Воздействие Солнца на Землю

Солнечная радиация, которая не поглощается и не отражается атмосферой (например, облаками), достигает поверхности Земли. Земля поглощает большую часть энергии, достигающей ее поверхности, малая часть отражается.Всего около 70 % поступающей радиации поглощается атмосферой и поверхностью Земли, а около 30 % отражается обратно в космос и не нагревает поверхность. Земля излучает энергию на длинах волн намного длиннее, чем у Солнца, потому что она холоднее. Часть этого длинноволнового излучения поглощается парниковыми газами, которые затем излучают энергию во всех направлениях, в том числе вниз, задерживая тем самым тепло в атмосфере.

Без этого естественного парникового эффекта средняя температура поверхности Земли была бы негостеприимной -18°C (0°F) вместо 14°C (59°F), которые мы наблюдаем сегодня. Этот эффект усиливается за счет увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере из-за выбросов в результате деятельности человека, такой как сжигание ископаемого топлива. Основными долгоживущими парниковыми газами являются двуокись углерода (CO2), метан (CH4) и закись азота (N2O). Но действуют не только они.

Водяной пар

Водяной пар является наиболее распространенным парниковым газом. Он недолго остается в атмосфере, но играет ключевую роль в нашем климате, его изменчивости и изменении.

Озон

Озон в нижней части атмосферы действует как парниковый газ и является основным загрязнителем. Выше, в стратосфере, озоновый слой поглощает солнечное ультрафиолетовое излучение и влияет на то, сколько солнечного тепла излучается обратно в космос. Озоновый слой защищает нас от вредного воздействия чрезмерного ультрафиолетового излучения, которое может привести к солнечным ожогам, раку кожи и повреждению глаз.

Аэрозоли

Атмосфера также содержит мелкие взвешенные твердые и жидкие частицы. Аэрозоли – это мелкие частицы пыли, плавающие в атмосфере. Они возникают в основном в результате химических реакций между газообразными загрязнителями воздуха, поднимающимся песком или морскими брызгами, лесными пожарами, сельскохозяйственной и промышленной деятельностью и выхлопами автомобилей.

Аэрозоли влияют на многие аспекты здоровья человека и окружающей среды, что заметно в случае сильного смога или мглы.Аэрозоли влияют на климат Земли как напрямую, рассеивая и поглощая солнечный свет, так и косвенно, изменяя отражательную способность облаков. В целом аэрозоли оказывают охлаждающее воздействие на климат, что частично уравновешивает нагревающее действие парниковых газов. Однако при определенных обстоятельствах они могут вызвать дополнительный нагрев, например, в случае сажи в саже.

Газы и частицы пыли, выбрасываемые в атмосферу во время извержений вулканов, влияют на климат и охлаждают планету, затеняя поступающее солнечное излучение. Охлаждающий эффект иногда может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет.

Эффект альбедо

Альбедо — это способность поверхности отражать солнечный свет (солнечное излучение). Снег и лед имеют высокое альбедо — большая часть солнечного света, падающего на поверхности, покрытые снегом и льдом, отражается. Напротив, темные земные поверхности имеют низкое альбедо, поэтому они поглощают больше солнечного света. Таким образом, доля поверхности Земли, покрытая льдом и снегом, влияет на то, сколько солнечной радиации поглощается, нагревая планету, или отражается. Поэтому снег и лед, покрытые сажей от загрязнения, больше не отражают солнечный свет, а поглощают его, и поэтому таяние увеличивается.

Чем больше тает снега и льда в Арктике и Антарктике, тем темнее поверхности. Следовательно, обратная связь изменения климата в полярных регионах приводит к дальнейшему потеплению, усугубляя глобальное изменение климата.

Солнце и круговорот воды

Земля содержит около 1,4 млрд км3 воды. В океанах содержится 1,3 млрд км3, из которых 71 км3 приходится на пресную воду, из которых более двух третей находится в виде снега или льда.

Солнце играет ключевую роль в гидрологическом цикле, постоянно испаряя воду в атмосферу. Часть этой воды возвращается в виде дождя, снега и росы. Часть этих осадков быстро испаряется обратно в атмосферу. Некоторые впадают в озера и реки, чтобы начать путешествие обратно к морю. Некоторые проникают в почву, чтобы поддерживать грунтовые воды или влажность почвы.В естественных условиях подземные воды постепенно возвращаются в поверхностные воды и составляют основной источник надежного речного стока. Растения впитывают часть почвенной влаги и грунтовых вод в свои ткани, а часть выделяют в атмосферу в процессе транспирации. Гидрологический цикл перемещает огромное количество воды по земному шару, и все благодаря энергии солнца.

Всемирный день водных ресурсов, ежегодно отмечаемый 22 марта, акцентирует внимание на важности воды. Тема 2019 года — «Никого не оставить позади». Он адаптирует центральное обещание Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года о том, что по мере продвижения устойчивого развития все должны получать пользу.

Солнечная активность и космическая погода

В течение 11 лет активность Солнца возрастает и ослабевает по мере того, как линии магнитного поля, закрученные и запутанные внутри Солнца, периодически прорываются на поверхность. Эти прорывы производят солнечные пятна, которые вместе путешествуют по диску Солнца. Повышенная магнитная активность, связанная с солнечными пятнами, может привести к солнечным вспышкам, выбросам корональной массы и другим далеко идущим электромагнитным явлениям, которые подвергают опасности астронавтов и повреждают или разрушают спутники. Ряд национальных метеорологических служб разрабатывает систему прогнозирования космической погоды для решения этих задач.

«Космическая погода» обозначает физическое и феноменологическое состояние естественной космической среды, включая Солнце и межпланетную и планетарную среды. Связанная дисциплина направлена ​​на наблюдение, понимание и прогнозирование состояния Солнца, планетарной и межпланетной среды и их нарушений, уделяя особое внимание потенциальному воздействию этих нарушений на биологические и технологические системы.

Последствия космической погоды могут варьироваться от повреждения спутников, вызванного заряженными частицами, до нарушения работы электросетей на Земле во время геомагнитных бурь, отключения радиосвязи на трансполярных маршрутах самолетов или нарушения работы спутниковых систем позиционирования. Мониторинг, изучение и применение космической погоды становятся все более и более важными по мере расширения использования космоса в повседневной жизни для телекоммуникаций, наблюдения и навигации.

Северное сияние / Южное сияние

Aurora Borealis (Северное сияние) и Aurora Australis (Южное сияние) — единственное видимое проявление космической погоды. Энергия вездесущего солнечного ветра или выбросов корональной массы передается в земную систему и в конечном итоге приводит к возбуждению молекул кислорода и азота в верхних слоях атмосферы. Когда эти молекулы возвращаются к более низким энергетическим состояниям, они высвобождают свою энергию в виде света, аналогично тому, как работает неоновый свет.

Из-за формы собственного магнитного поля Земли полярное сияние появляется в виде двух овалов вокруг магнитных полюсов Земли. По мере усиления движущей геомагнитной бури эти овалы расширяются к экватору. Во время самых экстремальных геомагнитных бурь это может привести к тому, что полярное сияние будет видно почти во всем мире.

Быстрые факты

Облако пепла от извержения вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году — одного из крупнейших за последние 100 лет — обогнуло земной шар за 22 дня и вызвало глобальное похолодание не менее чем на 0,5–0,7 °C.

Печной ручей в Долине Смерти, Калифорния, является рекордсменом по самой высокой температуре воздуха, когда-либо измеренной: 56,7 ° C (134 ° F) 10 июля 1913 года.