Bức xạ mặt trời và suất phản chiếu của trái đất

Suất phản chiếu của trái đất là gì?

Gần như tất cả năng lượng đến trên hành tinh Trái đất và điều khiển các sự kiện thời tiết khác nhau, dòng hải lưu và phân phối các hệ sinh thái bắt nguồn từ mặt trời. Bức xạ mặt trời cực mạnh này như được biết đến trong địa lý vật lý bắt nguồn từ lõi mặt trời và cuối cùng được gửi đến Trái đất sau khi đối lưu (chuyển động thẳng đứng của năng lượng) buộc nó rời khỏi lõi mặt trời. Phải mất khoảng tám phút để bức xạ mặt trời đến Trái đất sau khi rời khỏi bề mặt mặt trời.

Một khi bức xạ mặt trời này đến Trái đất, năng lượng của nó được phân phối không đều trên toàn cầu theo vĩ độ. Khi bức xạ này đi vào bầu khí quyển Trái đất, nó chạm vào xích đạo và phát triển thặng dư năng lượng. Bởi vì bức xạ mặt trời trực tiếp ít hơn đến các cực, chúng lần lượt phát triển thâm hụt năng lượng. Để giữ năng lượng cân bằng trên bề mặt Trái đất, năng lượng dư thừa từ các vùng xích đạo chảy về phía các cực trong một chu kỳ để năng lượng sẽ được cân bằng trên toàn cầu. Chu kỳ này được gọi là cân bằng năng lượng Trái đất-Khí quyển.

Con đường bức xạ mặt trời

Một khi bầu khí quyển Trái đất nhận được bức xạ mặt trời sóng ngắn, năng lượng được gọi là sự xấc xược. Sự xấc xược này là đầu vào năng lượng chịu trách nhiệm di chuyển các hệ thống khí quyển Trái đất khác nhau như cân bằng năng lượng được mô tả ở trên mà cả các sự kiện thời tiết, dòng hải lưu và các chu kỳ khác của Trái đất.

Cách ly có thể trực tiếp hoặc khuếch tán. Bức xạ trực tiếp là bức xạ mặt trời nhận được bởi bề mặt Trái đất và / hoặc bầu khí quyển không bị thay đổi bởi sự tán xạ khí quyển. Bức xạ khuếch tán là bức xạ mặt trời đã được sửa đổi bằng cách tán xạ.

Tán xạ chính nó là một trong năm con đường bức xạ mặt trời có thể mất khi đi vào khí quyển. Nó xảy ra khi sự xấc xược bị lệch và / hoặc chuyển hướng khi đi vào khí quyển bởi bụi, khí, băng và hơi nước có ở đó. Nếu sóng năng lượng có bước sóng ngắn hơn, chúng bị tán xạ nhiều hơn so với sóng có bước sóng dài hơn. Sự tán xạ và cách nó phản ứng với kích thước bước sóng chịu trách nhiệm cho nhiều thứ chúng ta nhìn thấy trong bầu khí quyển như bầu trời màu xanh da trời và những đám mây trắng.

Truyền là một con đường bức xạ mặt trời khác. Nó xảy ra khi cả năng lượng sóng ngắn và sóng dài đi qua khí quyển và nước thay vì tán xạ khi tương tác với khí và các hạt khác trong khí quyển.

Khúc xạ cũng có thể xảy ra khi bức xạ mặt trời đi vào khí quyển. Con đường này xảy ra khi năng lượng di chuyển từ loại không gian này sang loại không gian khác, chẳng hạn như từ không khí vào nước. Khi năng lượng di chuyển từ những không gian này, nó thay đổi tốc độ và hướng của nó khi phản ứng với các hạt có mặt ở đó. Sự dịch chuyển theo hướng thường làm cho năng lượng bị bẻ cong và giải phóng các màu ánh sáng khác nhau bên trong nó, tương tự như những gì xảy ra khi ánh sáng đi qua một tinh thể hoặc lăng kính.

Hấp thụ là loại con đường bức xạ mặt trời thứ tư và là sự chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Ví dụ, khi bức xạ mặt trời được hấp thụ bởi nước, năng lượng của nó sẽ chuyển sang nước và làm tăng nhiệt độ của nó. Đây là điểm chung của tất cả các bề mặt hấp thụ từ lá cây đến nhựa đường.

Con đường bức xạ mặt trời cuối cùng là sự phản chiếu. Đây là khi một phần năng lượng dội trực tiếp trở lại không gian mà không bị hấp thụ, khúc xạ, truyền hoặc phân tán. Một thuật ngữ quan trọng cần nhớ khi nghiên cứu bức xạ mặt trời và phản xạ là suất phản chiếu.

Suất phản chiếu

Suất phản chiếu  (sơ đồ albedo) được định nghĩa là chất lượng phản chiếu của một bề mặt. Nó được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của phản ứng phơi nắng với độ phân giải đến và không phần trăm là tổng độ hấp thụ trong khi 100% là tổng phản xạ.

Về màu sắc có thể nhìn thấy, màu tối hơn có suất phản chiếu thấp hơn, nghĩa là chúng hấp thụ nhiều ánh sáng hơn và màu sáng hơn có độ phản chiếu cao hoặc tỷ lệ phản chiếu cao hơn. Ví dụ, tuyết phản ánh 85-90% phơi nắng, trong khi nhựa đường chỉ phản ánh 5-10%.

Góc của mặt trời cũng tác động đến giá trị albedo và góc mặt trời thấp hơn tạo ra sự phản xạ lớn hơn vì năng lượng đến từ góc mặt trời thấp không mạnh bằng năng lượng đến từ góc mặt trời cao. Ngoài ra, các bề mặt nhẵn có suất phản chiếu cao hơn trong khi các bề mặt gồ ghề làm giảm nó.

Giống như bức xạ mặt trời nói chung, các giá trị suất phản chiếu cũng thay đổi trên toàn cầu theo vĩ độ nhưng suất phản chiếu trung bình của Trái đất là khoảng 31%. Đối với các bề mặt giữa các vùng nhiệt đới (23,5 ° N đến 23,5 ° S), suất phản chiếu trung bình là 19-38%. Ở các cực có thể cao tới 80% ở một số khu vực. Đây là kết quả của góc mặt trời thấp hơn ở các cực nhưng cũng có sự hiện diện cao hơn của tuyết, băng và nước mở mịn – tất cả các khu vực có xu hướng phản xạ cao.

Suất phản chiếu, bức xạ mặt trời và con người

Ngày nay, suất phản chiếu là mối quan tâm lớn đối với con người trên toàn thế giới. Khi các hoạt động công nghiệp làm tăng ô nhiễm không khí, bầu không khí ngày càng trở nên phản chiếu hơn vì có nhiều sol khí hơn để phản ánh sự xấc xược. Ngoài ra, suất phản chiếu thấp của các thành phố lớn nhất thế giới đôi khi tạo ra các đảo nhiệt đô thị ảnh hưởng đến quy hoạch thành phố và tiêu thụ năng lượng.

Bức xạ mặt trời cũng đang tìm thấy vị trí của mình trong các kế hoạch mới về năng lượng tái tạo – đáng chú ý nhất là các tấm pin mặt trời cho điện và ống đen để sưởi ấm nước. Những vật phẩm này có màu đen đậm có suất phản chiếu thấp và do đó hấp thụ gần như toàn bộ bức xạ mặt trời chiếu vào chúng, biến chúng thành công cụ hiệu quả để khai thác năng lượng mặt trời trên toàn thế giới.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở công tỷ, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu!

Related Articles

Back to top button