Door David Sarokin Bijgewerkt op 24 maart 2022

Ontwerpfoto's/Carl Shaneff/Ontwerpfoto's/Getty Images

De zon straalt energie uit naar alle richtingen. Het grootste deel ervan verdwijnt in de ruimte, maar het kleine deel van de zonne-energie dat de aarde bereikt, is voldoende om de planeet te verwarmen en het mondiale weersysteem aan te drijven door de atmosfeer en de oceanen te verwarmen. Het delicate evenwicht tussen de hoeveelheid warmte die de aarde van de zon ontvangt en de warmte die de aarde terug de ruimte in straalt, maakt het voor de planeet mogelijk om leven in stand te houden.

Zonnestraling

Zonnestraling

Zonnestraling ontstaat door kernfusiereacties in de kern van de zon, waardoor deze een grote hoeveelheid elektromagnetische straling uitzendt, meestal in de vorm van zichtbaar licht. Deze straling is de energie die de aarde verwarmt. Het oppervlak van de zon zendt ongeveer 63 miljoen watt aan energie per vierkante meter uit. Tegen de tijd dat de energie de aarde bereikt, na een reis van 150 miljoen kilometer, is deze afgenomen tot 1.370 watt per vierkante meter aan de bovenkant van de atmosfeer, direct naar de zon gericht.

Energietransmissie

Energietransmissie

Elektromagnetische straling, inclusief zichtbaar licht, infraroodstraling, ultraviolet licht en röntgenstraling, kan zich door het vacuüm van de ruimte verplaatsen. Andere vormen van energie vereisen een fysiek medium om doorheen te bewegen. Geluidsenergie heeft bijvoorbeeld lucht of een andere stof nodig om te worden overgedragen, en de golfenergie van de oceanen heeft water nodig. Zonne-energie kan echter van de zon naar de aarde reizen zonder dat er een fysieke substantie nodig is om de energie over te brengen. Deze eigenschap van elektromagnetische energie maakt het voor de aarde mogelijk om zonne-energie te ontvangen, inclusief warmte.

De aarde verwarmen

De aarde verwarmen

Een deel van de zonne-energie die de aarde bereikt, kaatst via de atmosfeer en de wolken terug de ruimte in. Het aardoppervlak ontvangt ongeveer de helft van de binnenkomende zonnestraling. De zonne-energie neemt de vorm aan van warmte en zichtbaar licht, evenals van ultraviolette straling, het soort energie dat zonnebrand veroorzaakt. De energie wordt geabsorbeerd door materie, inclusief lucht, water, rotsen, gebouwen, bestrating en levende wezens, en de materie wordt daardoor verwarmd. De aarde warmt niet gelijkmatig op, vooral omdat sommige gebieden meer zonnestraling ontvangen dan andere. De verschillen in energie drijven de winden en oceaanstromingen over de hele planeet aan.

Herbestraling

Herbestraling

Als de aarde voortdurend zonne-energie zou ontvangen zonder enige vorm van energieverlies, zou het voortdurend warmer worden. De aarde straalt warmte terug de ruimte in, waardoor wordt voorkomen dat de planeet oververhit raakt. De hoeveelheid uitgestraalde warmte is gevoelig voor het soort gassen in de atmosfeer; sommige gassen absorberen warmte effectiever dan andere en verstoren de herstraling. Eén van deze gassen is koolstofdioxide. Naarmate de kooldioxideconcentraties in de atmosfeer toenemen, verandert het warmtebudget van de aarde, waarbij meer energie in de atmosfeer wordt opgeslagen en minder warmte terug de ruimte in straalt, een fenomeen dat bekend staat als het broeikaseffect.