Zemes virsma galvenokārt sasilst Saules radiācijas ietekmē. Salīdzinājumā ar to zemes dzīļu un cilvēka radītais siltumstarojums ir neicīgs.Saules radiācija (Starojums) ir elektromagnētiskie viļņi, kuru garums mainās no 0,1, līdz 4 mikrometriem (um). Saules redzamais, infrasarkanais un ultravioletais starojums brīvi iet cauri Zemes atmosfērai un nes 99 % no Saules elektromagnētiskā starojuma enerģijas. Ultravioletais starojums ir apmēram 8 % no saules starojuma. Tas izraisa ādas iedegumu. Pārmērīgs ādas apstarojums ir kaitīgs veselībai un var izraisīt ādas vēzi. Īpaši uzmanīgi jāsauļojas Polārajos apgabalos un tiem tuvākajos rajonos , īpaši Dienvidu puslodē, kur ozona slānis ir plānāks. Bīstami ir ilgi sauļoties arī augstu kalnos, kur gaiss ir retinātāks, tīrāks un dzidrāks nekā zemienēs. Infrasarkanais starojums (aptuveni 36 % no visa starojuma) ir ar īpaši gariem viļņiem. Tas cilvēka acij nav redzams, bet sajūtams, kā siltums, jo ar infrasarkanā starojuma palīdzību notiek siltuma pārnese.

Kas ir Saules radiācija?

Saules radiācija ir Saules starojuma daudzums, kas sasniedz zemi. Tā ir galvenais visā Zemes ģeogrāfiskajā ainavapvalkā notiekošo procesu enerģijas avots. Saules radiāciju mēra cal/cm2 laika vienībā (minūtē, mēnesī, gadā)

===================================

Izejot cauri atmosfērai, Saules starojuma daudzums samazinās. Daļa no tā atstarojoties no mākoņiem, atgriežas kosmosā, daļu absorbē atmosfēra, un daļa pārvēršas siltuma enerģijā. Saules radiāciju absorbēozons atmosfērā un ūdens tvaiki, mākoņi un aerosoli atmosfērā. Zemes virsmu sasniedz tikai apmēram puse no atmosfērā nonākušās Saules enerģijas. Daļa no Saules radiācijas tiešā veidā nonāk līdz zemes virsmai. Daļu izkliedē mākoņi, un tā nonāk līdz zemes virsmai izkliedētās radiācijas veidā. Saulainākā laikā lielāka ir tiešās radiācijas daļa, bet mākoņainākā laikā līdz Zemes virsmai nonāk tikai izkliedētā radiācija. Tiešā un izkliedētā radiācija kopā veido summāro radiāciju.

Lielākais Saules radiācijas daudzums, kas sasniedz Zemes virsmu, tiek absorbēts, tāpēc Zemes virsma uzsilst. Daļa radiācijas atstarojas atpakaļ atmosfērā. Jo virsma ir tumšāka un mitrāka, jo vairāk absorbē un mazāk atstaro Saules enerģiju. Visvairāk (>90%) atstaro tikko uzkritis sniegs. Šajā gadījumā albedo - atstarotās un tiešās radiācijas attiecība - 90 un pat vairāk. Viens no mazākajiem albedo (0,05-0,10) ir ūdens virsmai, kad saule atrodas augstu virs debess līnijas.

Lielākais albedo ir - vairāk nekā 0,90 - ir tikko uzkritušam sniegam.

Kas ir albedo?

Albedo ir skaitlis, kas rāda kādu daļu no Saules staru enerģijas priekšmets atstaro. Otru daļu no Saules staru enerģijas absorbē - uzsūc sevī. Atstarotās un absorbētās enerģijas daudzums atkarīgs no zemes virsmas krāsas, mitruma, struktūras, kā arī no Saules augstuma virs horizonta un atmosfēras stāvokļa.

=================================

Sasilis ķermenis izdala infrasarkano siltuma starojumu un rezultātā pats atdziest. Jo augstāka ir zemes virsmas temperatūra un zemāka atmosfēras temperatūra, jo lielāks būs Zemes infrasarkanā siltuma starojums, tāpēc tās virsma atdzisīs ātrāk. Īpaši liela siltuma plūsma paceļas no sasilušās Zemes virsas skaidrās vasaras naktīs. Ja laiks ir apmācies, giass ir silts un satur lielu ūdens tvaiku daudzumu, tad ievērojama atmosfēras siltuma daļa tiek atstarota atpakaļ. Veidojas atmosfēras pretstarojums.

Kas ir atmosfēras pretstarojums?

Atmosfēras pretstarojums ir atmosfēras garo viļņu starojums, kas virzīts pret zemes virsmu. Tā intensitāte atkarīga no ūdens tvaiku CO2 un ozona daudzuma atmosfērā.

==============================

Noteiktos apstākļos, piemēram, ja virs sasilušās zemes pārvietojas mitras un siltas jūras gaisa masas, rodas mākoņi, un tad atmosfēras pretstarojums ir lielāks nekā Zemes siltuma starojums. Tādā gadījumā atmosfēras gaiss sasilda zemi.

