De energiebalans, of het budget, tussen de zon en de aarde verwijst naar de uitwisseling van energie tussen de zon, de atmosfeer van de aarde en het aardoppervlak. Deze energiebalans is cruciaal voor het behoud van het klimaat en de bewoonbaarheid van de aarde.

Inkomende zonnestraling:

- De zon zendt energie uit in de vorm van elektromagnetische straling, waaronder zichtbaar licht, ultraviolette (UV) straling en infrarode (IR) straling.

- De atmosfeer en het oppervlak van de aarde ontvangen deze binnenkomende zonnestraling.

Reflectie en absorptie:

- Ongeveer 30% van de binnenkomende zonnestraling wordt door verschillende componenten van het aardsysteem terug de ruimte in gereflecteerd.

- De atmosfeer van de aarde reflecteert een deel van de zonnestraling, vooral in het UV- en IR-bereik, door verstrooiing door deeltjes en moleculen in de atmosfeer.

- Wolken, ijs en heldere oppervlakken op het aardoppervlak reflecteren ook zonnestraling.

Absorptie door de atmosfeer en het aardoppervlak:

- De resterende 70% van de binnenkomende zonnestraling wordt geabsorbeerd door de atmosfeer en het aardoppervlak.

- De atmosfeer absorbeert UV-straling via ozon (O3) en andere moleculen, waardoor het leven op aarde wordt beschermd tegen schadelijke straling.

- Broeikasgassen in de atmosfeer, zoals koolstofdioxide (CO2) en methaan (CH4), vangen een deel van de IR-straling op die door het aardoppervlak wordt uitgezonden.

Heremissie en energiebalans:

- De geabsorbeerde zonnestraling wordt door het aardoppervlak en de atmosfeer opnieuw uitgezonden in de vorm van IR-straling.

- Het evenwicht tussen de inkomende zonnestraling en de uitgaande IR-straling bepaalt het energiebudget van de aarde.

Energiebudgetcomponenten:

- Zonnestraling:de hoeveelheid zonnestraling die het aardoppervlak bereikt.

- Gereflecteerde zonnestraling:de hoeveelheid zonnestraling die terug de ruimte in wordt gereflecteerd.

- Geabsorbeerde zonnestraling:de hoeveelheid zonnestraling die door de atmosfeer en het aardoppervlak wordt geabsorbeerd.

- Terrestrische straling:de hoeveelheid IR-straling die door het aardoppervlak wordt uitgezonden.

- Terugstraling:de hoeveelheid IR-straling die door de atmosfeer wordt uitgezonden en het aardoppervlak bereikt.

Broeikaseffect en klimaatverandering:

- Het natuurlijke broeikaseffect helpt de temperatuur op aarde geschikt te houden voor leven.

- Menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, hebben de concentraties van broeikasgassen verhoogd, wat heeft geleid tot een betere opvang van IR-straling en een warmer klimaat, bekend als klimaatverandering.

Samenvattend omvat de energiebalans of het energiebudget tussen de zon en de aarde de uitwisseling van zonne-energie tussen de zon, de atmosfeer van de aarde en het aardoppervlak. Reflectie, absorptie en heruitstoot van zonnestraling spelen een cruciale rol bij het bepalen van het klimaat en de bewoonbaarheid van de aarde, en menselijke activiteiten kunnen dit evenwicht beïnvloeden door de toegenomen uitstoot van broeikasgassen en de daaropvolgende klimaatverandering.