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, $(4\pi R^{2}=5.1\cdot 10^{8}km^{2})$, compensa a irradiación sobre a superficie dun disco terrestre, $(\pi R^{2}=1.27\cdot 10^{8}km^{2})$.

- Se isto último fose certo poderíase calcular doadamente a temperatura media da Terra mediante a Lei de Stefan-Boltzmann $(R_{T}=\sigma T^{4}\,\!)$. Supondo a Terra un corpo negro e coñecendo o valor da constante solar (1367Wm^-2) efectúanse os seguintes cálculos e obtense:

${\frac {1367\cdot \pi R^{2}}{4\pi R^{2}}}={\frac {1367}{4}}=\sigma T^{4}\rightarrow T=278K=5,5{}^{\circ }\!C$

- 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.

${\frac {1367\cdot (1-0.3)}{4}}=\sigma T^{4}\rightarrow T=255K\simeq -18{}^{\circ }\!C$

- 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.