In che modo l'albedo influenza il clima?

Le rayonnement solaire, une fois qu’il s’approche de l’atmosphère terrestre ou qu’il y pénètre, peut-être soit absorbé par les gaz composant l’atmosphère, soit diffusé (réfléchis), soit transmis.

Le rayonnement solaire, que l’on nomme albédo, réchauffe la terre lorsqu’il est absorbé, ce qui influence le climat et contribue à l’augmentation des températures. Il est possible de comprendre l’albédo par l’expérience et en quoi ce phénomène joue sur la vie sur terre.

Esperimento Albedo 1: radiazione riflessa e temperatura

L'obiettivo di questo esperimento è quello di comprendere l'impatto della dispersione dei raggi solari (albedo) sulla temperatura della Terra. Per mettere in pratica tutto ciò, l'esperimento consisterà in confrontare l'aumento di temperatura di una superficie bianca e di una nera quando vengono riscaldate dalla luce.

Per realizzare l'esperimento nel migliore dei modi, l'attrezzatura necessaria è :

• 2 superfici metalliche piatte in bianco e nero,
• Polistirolo
• Due lampadine identiche
• Due termometri
• E un telefono per cronometrare

La procedura dell'esperimento è semplice:

• Iniziare incollando o posando le due superfici metalliche sul polistirolo.
• Misurare quindi la temperatura di entrambe le superfici.
• Registrare quindi la temperatura di entrambe le superfici come temperatura al tempo 0.
• Ora accendete entrambe le lampade e puntatele ciascuna su una delle superfici.
• A questo punto, misurate la temperatura di ciascuna superficie ogni minuto per 5 minuti. Preparate una piccola tabella per organizzare i dati con la temperatura della superficie nera, della superficie bianca e del tempo di misurazione.

Ora non resta che analizzare i dati:

• Che cosa è successo? Come sono cambiate le temperature?
• Le temperature sono cambiate allo stesso modo tra le due superfici?
• Se sì, o se no, come può spiegarlo?

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Esperimento Albedo 2: raggi e luce riflessi

L'esperimento 1 ha dimostrato che non tutte le superfici aumentano di temperatura in modo identico quando vengono esposte a una lampada della stessa potenza. In questo caso, si tratterà di capire perché, determinando l'influenza del colore e della struttura di una superficie sulla sua capacità di riflettere la luce.

Questa esperienza richiede :

• Cartone di diversi colori e texture (ondulato o piatto)
• Una lampada
• Un misuratore di luce per calcolare l'illuminamento (alcune applicazioni del telefono hanno questa opzione)
• Una calcolatrice

Per realizzare questo esperimento, è necessario :

• Posizionare un foglio di carta su un tavolo e accenderlo.
• Posizionare l'esposimetro davanti alla carta per catturare i raggi riflessi dalla carta.
• Ripetete questo procedimento per ogni scatola, misurando ogni volta la percentuale di luce riflessa con l'esposimetro.
• Infine, misurare l'illuminamento della lampada con il luxmetro (illuminare il luxmetro direttamente sulla lampada). In questo modo è possibile calcolare la percentuale di raggi riflessi rispetto al totale dei raggi forniti dalla lampada.

Per analizzare i risultati, ponetevi queste domande:

• Quali sono le texture e i colori che riflettono di più? Il minimo?
• Che influenza ha il colore sulla percentuale di radiazione riflessa?
• Che influenza ha la texture sulla percentuale di radiazione riflessa?

Radiazione riflessa o albedo

L'albedo è un valore che caratterizza la capacità di un elemento o di un sistema di riflettere o meno la radiazione. L'albedo influenza quindi la tendenza di questo elemento o sistema a riscaldarsi, poiché più riflette, meno si riscalda, in quanto cattura meno radiazioni. L'albedo viene calcolato come segue: A = (radiazione riflessa/radiazione incidente o ricevuta) *100.

Un'albedo di 100 % rifletterà quindi tutta la luce incidente. Un'albedo di 0 % assorbirà tutta la luce incidente. Ogni elemento sulla Terra ha un'albedo diversa a seconda del suo colore e della sua consistenza. È l'albedo medio di tutti questi elementi che darà l'albedo del sistema terra-atmosfera e quindi ci permetterà di sapere quanta radiazione viene riflessa. In media, La Terra ha un'albedo di 30 % dovuta principalmente all'atmosfera.

Dire che il colore influisce sull'albedo è sia vero che falso. In realtà è così, ma il riflesso è invertito. Non è il colore che influisce direttamente sulla radiazione, ma è proprio perché l'elemento assorbe una parte e ne riflette un'altra che lo vediamo in quel colore. Da un lato, tra tutte le radiazioni, solo la luce visibile (da cui il nome) è visibile in un intervallo di lunghezze d'onda compreso tra 400 e 800 nm circa. Un elemento assorbe e riflette (o diffonde) una specifica gamma di lunghezze d'onda. In questo senso, ad esempio, è perché un oggetto riflette solo il rosso e assorbe tutto il resto che viene visto come rosso. Un corpo nero perfetto assorbe tutto e un corpo bianco perfetto riflette tutto. È quindi in base alle gamme di lunghezze d'onda assorbite e riflesse che un corpo avrà un'albedo più o meno forte e un riscaldamento più o meno intenso.

Pertanto, nell'esperimento 1, una parte della radiazione luminosa viene assorbita dalle piastre come energia termica. L'aumento di temperatura è più rapido e maggiore per la lastra nera che per quella bianca, perché la superficie bianca riflette maggiormente la luce, mentre quella nera ne assorbe di più.

Infine, ecco alcuni valori di albedo per confrontare i risultati dell'Esperimento 2:

• Colore nero: 0 % ;
• Foresta: da 5 a 10 % ;
• Calcestruzzo: da 17 a 27 % ;
• Ghiaccio: da 30 a 50 % ;
• Neve fresca: 80-90 % ;
• Specchio perfetto: 100 %.