Radiação Solar e o Albedo da Terra

Quase toda a energia que chega ao planeta Terra e que determina os vários fenómenos meteorológicos, as correntes oceânicas e a distribuição dos ecossistemas tem origem no Sol. Esta intensa radiação solar, tal como é conhecida em geografia física, tem origem no núcleo do Sol e acaba por ser enviada para a Terra depois de a convecção (o movimento vertical da energia) a afastar do núcleo do Sol. A radiação solar demora cerca de oito minutos a chegar à Terra depois de deixar a superfície do Sol.

Quando esta radiação solar chega à Terra, a sua energia é distribuída de forma desigual por todo o globo, de acordo com a latitude. Quando esta radiação entra na atmosfera terrestre, atinge perto do equador e desenvolve um excedente de energia. Como chega menos radiação solar direta aos pólos, estes, por sua vez, desenvolvem um défice de energia. Para manter a energia equilibrada na superfície da Terra, o excesso de energia das regiões equatoriais flui em direção aos pólos, num ciclo que permite equilibrar a energia em todo o globo. Este ciclo é designado por balanço energético Terra-Atmosfera.

Caminhos da radiação solar

Quando a atmosfera terrestre recebe a radiação solar de onda curta, a energia é designada por insolação. Esta insolação é a entrada de energia responsável por mover os vários sistemas Terra-atmosfera, como o balanço energético descrito acima, mas também os fenómenos meteorológicos, as correntes oceânicas e outros ciclos da Terra.

A insolação pode ser direta ou difusa. A radiação direta é a radiação solar recebida pela superfície da Terra e/ou pela atmosfera que não foi alterada pela dispersão atmosférica. A radiação difusa é a radiação solar que foi modificada pela dispersão.

A dispersão em si é um dos cinco caminhos que a radiação solar pode tomar ao entrar na atmosfera. Ocorre quando a insolação é desviada e/ou redireccionada ao entrar na atmosfera por poeiras, gases, gelo e vapor de água aí presentes. Se as ondas de energia tiverem um comprimento de onda mais curto, são mais dispersas do que as que têm comprimentos de onda mais longos. A dispersão e a forma como reage com o tamanho do comprimento de onda são responsáveis por muitas coisas que vemos na atmosfera, como a cor azul do céu e as nuvens brancas.

A transmissão é outra via de radiação solar. Ocorre quando a energia de ondas curtas e de ondas longas passa através da atmosfera e da água, em vez de se dispersar ao interagir com gases e outras partículas na atmosfera.

A refração também pode ocorrer quando a radiação solar entra na atmosfera. Esta via ocorre quando a energia se desloca de um tipo de espaço para outro, por exemplo, do ar para a água. À medida que a energia se desloca destes espaços, altera a sua velocidade e direção ao reagir com as partículas aí presentes. A mudança de direção faz com que a energia se dobre e liberte as várias cores de luz dentro dela, semelhante ao que acontece quando a luz passa através de um cristal ou prisma.

A absorção é o quarto tipo de caminho da radiação solar e é a conversão de energia de uma forma noutra. Por exemplo, quando a radiação solar é absorvida pela água, a sua energia transfere-se para a água e aumenta a sua temperatura. Isto é comum em todas as superfícies absorventes, desde a folha de uma árvore até ao asfalto.

A última via de radiação solar é a reflexão. Isto acontece quando uma porção de energia volta diretamente para o espaço sem ser absorvida, refractada, transmitida ou espalhada. Um termo importante a ter em conta quando se estuda a radiação solar e a reflexão é o albedo.

Albedo

O albedo é definido como a qualidade reflectora de uma superfície. É expresso como uma percentagem da insolação reflectida em relação à insolação recebida, sendo que zero por cento é a absorção total e 100% é a reflexão total.

Em termos de cores visíveis, as cores mais escuras têm um albedo mais baixo, ou seja, absorvem mais insolação, e as cores mais claras têm um "albedo elevado", ou taxas de reflexão mais altas. Por exemplo, a neve reflecte 85-90% da insolação, enquanto o asfalto reflecte apenas 5-10%.

O ângulo do sol também tem impacto no valor do albedo e ângulos solares mais baixos criam maior reflexão porque a energia proveniente de um ângulo solar baixo não é tão forte como a que chega de um ângulo solar alto. Além disso, as superfícies lisas têm um albedo mais elevado, enquanto as superfícies rugosas o reduzem.

Tal como a radiação solar em geral, os valores do albedo também variam ao longo do globo com a latitude, mas o albedo médio da Terra é de cerca de 31%. Para superfícies entre os trópicos (23,5°N a 23,5°S), o albedo médio é de 19-38%. Nos pólos, pode atingir 80% em algumas zonas. Isto resulta do menor ângulo solar presente nos pólos, mas também da maior presença de neve fresca, gelo e água lisa aberta - todas áreas propensas a elevados níveis de refletividade.

L'albédo, le rayonnement solaire et l'homme

Aujourd'hui, l'albédo est une préoccupation majeure pour l'homme dans le monde entier. Avec l'augmentation de la pollution atmosphérique due aux activités industrielles, l'atmosphère elle-même devient plus réfléchissante parce qu'il y a plus d'aérosols pour refléter l'insolation. En outre, le faible albédo des plus grandes villes du monde crée parfois des îlots de chaleur urbains, ce qui a une incidence sur l'urbanisme et la consommation d'énergie.

Le rayonnement solaire trouve également sa place dans les nouveaux projets d'énergie renouvelable, notamment les panneaux solaires pour l'électricité et les tubes noirs pour le chauffage de l'eau. Les couleurs sombres de ces objets ont un albédo faible et absorbent donc la quasi-totalité du rayonnement solaire qui les frappe, ce qui en fait des outils efficaces pour exploiter l'énergie solaire dans le monde entier.

Indépendamment de l'efficacité du soleil dans la production d'électricité, l'étude du rayonnement solaire et de l'albédo est essentielle à la compréhension des cycles météorologiques de la Terre, des courants océaniques et de l'emplacement des différents écosystèmes.