Balance radiativo terrestre

A Terra, para manterse termicamente estable ó longo do tempo debe ser capaz de evacuar, en termo medio, toda a radiación recibida. Existen uns mecanismos reguladores que efectúan dita tarefa de diferentes maneiras. Radiación térmica
Todo corpo a unha temperatura T tende a arrefriarse emitindo radiación na banda dos infravermellos. A Terra emite radiación térmica, tamén, e faino de toda a súa superficie. En cambio, a radiación solar só se recibe na cara diúrna. Por iso, a Terra quéntase de día e arrefríase de noite.
Nunha primeira aproximación pódese dicir que a emisión térmica da superficie da Terra, ( 4 π R 2
5. 1 ⋅ 108 k m 2 ) {\displaystyle (4\pi R^{2}
5. 1\cdot 10^{8}km^{2})}, compensa a irradiación sobre a superficie dun disco terrestre, ( π R 2
1. 27 ⋅ 108 k m 2 ) {\displaystyle (\pi R^{2}
1. 27\cdot 10^{8}km^{2})}. - Se isto último fose certo poderíase calcular doadamente a temperatura media da Terra mediante a Lei de Stefan-Boltzmann ( R T
σ T 4 ) {\displaystyle (R_{T}
\sigma T^{4}\, \! )}. Supondo a Terra un corpo negro e coñecendo o valor da constante solar (1367Wm-2) efectúanse os seguintes cálculos e obtense: 1367 ⋅ π R 24 π R 2
13674
σ T 4 → T
278 K
5, 5 ∘ C {\displaystyle {\frac {1367\cdot \pi R^{2}}{4\pi R^{2}}}
{\frac {1367}{4}}
\sigma T^{4}\rightarrow T
278K
5, 5{}^{\circ }\! C} - Naturalmente isto sería en condicións ideais, é dicir, sendo a Terra un corpo negro sen atmosfera. Na realidade existen outros factores que axudan ou impiden a evacuación da calor recibida. De feito, a temperatura media ó nivel do mar é de 15 °C, bastante maior á calculada. A causa desta diverxencia é o efecto invernadoiro. Toda unha advertencia para aqueles que dubidan da súa influencia no clima. Albedo
Máis información: Albedo
Este efecto non é outra cousa que a reflexión da radiación solar ó incidir sobre o planeta. As superficies claras presentan maior albedo cás escuras. Así, as nubes, o xeo e a neve son as superficies con maior albedo mentres que os bosques, os océanos e, en definitiva, a roca pelada ten un albedo inferior. A Terra ten un albedo de aproximadamente do 30% causado na súa maior parte polas nubes e os casquetes polares. Unha pequena parte do albedo tamén vén provocado pola dispersión atmosférica da que se fala máis adiante. Aproximadamente un 17% da radiación incidente queda reflectida polas nubes un 8% polo aire despexado e un 6% polo chan firme. - Para ter en conta o albedo no balance radioactivo só fai falta multiplicar a constante solar por (1-b) onde b é o coeficiente de albedo (poñamos b
0. 3). Así queda un valor que é a cantidade de radiación realmente absorbida pola Terra. E con este valor se procede ós cálculos anteriores. 1367 ⋅ ( 1 − 0. 3 ) 4
σ T 4 → T
255 K ≃ − 18 ∘ C {\displaystyle {\frac {1367\cdot (1-0. 3)}{4}}
\sigma T^{4}\rightarrow T 255K\simeq -18{}^{\circ }\! C} - Como se pode ver o albedo rebaixa inda máis a temperatura media do planeta así pois a contribución do efecto invernadoiro é inda maior. Ocorre que a maior parte dese aumento de temperatura media o provoca a mesma auga que causa o albedo. O resto ata os 15 °C actuais son para o CO2 e o resto de gases invernadoiro. Nubosidade
Máis información en: Nube
A nubosidade por si soa afecta enormemente, e de dúas formas contraditorias, ó balance enerxético da Terra. Por unha parte, as nubes absorben unha certa cantidade de radiación para si mesmas e reflicten aproximadamente a metade da radiación solar incidente. Isto último fai que supoñan a maior contribución ó albedo terrestre. Da mesma forma devolven con moita maior eficiencia unha boa parte da radiación infravermella que reciben da Terra, o que fai que tamén sexan a maior fonte de efecto invernadoiro. O balance entrámbolos dous efectos non é doado de determinar, pero calcúlase que reflicten un 40% máis de enerxía da que capturan polo que o seu efecto neto sería de arrefriamento. Naturalmente, tales cálculos están feitos sobre as nubes actuais. Ninguén pode asegurar totalmente o efecto das nubes prehistóricas nin o das nubes futuras, pois a configuración e distribución destas non só depende da humidade do contorno senón tamén dos aerosois e posibles núcleos de condensación presentes no aire. Dispersión
Máis información en: Dispersión
As moléculas de aire desvían os fotóns que impactan sobre elas. Este fenómeno chámase dispersión molecular e segundo o parámetro de impacto destes choques a desviación será maior ou menor. Grazas a este fenómeno chéganos radiación adicional do sol que rebota no aire e regresa á terra en forma de radiación difusa. A dispersión é a que dá a característica cor azul ó ceo. Pero a dispersión tamén contribúe en certa medida ó albedo terrestre. De feito, un 8% da radiación incidente é reflectida polo aire. Este fenómeno tamén contribúe de forma importante no efecto invernadoiro onde unha boa parte da radiación infravermella reemetida cara á terra o é debido ó rebote de ditos raios con moléculas libres de auga ou dióxido de carbono.