RADIAZIONE SOLARE E BILANCIO TERMICO DEL SISTEMA TERRA-ATMOSFERA

1. RADIAZIONE SOLARE E BILANCIO TERMICODEL SISTEMA TERRA-ATMOSFERA • L’energia che arriva dal Sole al limite dell’atmosfera, sotto forma di radiazioni ad onde corte (radiazioni con lunghezze d’onda comprese fra 0,17 e 4 µ): • in parte viene assorbita dall’atmosfera, • in parte viene riflessa nello spazio, • in parte arriva alla superficie terrestre, che ne riflette una piccola quantità. • La radiazione solare effettivamente assorbita dalla superficie terrestre viene riemessa sotto forma di onde lunghe(radiazioni con lunghezze d’onda comprese fra 4 e 80 µ), che danno il maggior contributo al riscaldamento dell’atmosfera.

2. Produzione dell’energia nel sole • Il nucleo solare ha una temperatura di circa 14 milioni di gradi (13,6 * 106 Kelvin). A questa temperatura i nuclei atomici sono privi di elettroni e si muovono a velocità altissime. • Gran parte della materia costituente il nucleo è idrogeno. Perciò i nuclei che si muovono e si scontrano nel nucleo del Sole sono prevalentemente protoni. Se i protoni si urtano con sufficiente energia, possono rimanere uniti e formare un nucleo di elio. • Quando quattro nuclei di idrogeno formano un nucleo di elio, nel corso della reazione si ha una lieve diminuzione di massa di circa il 7‰. • Questa perdita è sufficiente a generare una gigantesca quantità di energia calcolabile tramite l’equazione di Einstein E = mc2 . • La quantità di combustibile presente nel sole è molto grande. Si calcola che il sole sia giunto a metà della propria esistenza e continuerà a produrre una quantità analoga di energia per altri 5 miliardi di anni.

3. Costante solare (2 cal/cm2 al minuto): quantità di energia che in un minuto raggiunge, al limite superiore dell’atmosfera, una superficie di 1 cm2, orientata perpendicolarmente alla radiazione solare Radiazione Solare: energia emessa continuamente dal Sole pari a 5,2*1024 kilocalorie al minuto Il divario fra la radiazione Solare che entra e la radiazione terrestre che esce costituisce il Bilancio Radiativo L’energia solare giunge alla Terra sotto forma di onde corte Radiazione Terrestre Anche la Terra, quindi, emette energia sotto forma di onde lunghe TERRA Riceve energia dal sole, la assorbe e la converte in calore

4. Il rapporto fra la quantità di energia che viene riflessa immediatamente nello spazio e l’energia totale in arrivo (potere riflettente o albedo) del sistema Terra-atmosfera si può valutare intorno al 35% (31% l’atmosfera e 4% la superficie delle terre e gli oceani) Radiazione globale: 51%della radiazione solare che giunge fino alla superficie terrestre 10% E’ speso nei moti convettivi e turbolenti dell’aria 4% riflessa dalla superficie terrestre 23% Utilizzato per l’evaporazione Energia emessa (sotto forma di radiazioni ad onde lunghe) 14% Forma la radiazione notturna TERRA Radiazione effettiva: radiazione solare effettivamente assorbita dalla superficie terrestre pari al 47% della radiazione solare incidente

5. Es = costante solare Qs= energia solare h = altezza del sole rispetto al piano dell’orizzonte Qs = Es sen h Energia solareche arriva al suolo La quantità di energia solare che raggiunge un m2 di superficie varia nel corso dell’anno dando origine a: Dipende dall’altezza del Sole rispetto al piano dell’orizzonte • Periodi più caldi dovuti: • al maggior irraggiamento solare, • al maggior numero di ore di luce Periodi più freddidovuti: al minore apporto di energia