnieuw uitgestraalde warmte is gevoelig voor het type gassen in de atmosfeer; sommige gassen absorberen warmte effectiever dan andere en interfereren met heruitstraling. Een van deze gassen is koolstofdioxide. Naarmate de concentraties koolstofdioxide in de atmosfeer toenemen, wordt het warmtebudget van de aarde gewijzigd, met meer energie opgeslagen in de atmosfeer en minder warmte die terug de ruimte in straalt, een verschijnsel dat bekend staat als het broeikaseffect.