Absorpce slunečního záření

Při průchodu atmosférou dochází k zeslabení slunečního záření pohlcováním (absorpcí záření) nebo rozptylem (disperzí). Bezoblačná atmosféra absorbuje sluneční záření poměrně slabě, asi 15 – 20 % z jeho vstupujícího množství. Na absorpci se největší měrou podílí vodní pára v infračervené oblasti spektra a ozon v ultrafialové oblasti spektra.

Úhel dopadu paprsků na zemský povrch v různých ročních obdobích.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

Množství absorbované energie závisí na úhlu dopadajících paprsků. Maximální je pro kolmo dopadající záření. Důsledkem toho je střídání ročních období na Zemi. Během našeho léta je severní polokoule nejvíc přikloněna ke Slunci, ale nejvíce vzdálena od Slunce. Znamená to tedy, že vliv změny vzdálenosti Slunce – Země není tak výrazný jako vliv odklonu povrchu Země vzhledem ke slunečním paprskům. Podobně díky této závislosti vznikají i rampouchy. Na šikmou střechu dopadá sluneční záření pod menším úhlem (je proto intenzivnější) než na rovnou zem.

Zajímavost z astronomie:
Roční období se střídají i na jiných planetách, podmínkou je existence atmosféry. Roční období tam vypadají úplně jinak než na Zemi. Rytmus a intenzitu změny počasí na ostatních planetách určují rotace planety, oběžná dráha, vzdálenost od Slunce a sklon rotační osy. Na Saturnově měsíci Titanu v době jarních přeháněk, které mohou trvat i několik pozemských roků, prší metan. Se zimou na Marsu přichází sníh tvořený oxidem uhličitým. Na Merkuru se počasí téměř nemění – má velmi řídkou atmosféru a také pomalou rotaci.

Marsovská čepička.
Zdroj: www.nasa.gov.

Část slunečního záření, které dospěje až k povrchu je absorbováno tenkou horní vrstvou půdy nebo vody a mění se v teplo. Část se odráží a znovu se vrací do atmosféry. Množství odraženého záření závisí na vlastnostech povrchu. Poměr hodnoty odraženého záření k celkovému množství záření dopadajícího na daný povrch se nazývá albedo a udává se v procentech.

Albedo vodních ploch silně závisí na výšce Slunce nad obzorem (s klesající výškou Slunce albedo roste). Albedo oblaků je určeno jejich druhem, tloušťkou a úhlem osvětlení. Různá pohltivost povrchu Země způsobuje, že se místa zemského povrchu ohřívají nestejnoměrně. Vznikají tak výstupní proudy teplého vzduchu, které tvoří motor počasí. Poměr množství slunečního záření odraženého Zemí jako planetou do kosmického prostoru ku množství téhož záření vzstupujícího horní hranicí do zemské atmosféry se nazývá planetární albedo Země.

Záření absorbované zemským povrchem je zpět vyzařováno jako infračervené (tepelné) záření. Toto záření je částečně pohlcováno vodní parou a oxidem uhličitým a způsobuje ohřívání atmosféry (přibližně z 85 %, 15 % ohřívá atmosféru dopadající slunečí záření). Pohlcování tepla atmosférou závisí na obsahu vodní páry a oxidu uhličitého ve vzduchu a na oblačnosti.

K přenosu tepla z povrchu země do atmosféry dochází několika způsoby: konvekcí, turbulencí, radiací a latentním teplem z vodní páry. Přes den se zemský povrch ohřívá, od něho se ohřívá přilehlá vrstva vzduchu. Místa na povrchu země se ohřívají nerovnoměrně, a proto i přilehlé vzduchové vrstvy se neoteplují stejně. Protože má teplý vzduch menší hustotu, začně stoupat a na jeho místo se začne tlačit studený hustší vzduch. Proudění probíhá do výšek stovek až tisíců metrů nad zemským povrchem. Jako latentní teplo vodní páry označujeme energii, která se uvolní při kondenzaci nebo desublimaci.