promieniowanie w atmosferze ziemskiej

promieniowanie w atmosferze ziemskiej,

promieniowanie elektromagnetyczne występujące w atmosferze ziemskiej;

gł. źródłami tego promieniowania są: Słońce, powierzchnia Ziemi i sama atmosfera. Promieniowanie słoneczne docierające do górnych warstw atmosfery to gł. krótkofalowe promieniowanie elektromagnetyczne o dł. fali 0,1–4 µm (9% przypada na nadfiolet, 45% na promieniowanie widzialne, 46% na podczerwień). Promieniowanie o dł. fali mniejszej od 0,1 µm i większej od 4 µm, a także promieniowanie korpuskularne stanowi ok. 1% promieniowania wysyłanego przez tarczę słoneczną. Wielkością określającą promieniowanie jest jego natężenie, tj. ilość energii otrzymywanej w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni ustawioną prostopadle do kierunku padania promieni.Promieniowanie słoneczne przechodzące przez atmosferę ziemską ulega w niej pochłanianiu, odbiciu i rozpraszaniu. Ta część promieniowania, która dociera do powierzchni Ziemi bezpośrednio od tarczy słonecznej nosi nazwę promieniowania bezpośredniego. Do powierzchni Ziemi dociera również część promieniowania rozproszonego w atmosferze, a suma obu promieniowań stanowi promieniowanie całkowite. Promieniowanie padające na powierzchnię Ziemi jest przez nią w przeważającej części pochłaniane. Pozostała część jest odbijana w różnym stopniu, zależnie od rodzaju podłoża. Atmosfera pochłania średnio 15% promieniowania dochodzącego od Słońca, Ziemia — średnio 43%. W górnych warstwach atmosfery jest pochłaniane gł. promieniowanie nadfioletowe (przez cząsteczki ozonu O₃ i atomy tlenu O₂), w dolnych — gł. promieniowanie widzialne i podczerwone (przez cząsteczki pary wodnej i ditlenku węgla CO₂ oraz kropelki wody w chmurach i cząstki pyłów). Odbicie promieniowania w atmosferze następuje przede wszystkim od dużych w porównaniu z długością jego fali cząstek chmurowych, rozpraszanie natomiast zachodzi gł. na cząsteczkach gazu i cząstkach aerozolu atmosferycznego. Rozpraszanie promieniowania jest tym większe, im mniejsza jest długość fali i stąd niebieska barwa nieba, która jest barwą światła rozproszonego.

Energia promieniowania pochłoniętego przez Ziemię i atmosferę jest zamieniana na ciepło i z powrotem wypromieniowywana. Powierzchnia Ziemi promieniuje w przybliżeniu tak, jak ciało doskonale czarne o średniej temp. 15°C, emitując promieniowanie długofalowe w zakresie 4–80 µm (maksimum 10–12 µm). Promieniowanie to jest pochłaniane przez atmosferę, gł. przez cząsteczki pary wodnej (prawie w całym zakresie widma oprócz dł. 8,5–11 µm) i ditlenku węgla (najintensywniej w zakresie 13–17 µm), oraz w dużo mniejszym stopniu przez cząsteczki ozonu (gł. w pasmie 9,6 µm), a także przez chmury i pyły. Promieniowanie atmosfery to promieniowanie długofalowe skierowane bądź (w ok. 70%) w stronę Ziemi ( promieniowanie zwrotne), bądź w przestrzeń okołoziemską (w ok. 30%).

Atmosfera działa więc jak filtr, który w znacznym stopniu przepuszcza do powierzchni Ziemi krótkofalowe promieniowanie słoneczne, a zatrzymuje emitowane przez nią promieniowanie długofalowe. Powoduje to utrzymywanie średniej temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi na poziomie dużo wyższym (o ok. 30°C) niż miałoby to miejsce w przypadku nieobecności atmosfery. Ten efekt, związany z istnieniem atmosfery, nosi nazwę efektu cieplarnianego.

Do pomiaru natężenia promieniowania dochodzącego do atmosfery ziemskiej od Słońca oraz promieniowania opuszczającego atmosferę wykorzystuje się sztuczne satelity. Pomiary promieniowania przeprowadza się też na powierzchni Ziemi. Stosuje się m.in.: aktynometr, pyrgeometr, pyrheliometr, pyranometr, pyrradiometr). Badaniem p. w a.z. zajmuje się aktynometria.