A napsugárzás

A földi élet és a légköri fizikai folyamatok energiaforrása a Napból áradó hatalmas mennyiségű energia. Ez az energia elsősorban ibolyántúli, látható és infravörös sugárzás formájában érkezik a Földre. A Nap a naprendszer tömegének 99,87%-át teszi ki. Óriási gravitációs ereje tartja együtt és irányítja valamennyi bolygó és kisebb égitest mozgását. Napunk felszíni hőmérséklete mintegy 5800 K, legbelül azonban 15-20 millió K-es hőmérséklet uralkodik. A Napból kisugárzott energia teljes mennyisége 3,86*10²⁶ Watt másodpercenként. Ennek a hatalmas kisugárzott energiamennyiségnek csak kb. tízmilliárdod része éri el a Földet. A földi légkör 1 négyzetméterére merőlegesen beeső teljesítmény 1370 Watt. Ez a mennyiség a napállandó.

A napsugárzás energiaforrása a Napban lezajló atommag reakció, amely a Nap belső részeinek rendkívül magas hőmérsékletén és nagy nyomáson megy végbe. Ennek során a Nap tömegének 98%-át kitevő hidrogén atomjai héliumatomokká alakulnak át. A folyamat közben felszabaduló energia szétszóródik, majd többszöri átalakulás után eljut a Nap felszínére, és innen elektromágneses sugárzás formájában a világűrbe. A Nap felszínéből kilépő elektromágneses sugárzás tehát nem más, mint a hullámok formájában tovaterjedő elektromágneses energia.

A Föld légkörébe hatoló napsugárzás a légkör anyagával kölcsönhatásba kerülve jelentősen módosul, a légkör alkotórészei egyrészt különböző hullámhosszokon elnyelik (elnyelés/abszorpció), másrészt az eredeti haladási iránytól eltérítik (szórják) a napsugárzást. A szórás okozza a nappali világosságot. Ezeknek a mechanizmusoknak a hatására a földfelszínt elérő napsugárzás jelentősen gyengül, és színösszetétele is változik a beérkezőhöz képest. A légkör egyes alkotóinak abszorpciós képessége alapvető fontosságú a földi élet szempontjából, mivel kiszűrik az élővilág számára káros hullámhosszúságú sugárzást.

Az emberi szem a napsugárzás legintenzívebb tartományára érzékeny, így ezt a tartományt hívjuk látható tartománynak. A Nap sugárzó energiájának 7%-a az ultraibolya és röntgen tartományba tartozik, 46%-a a látható fény-, a további 47% pedig az infravörös tartomány része. Az infravörös tartományba tartozó sugarak főként hőhatásukkal tűnnek ki, ezért ezt a sugárzást hősugárzásnak nevezzük.

Elektromágneses kisugárzást minden test bocsát ki, hőmérsékletétől függő hullámhossz szerinti eloszlásban. Az olyan forró testek, mint a csillagok, főként a látható tartományban, míg a hidegebb testek (például a Föld vagy az ember), elsősorban a hosszabb hullámhosszú infravörös tartományban sugároznak. Ez a jelenség, mint látni fogjuk, igen fontos a földi klíma kialakulásában.