Содержание
Атмосфера нагревается несколькими сложными процессами, но источником почти всего атмосферного нагрева является солнце. Локально воздух может нагреваться с помощью процессов, которые не зависят непосредственно от солнца, таких как извержения вулканов, удары молнии, лесные пожары или деятельность человека, таких как производство электроэнергии и тяжелая промышленность, но эти источники тепла незначительны по сравнению с солнечной радиацией.
Солнце
Солнце излучает энергию во всех направлениях в виде тепла, света и излучения. Эта энергия способна нагревать объекты на невероятных расстояниях. Солнечный нагрев происходит, когда солнечное излучение попадает в молекулу какого-либо материала и поглощается. Солнечное излучение поражает светоотражающие материалы и отражает их, не поглощая много тепла. Прозрачные материалы позволяют солнечной радиации проходить без теплообмена.
Атмосфера
Атмосфера Земли является либо отражающей, либо прозрачной, в зависимости от длины волны встречаемого излучения. В результате атмосфера получает мало прямого тепла от солнечного излучения. Солнечная энергия либо отражается обратно в космос, либо пропускается без поглощения ее энергии. Больше энергии отражается облаками и химическими соединениями, такими как озон. Только около 54 процентов энергии солнца проходит через атмосферу, чтобы достичь поверхности.
Земля
Как только солнечная радиация достигает поверхности земли, земля и водоемы поглощают почти все это. Только около 4 процентов отражается обратно в космос. Поглощая солнечную энергию, эти поверхности нагреваются. Теплые объекты начинают излучать длинноволновое инфракрасное излучение. Без атмосферы эта энергия вышла бы в космос.
Парниковый эффект
Из-за химического состава атмосферы Земли большая часть инфракрасного излучения, испускаемого теплой поверхностью, никогда не достигает космоса. Вместо этого излучение отражается или поглощается соединениями, известными как парниковые газы. Когда эти соединения поглощают инфракрасное излучение от поверхности, атмосфера нагревается. Энергия, отраженная назад к Земле, еще больше нагревает поверхность, заставляя Землю излучать больше инфракрасного излучения. Это создает цикл, который сохраняет атмосферу и поверхность теплой.