Περιεχόμενο
Η ατμόσφαιρα θερμαίνεται με πολλές πολύπλοκες διαδικασίες, αλλά η πηγή σχεδόν όλων των ατμοσφαιρικών θέρμανσης είναι ο ήλιος. Σε τοπικό επίπεδο, ο αέρας μπορεί να θερμανθεί με διαδικασίες που δεν βασίζονται άμεσα στον ήλιο, όπως οι ηφαιστειακές εκρήξεις, οι αστραπές, οι δασικές πυρκαγιές ή η ανθρώπινη δραστηριότητα, όπως η ηλεκτροπαραγωγή και η βαριά βιομηχανία, αλλά αυτές οι πηγές θερμότητας είναι ασήμαντες σε σύγκριση με την ηλιακή ακτινοβολία.
Ο ήλιος
Ο ήλιος ακτινοβολεί ενέργεια προς όλες τις κατευθύνσεις με τη μορφή θερμότητας, φωτός και ακτινοβολίας. Αυτή η ενέργεια είναι ικανή να θερμαίνει αντικείμενα σε απίστευτες αποστάσεις. Η ηλιακή θέρμανση συμβαίνει όταν η ηλιακή ακτινοβολία χτυπά ένα μόριο κάποιου υλικού και απορροφάται. Η ηλιακή ακτινοβολία πλήττει ανακλαστικά υλικά και την αντανακλά μακριά χωρίς να απορροφά πολύ θερμότητα. Τα διαφανή υλικά επιτρέπουν τη διέλευση από την ηλιακή ακτινοβολία χωρίς την ανταλλαγή θερμότητας.
Η ατμόσφαιρα
Η ατμόσφαιρα της γης είναι είτε αντανακλαστική είτε διαφανής, ανάλογα με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας που συναντά. Ως αποτέλεσμα, η ατμόσφαιρα λαμβάνει μικρή άμεση θερμότητα από την ηλιακή ακτινοβολία. Η ηλιακή ενέργεια είτε αντανακλάται πίσω στο διάστημα είτε αφήνεται να περάσει χωρίς να απορροφηθεί η ενέργειά της. Περισσότερη ενέργεια αντανακλάται από σύννεφα και χημικές ενώσεις, όπως το όζον. Μόνο το 54% της ηλιακής ενέργειας περνά μέσα από την ατμόσφαιρα για να φτάσει στην επιφάνεια.
Η γη
Μόλις η ηλιακή ακτινοβολία φτάσει στην επιφάνεια της γης, το έδαφος και τα σωμάτια του νερού απορροφούν σχεδόν όλα αυτά. Μόνο το 4% αντανακλάται πίσω στο διάστημα. Με την απορρόφηση της ηλιακής ενέργειας, αυτές οι επιφάνειες θερμαίνονται. Ζεστά αντικείμενα αρχίζουν να ακτινοβολούν υπέρυθρη ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος. Χωρίς την ατμόσφαιρα, αυτή η ενέργεια θα εκπέμπει στο διάστημα.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου
Λόγω της χημικής σύνθεσης της γήινης ατμόσφαιρας, το μεγαλύτερο μέρος της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται από τη θερμή επιφάνεια δεν φτάνει ποτέ στο χώρο. Αντίθετα, η ακτινοβολία ανακλάται ή απορροφάται από ενώσεις γνωστές ως αέρια θερμοκηπίου. Όταν αυτές οι ενώσεις απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία από την επιφάνεια, η ατμόσφαιρα θερμαίνεται. Η ενέργεια που ανακλάται προς τη γη θερμαίνει περαιτέρω την επιφάνεια, προκαλώντας τη γη να εκπέμπει περισσότερη υπέρυθρη ακτινοβολία. Αυτό δημιουργεί έναν κύκλο που κρατά την ατμόσφαιρα και την επιφάνεια ζεστή.