Hva slags type stråling sender jorda ut?

Hva slags stråling sender jorda ut i verdensrommet?

Jorden har en mye lavere temperatur enn solen, og sender ut varmestråling som også omtales som infrarød lys. Denne strålingen har en lengre bølgelengde enn solstrålingen, noe som gjør at den er usynlig for det menneskelige øye. Likevel spiller denne utgående energien en helt avgjørende rolle for å regulere planetens globale temperaturbalanse.

Når sollyset treffer bakken, absorberes energien og varmer opp overflaten. For å opprettholde en stabil balanse, må jorden kvitte seg med den mottatte energien igjen - og det gjør den ved å stråle den ut i verdensrommet som langbølget varmestråling. Utfordringen er at denne prosessen ikke skjer uhindret, takket være atmosfæren som omgir oss.

Hvorfor sender jorden ut varmestråling?

Fysikken bak temperatur og bølgelengde

Alle legemer med en temperatur over det absolute nullpunkt sender ut elektromagnetisk stråling. Hvilken type stråling som dominerer, avhenger direkte av temperaturen til objektet. Solen, med en overflatetemperatur på rundt 5.500 grader C, sender ut mesteparten av sin energi som kortbølget stråling, inkludert synlig lys.

Jorden har derimot en gjennomsnittstemperatur på omtrent 15 grader C. Fordi planeten er så mye kaldere enn solen, sender den ut energi med betydelig lengre bølgelengder. Dette kalles ofte for terrestrisk langbølget stråling. Det er en fascinerende mekanikk - jo varmere et objekt er, desto kortere blir bølgelengden på strålingen det sender ut.

Energiinngang versus energitap

For at jordkloden ikke skal bli gradvis varmere eller kaldere over tid, må det være en hårfin balanse mellom solenergien som absorberes og varmestrålingen som sendes ut i verdensrommet. Rundt 30 prosent av solinnstrålingen reflekteres umiddelbart tilbake av skyer, is og atmosfære, mens resten tas opp av bakken og verdenshavene.

Atmosfærens rolle og drivhuseffekten

Her kommer en av de mest misforståtte delene av klimafysikken. Solens kortbølget stråling passerer relativt uhindret gjennom atmosfæren. Men når jorden sender ut sin langbølget varmestråling, oppfører gassene i atmosfæren seg annerledes.

Vanndamp, karbondioksid, metan og andre drivhusgasser absorberer en stor del av denne langbølgede strålingen. Istedenfor å slippe alt ut i verdensrommet, sender disse gassene varmen tilbake mot overflaten igjen. Utrolig nok holder denne naturlige mekanismen gjennomsnittstemperaturen på jorden pålevelige 15 grader C istedenfor minus 18 grader C.

Men her merker vi også konsekvensene av menneskeskapte utslipp. Når mengden drivhusgasser øker, blir atmosfæren enda flinkere til å holde på den langbølgede varmestrålingen, noe som fører til global oppvarming. Det handler ikke om at jorden har endret type stråling, men om at atmosfæren slipper ut mindre av den.

Sammenligning av solstråling og jordstråling

Solstråling (Kortbølget stråling)

Tilfører energi og varmer opp jordens overflate og hav

Solen med en overflatetemperatur på rundt 5.500 grader C

Korte bølgelengder, inkludert synlig lys og ultrafiolett stråling

Passerer relativt lett gjennom atmosfæren, selv om noe reflekteres av skyer

Jordstråling (Langbølget stråling)

Fjerner overskuddsenergi fra jorden og driver drivhuseffekten

Jordens overflate og atmosfære med en snittemperatur på 15 grader C

Lengre bølgelengder i det infrarøde spekteret som er usynlige for øyet

Absorberes i stor grad av drivhusgasser i atmosfæren

Karis erfaring med strålingsfysikk på en kald vinternatt

Kari, en naturfagslærer i Trondheim, lurte på hvorfor det ofte blir kaldere netter når det er helt klarvær sammenlignet med netter med tette skyer.

Først trodde hun det skyldtes at kald luft trakk ned fra fjellet, men temperaturmålingene i hagen viste et annet mønster som ikke stemte helt med vinden.

Etter å ha sjekket strålingsfysikken, forsto hun sammenhengen: Skyfri himmel tillater at jordens langbølgede varmestråling slipper rett ut i verdensrommet uten hinder.

Når det er skyet, fungerer skyene som et teppe som sender varmestrålingen i retur til bakken, noe som forhindrer det kraftige temperaturfallet om natten.