خورشید هر روز به طور مداوم انرژی را به زمین تابش می کند. اساس زندگی بر روی زمین نیز وابسته به انرژی تابش شده توسط خورشید است، اما در واقع انرژی دریافتی زمین از خود خورشید تنها بخش بسیار کوچکی از انرژی تابش شده از خورشید را به خود حساب می کند. که 1/2.2 میلیاردم از کل انرژی تابشی ساطع شده توسط خورشید به جهان است، اما حتی این بخش کوچک برای رشد همه چیز روی زمین کافی است.
ارزش ثابت خورشیدی اعلام شده توسط سازمان جهانی هواشناسی در سال ۱۹۸۱ برابر با ۱۳۶۸ وات بر متر مربع است. تابش خورشیدی از جو عبور می کند، و بخشی از آن به زمین می رسد، که به آن تابش مستقیم خورشیدی میگویند؛ بخش دیگر توسط مولکول های جو، گرد و غبار و بخار آب در جو جذب و پراکنده می شود. و تأمل . بخشی از تابش خورشیدی پراکنده به فضا با برمی گردد و بخش دیگر به زمین می رسد. قسمتی که به زمین می رسد تابش خورشیدی پراکنده نامیده می شود. مجموع تابش های پراکنده خورشیدی و تابش مستقیم خورشیدی که به زمین می رسند را تابش کل می نامند. پس از عبور تابش خورشیدی از جو، شدت و توزیع انرژی طیفی آن تغییر می کند.
انرژی تابش خورشیدی که به زمین می رسد بسیار کوچکتر از مرز بالای جو است. پس از جذب و بازتاب اتمسفر، سطح می تواند حدود ۱۰ وات در هر متر مربع دریافت کند، و کل مقدار دریافتی زمین حدود ۱۱ میلیارد کیلووات ساعت است. و فرض کنیم که می توانیم تمام سطح زمین را با پانل های خورشیدی بپوشانیم. سپس تولید برق در یک سال حدود یک میلیارد کیلووات ساعت است. در سال ۲۰۱۶ کل تولید برق جهان ۲۵ تریلیون کیلووات ساعت بود. ۱/۴۰٬۰مین انرژی خورشیدی است که زمین دریافت می کند.
چرا دمای زمین در تعادل باقی می ماند؟
تغییر دمای زمین بستگی به ویژگی هایی دارد که سیارات دیگر لزوماً مانند جو، جریان های اقیانوسی، و سرعت چرخش مناسب ندارد و فاصله نسبتاً پایدار را حفظ می کند. زاویه بین هواپیمای مداری گردان به دور خورشید و خود محور زمین، نیمکره شمالی و جنوبی در زمان های مختلف تابش خورشیدی متفاوتی دریافت می کنند، بنابراین دما در شمال در زمستان به منهای ۳۰ درجه سانتیگراد کاهش خواهد یافت و می تواند در تابستان تا ۳۰ درجه سانتیگراد، و ۶۰ درجه در وسط بالا باشد. تفاوت درجه ها با توجه به اندازه عظیم زمین، انرژی دریافتی و از دست رفته بسیار عظیم است؛ انرژی دریافتی و از دست رفته بسیار بزرگ است؛ انرژی دریافتی و از دست رفته بسیار بزرگ است. در عین حال تفاوت دمایی نسبتاً آشکاری بین روز و شب در یک منطقه وجود خواهد داشت، این به این دلیل است که بخشی از زمین که شب ها توسط خورشید روشن نمی شود، به انرژی جهان تابش خواهد کرد و در نتیجه دما را کاهش خواهد داد. بنابراین دمای زمین در تمام مدت در حال تغییر است و این تغییر دقیقاً به خاطر نوسان انرژی دریافتی و آزاد شده توسط زمین است که قانون حفاظت از انرژی را نقض نمی کند.
بیش از چهار میلیارد سال است که زمین در درخشش خورشید حمام می شود و خورشید هر لحظه انرژی را سخاوتمندانه به زمین تابش می کند. بر اساس یک درک کلی، زمین باید گرم تر و حتی داغ تر شود. با این حال، در واقع زمین گرم تر نشده است. در سال های طولانی زمین نیز با چهار عصر یخبندان مواجه شده است. زمین همراه است: سرد - گرم - سرد - سپس گرم تر - سردتر... دوباره و دوباره، چرخه متقابل و هرگز گرم شدن!