Parasti starpība starp zemes siltuma starojumu un atmosfēras pretstarojumu ir pozitīva. Tas nozīmē, ka Saules radiācijas sasildītā Zemes virsa atdod vairāk siltuma nekā saņem no atmosfēras. Jo skaidrāks laiks un dzidrāks gaiss, jo lielāks ir zemes siltuma daudzums.

Radiācijas bilance ir starpība starp starojuma plūsmām, ko absorbē un iztaro zemes virsma. Pozitīva radiācijas bilnace nozīmē to, ka Zemes virsa saņem no Saules lielāku enerģijas daudzumu nekā atdod siltuma starojuma veidā un Zemes virsa sasilst. Negatīva radiācijas bilance veidojas naktī. Latvijā kopējā radiācijas bilance ir pozitīva. Negatīva tā ir tikai ziemas periodā, īpaši tad, kad zemes virsmu klāj sniega sega. Apgabalos ar ilggadēju negatīvu saules radiācijas bilanci veidojas ledāji vai daudzgadīgais sasalums. 

Radiācijas bilance parāda faktisko staru enerģijas pieplūdumu vai aizplūdumu, no kura atkarīgi siltuma apstākļi uz Zemes - sasilšana vai atdzišana

===========================

Kopējā zemeslodes radiācijas bilance ir līdzsvarā, taču atšķirības starp siltuma joslām ir lielas. Karstajā joslā ir raksturīga sasilšana, turpretī polārajos apgabalos dominē stipra atdzišana. Pēdējās desmitgadēs siltumnīcas efekta dēļ vērojama planētas radiācijas bilances paaugstināšanās. Šo pasiltināšanos izsauc siltumnīcas efekta gāzu koncentrācijas pieaugums atmosfērā, tāpēc atmosfēra absorbē vairāk Zemes siltuma starojuma, neļaujot tam aizplūst Visuma telpā. Tādejādi pašreizējais klimata pasiltināšanās process saistīts nevis ar lielāku radiācijas pieplūdumu, bet ar aizplūstošās radiācijas samazināšanos. Zemes virsa galvenokārt izstaro infrasarkano starojumu, kuru vairākas atmosfēru veidojošās gāzes spēj intensīvi absorbēt.

Siltumnīcas efekta gāzes ir galvenais siltuma starojuma absorbētājs atmosfērā. Tās ir ūdens tvaiki, kā arī ogļskābā gāze (CO2),  metāns (CH4) slāpekļa oksīds (N2O) piezemes ozons un freoni un citas gāzes

===============================

Kā zināms, siltumnīcā gaisa temperatūra ir daudz augstāka nekā apkārtējā vidē. Saules īsviļņu radiācija, kas siltumnīcā nonāk caur stiklu vai plēvi, sasniedz augsnes virsmu in to stipri sasilda. Turpretī Zemes garo vilņu siltuma starojumu stikls vai plēve aiztur. Zemes atmosfērā norisinās līdzīgs process. Saules īsviļņu starojums iet cauri atmosfērai, bet garo viļņu siltuma aizplūšana atpakaļ visumā ir apgrūtināta un izraisa atmosfēras sasilšanu. Jo augstāka ir siltumnīcas efekta gāzu koncentrācija, jo vairāk infrasarkanā starojuma tiek aizturēts atmosfērā un pieaug Zemes virsas temperatūra.

Situmnīcas efekts ir dabisks process. Ja atmosfēru veidotu tikai slāpeklis un skābeklis - gāzes, kas neietekmē siltuma starojumu, - Zemes vidējā temperatūra būtu tikai + 6 grādi (pēc citiem avotiem -18 grādi). Faktiski Zemes vidējā temperatūra ir +15 grādi. Tajos ģeoloģiskajos periodos, kad CO2 daudzums atmosfērā bijis augstāks, uz Zemes ir dominējis silts klimats. Ja tas bijis zems, tad pārsvarā ir bijis auksts klimats ar kontinentālajiem un kalnu apledojumiem. Pat nelielas siltumnīcas efekta izraisošo gāzu daudzuma izmaiņas atmosfērā rada temperatūras izmaiņas uz Zemes. Mainās ledāju platība, okeāna līmenis, straumju režīms, ģeogrāfisko ainavu izplatība un klimats. Pēdējo 150 gadu laikā ievērojami pieaugusi trīš nozīmīgāko siltumnīcas efekta gāzu (CO2, CH4, N2O) Koncetrācija atmosfērā. Vienādā koncentrācijā CH4 var veicināt siltuma uzkrāšanos 21 reizi vairāk, bet NOx - 270 reižu vairāk nekā CO2.

Rakstā izmanotie avoti:

• Wikipedia
• Zinaida Melbārde, Maija Rozīte, Līga Zelča "Pasaules Ģeogrāfija Vidusskolai" grāmatas materiāli.