CO TO SĄ PROMIENIE SŁOŃCA
 
Promienie słoneczne docierające do nas, czyli promieniowanie elektromagnetyczne to:
fale rozchodzące się w czasie i przestrzeni, które czasem zachowują się jak strumień cząstek elementarnych - fotonów
 strumień cząstek elementarnych - fotonów, które nieraz zachowują się jak fale
Dlatego mówimy, że:

promieniowanie elektromagnetyczne ma charakter korpuskularno-falowy

Zakres długości fal promieniowania elektromagnetycznego jest bardzo duży, jednak w naszej lekcji zajmiemy się falami o długościach od 200 nm
do 300 000 nm (od 0,2 mm do 300 mm), czyli tym zakresem, który bierze udział w efekcie cieplarnianym.


W trakcie swojej wędrówki przez atmosferę promieniowanie elektromagnetyczne ulega różnym przemianom. Najczęstsze z nich to: pochłanianie czyli absorpcja przez materię, odbicie od napotkanych przeszkód i rozpraszanie w otaczającym je ośrodku.
ABSORPCJA - EMISJA

Promieniowanie elektromagnetyczne padając na materię (cząsteczkę, atom) może zostać przez nią pochłonięte - zaabsorbowane. Cząsteczka zostaje wówczas wzbudzona - przejmuje energię fali i przechodzi w wyższy stan energetyczny.

Aby to mogło nastąpić promieniowanie musi
dostarczyć cząsteczce dokładnie tyle energii,
ile ona potrzebuje do wzbudzenia -
ani mniej, ani więcej.

W innym wypadku promieniowanie mija cząsteczkę i nie zostaje pochłonięte.


Ilość energii potrzebna do wzbudzenia cząsteczki jest cechą charakterystyczną, zależną od jej budowy. Tak więc cząsteczka związku chemicznego może pochłaniać tylko ściśle określone fragmenty promieniowania elektromagnetycznego - fale o konkretnej energii (długości).

Z absorpcją związany jest proces odwrotny - emisja promieniowania elektromagnetycznego: wzbudzona cząsteczka wracając do swojego stanu podstawowego uwalnia nadmiar energii - również zgodnie z warunkiem Bohra - emitując promieniowanie elektromagnetyczne z całej powierzchni we wszystkich kierunkach z takim samym natężeniem.

W powstawaniu efektu cieplarnianego udział biorą obecne w atmosferze ziemskiej cząsteczki, które mają zdolność absorbowania promieniowania emitowanego z powierzchni Ziemi.

Widmo promieniowania słonecznego docierającego do górnych warstw atmosfery nie pokrywa się z widmem promieniowania Ziemi:
Powiększ rysunek
wg Ellsaessera, 1989, in K. Kożuchowski, R. Przybylak: Efekt
cieplarniany. Wiedza Powszechna, Warszawa 1995.		 Docierające do powierzchni Ziemi promieniowanie słoneczne (bliski ultrafiolet UV i widzialne VIS) zamieniane jest
w energię cieplną, której część jest wypromieniowywana - reemitowana w postaci długofalowego promieniowania podczerwonego (IR). Nasza atmosfera ma inną przepuszczalność dla promieniowania przychodzącego (słonecznego), a inną dla wychodzącego (ziemskiego),
gdyż mają one różną długość fali.

W zakresie promieniowania słonecznego jedynie fale dalszego ultrafioletu (UV) są zatrzymywane w naszej atmosferze - przez warstwy tlenu (O2) i ozonu (O3)
- ich zakresy absorpcji uniemożliwiają przenikanie
do powierzchni Ziemi zabójczego promieniowania ultrafioletowego o dużej częstotliwości. Bliskie promieniowanie ultrafioletowe (UV) i widzialne (VIS) dociera do nas bez większych problemów, dostarczając energię niezbędną wszelkim formom życia na Ziemi.

Ziemia uwalnia ciepło głównie na drodze wypromieniowywania fal podczerwonych (IR). Fale te w szerokim zakresie długości pokrywają się z pasmami pochłaniania wielu składników atmosfery. Im więcej w atmosferze tych składników, tym mniej energii cieplnej ucieka w kosmos, powodując powstanie dodatniego bilansu cieplnego Ziemi - wzrost efektu cieplarnianego.

Składniki te, mające znaczący wpływ na wzrost efektu cieplarnianego określane są wspólną nazwą gazów cieplarnianych.


POCHŁANIANIE NIESELEKTYWNE

Promieniowanie jest pochłaniane w atmosferze również
w sposób nieselektywny, tzn. absorbowane są wszystkie fale (wszystkich długości) z widma danego promieniowania. Takie pochłanianie odbywa się przy zetknięciu promieniowania
z pyłami, kryształkami soli, lodu i kropelkami wody obecnymi w atmosferze. Nasilenie tego zjawiska jest zależne od stopnia zanieczyszczenia atmosfery.
ODBICIE od napotkanych przeszkód


Fale elektromagnetyczne potrafią zachowywać się w określonych warunkach jak strumień materii - cząsteczek. Obserwujemy to w zjawisku odbicia promieniowania słonecznego od składników atmosfery, powierzchni Ziemi i obiektów znajdujących się na niej. Promieniowanie ulega odbiciu zgodnie z zasadą, że:

kąt padania równy jest kątowi odbicia.

Promieniowanie odbija się od powierzchni ciał nieprzezroczystych
i nie absorbujących go. W atmosferze ziemskiej jest zazwyczaj częściowo odbijane przez cząstki w niej obecne, takie jak: skroplona para wodna, pyły.
Ziemia również częściowo odbija promieniowanie, a intensywność tego odbijania jest zależna od właściwości powierzchni, na którą padają fale. W rejonach polarnych procent promieniowania odbitego (albedo) jest bardzo duży natomiast w przypadku powierzchni oceanów wynosi zaledwie kilka procent.



odbijanie promieniowania od różnych rodzajów podłoża na powierzchni Ziemi:

- powrót -