Globální energetická bilance Země

V globální energetické bilanci Země hrají roli 3 komponenty – Slunce, Země a zemská atmosféra. Planetu Zemi si můžeme představit jako obrovský zásobník, ale i vydavatel energie. Hlavní zdroj energie pro Zemi je Slunce, které vyzařuje záření elektromagnetické (soubor záření různých vlnových délek) a korpuskulární (tok nabitých částic). Při záření těles jsou důležité dva principy:
   a)    nepřímý vztah mezi vlnovou délkou záření tělesa a jeho teplotou – Slunce vyzařuje kratší vlnové délky než Země
   b)    teplejší tělesa vyzařují mnohem více energie než tělesa chladnější

Pro globální energetickou bilanci je zásadní, že zemský povrch a atmosféra vyzařují méně energie o větších vlnových délkách v porovnání se Sluncem.

Dle Strahlera uvažujeme nad tokem energie v bezrozměrných jednotkách, které lze nahradit procenty. Úvaha spočívá ve fyzikálních zákonech, kdy každé těleso ve vesmíru vyzařuje záření. Energie vydaná Sluncem má hodnotu 100% a tuto hodnotu bereme jako výchozí při přepočtech toku energie mezi 3 komponenty. Nyní začne ta těžká matematika :), věřím, že po začtení se do textu to nakonec nebude tak složité, nu jděme do toho.

Země pohlcuje krátkovlnné záření Slunce, které otepluje zemský povrch, a zároveň vyzařuje dlouhovlnné záření, který jej zase ochlazuje. Zemský povrch příjme asi 49% slunečního záření. Část záření vydávané Sluncem je pohlcena v atmosféře asi 20% záření. Zbylých 31% je odraženo zemským povrchem, oblaky či rozptýleno atmosférou do meziplanetárního prostoru.

Zemský povrch vyzařuje 114% dlouhovlnného záření, z čehož atmosféra pohltí celých 102% a zbytek uniká do meziplanetárního prostoru atmosférickým oknem. Atmosféra ze získaných 102% zpětně odrazí 95% k zemskému povrchu. Země získává tedy 49% krátkovlnného slunečního záření a 95% dlouhovlnného zpětným odrazem atmosféry, takže celkový zisk činní 144%. Ztráta zemského povrchu je 114%, což by znamenalo, že Země získává 30% přebytečné energie. Tento zisk by vedl k čím dál většímu ohřevu Země, naopak teplota atmosféry by klesala. Třicetiprocentní zisk je vyrovnán předáním energie do atmosféry v podobě 23% latentního toku tepla (vzniká při změnách skupenství vody) a 7% turbulentního toku tepla (vertikální přenos tepla, kdy teplejší objekty předávají na styku teplo chladnějším objektům).

Atmosféra získává tedy 102% dlouhovlnného záření Země, 20% krátkovlnného slunečního záření, 23% latentního toku a 7% turbulentního toku tepla. Celkový zisk činní 152% energie, kdy je vydáno 95% k Zemi zpětným zářením atmosféry a 57% uniká do meziplanetárního prostoru. Pokud by nedocházelo ke zpětnému záření (odrazu) byla by Země chladným neobyvatelným místem.


Zdroj: Strahler A, (2006): Introducing Physical Geography

Díky globální energetické bilanci Země je vyrovnán příjem a výdej energie na zemském povrchu, díky čemuž je teplota stabilní v ročních cyklech.

O dalším vlivu globální energetické bilance Země, se dozvíte v příštím článku: Denní chod teploty vzduchu.

SG