[Earth Science] 大気の構造と運動 地球全体の熱収支

太陽放射と地球放射
太陽放射：太陽が宇宙空間に主に可視光線として放っている膨大なエネルギーのこと．
太陽定数：地球の大気の上端で太陽光に垂直な1m$^2$の面が1秒間に受ける太陽放射エネルギーのこと．1370W/m$^2$
地球全体が受ける太陽放射エネルギーを地球の全面積で平均すると342W/m$^2$となる．これは，太陽放射エネルギーの1/4である．

上記の計算については，地球を半径6.4 $\times$10$^6$の球，太陽定数を1.4 $times$ 10$^3$W/m$^2$とすると，以下のようになる．

地球の断面積 = 3.14 $\times$ (6.4 $\times$ 10$^6$ )$^2$ m$^2$

地球表面が1秒間に受ける太陽放射エネルギー総量 = 太陽定数 $times$ 地球の断面積

= (1.4 $\times$ 10$^3$) $\times$ 3.14 $\times$ (6.4 $\times$ 10^$^6$)$^2$

= 1.8 $\times$ 10$^{17}$

地球の表面積 = 4 $\times$ 3.14 $\times$ (6.4 $\times$ 10$^6$ )$^2$

= 1.8 $\times$ 10$^{17}$

したがって，地球全体の平均は

$\cfrac{(1.4 \times 10^{3}) \times 3.14 \times (6.4 \times 10^{6} )^{2}}{4 \times 3.14 \times (6.4 \times 10^{6})^{2}} =  \cfrac{1}{4} \times (1.4 \times 10^{3} ) = 3.5 \times 10^{2}$ W/m$^{2}$

地球放射

地球が太陽放射によって常に温められていても，地球全体で平均した地表気温はほぼ15℃に保たれている．それは，地球が吸収する太陽放射と同量のエネルギーを宇宙空間に地球放射しているからである．

地球放射：太陽放射と同量のエネルギーが赤外線として昼夜の別なく宇宙空間へ赤外放射すること．

温室効果

温室効果：温室効果ガスは地表からの赤外放射とほぼ同じ量のエネルギーを下向きにも赤外放射し，再び地表を温めること．

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