انرژی تابش شده از خورشید به زمین به کجا می رود؟ تمام اجسامی که دما دارند می توانند تابش تولید کنند، اجسام با دمای بالا نور مرئی و فرابنفش (موج کوتاه) را تابش می کنند و اجسام دمای پایین مادون قرمز (موج بلند) را تابش می کنند. دمای سطح بالای خورشید ماورای بنفش و نور مرئی را به زمین تابش می دهد و دمای سطح پایین زمین پرتوهای مادون قرمز را به جهان تابش می کند! زمین تغییرات آب و هوایی را حفظ می کند، و انرژی را برای چرخش و چرخش به دور خورشید مصرف می کند و مقدار بسیار کمی انرژی برای ذخیره انرژی Up به زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تبدیل می شود، در میلیاردها سال طولانی، اساساً به نوعی تعادل پویا رسیده است، بنابراین دمای سطح زمین برای مدت طولانی تقریباً ثابت است!
مصرف انرژی فسیلی منجر به گرم شدن کره زمین می شود
انرژی فسیلی به زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی و غیره اطلاق می شود که توسط موجودات زنده در طول صدها میلیون سال شکل گرفته اند. این منبع انرژی تجدید پذیر نیست. همه آنها از بقایای گیاهان و حیوانات صدها میلیون سال پیش تکامل یافته اند. تمام سوخت های فسیلی از هیدروکربن ها تشکیل شده اند. ، سوخت های فسیلی در حال حاضر ۸۰٪ از منابع انرژی جهان صنعتی را به خود حساب می کنند. اگرچه انرژی فسیلی در مقایسه با انرژی خورشیدی به طور رقت انگیزی ناچیز است، اما میزان گرما و دی اکسید کربن تولید شده توسط انرژی فسیلی که میلیاردها سال است ذخیره شده و صدها سال است توسط انسان مصرف می شود، نیز سرسام آور است که ممکن است تعادل آب و هوایی موجود را از بین ببرد.
افرادی که سوخت های فسیلی می سوزانند، مانند نفت، زغال سنگ و غیره، مقدار زیادی گازهای گلخانه ای تولید خواهند کرد. این گازهای گلخانه ای به شدت شفاف به نور مرئی از تابش خورشیدی هستند، اما به شدت جذب تابش موج بلند ساطع شده توسط زمین هستند، و می توانند به شدت تابش زمین را جذب کنند. پرتوهای مادون قرمز در زمین، باعث بالا رفتن دمای زمین می شوند، عبارت است از اثر گلخانه ای. گرم شدن کره زمین بارش جهانی را دوباره توزیع خواهد کرد، یخچال های طبیعی و پرمفراست را ذوب خواهد کرد و سطح دریاها را بالا خواهد برد که نه تنها تعادل اکوسیستم های طبیعی را به خطر می اندازد، بلکه بقای انسان را نیز تهدید می کند. انتشار گازهای گلخانه ای در خشکی باعث بالا رفتن دمای این قاره شده است و اختلاف دمایی این قاره و اقیانوس کوچکتر شده است که جریان هوا را کند کرده است و مه دود را نمی توان در مدت کوتاهی دمید. امروزه سیاره ما داغ تر از آن است که در 2000 سال گذشته بوده است و اگر اوضاع همچنان رو به وخامت بگذارد، تا پایان این قرن دمای زمین به ارتفاع 2 میلیون ساله صعود خواهد کرد.
انرژی خورشیدی تعادل دمای زمین را مختل نخواهد کرد
تولید انرژی خورشیدی وسیله ای است که به طور مستقیم انرژی خورشیدی را با استفاده از اجزای باتری یا ماشین های انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. سوخت های فسیلی مصرف نمی کند. در سیستم تعادل دمایی زمین، انرژی بیشتری تولید نمی کند؛ نیروگاه های خورشیدی بر روی سقف و زمین ساخته شده اند، و گلخانه ای وجود ندارد. انتشار گاز بر تشعشعات خارجی زمین تأثیری نخواهد داشت؛ نیروگاه های خورشیدی عموماً بر روی زمینی ساخته می شوند که قابل کاشت نیستند، بنابراین بر جذب انرژی سبک توسط دیگر گیاهان سبز (از جمله جلبک ها) بر روی زمین تأثیری نخواهد داشت.