Albedo

Iz MaFiRaWiki

Albedo ali koeficient odbojnost izhaja iz latinske besede "albus", ki pomeni belino in je mera za odbojnost površine telesa.

Izražamo ga kot razmerje amplitud med odbito svetlobo s površine in vpadno svetlobo, s katero na to površino svetimo. Je brez dimenzijska količina, zato ga lahko izrazimo v odstotkih. Albedo zavzame vrednosti med 0 in 1. Albedo 0 pomeni, da telo ne odbija svetlobe, torej vso svetlobo absorbira (je idealno črno telo), albedo 1 pa ima telo, ki svetlobo popolnoma odbija (je idealno belo telo).

Albedo je odvisen od frekvence vpadne svetlobe. Odvisen je tudi od smeri vpadne svetlobe.

Albedo je pomembna količina predvsem v klimatologiji in astronomiji. Povprečen albedo Zemlje znaša med 0,30 in 0,35 zaradi atmosfere, a se lokalno močno spreminja zaradi različnih geoloških in okoljskih značilnosti površja [2].

Pojem albedo je v optiko vpeljal Johann Heinrich Lambert leta 1760 v svojem delu Photometria.


Vsebina

Albedo na Zemlji

Primeri albedov
Površina Albedo
Svež asfalt 0,04
Star asfalt 0,12
Iglasti gozd (poleti) od 0,08 do 0,15
Listnati gozd od 0,15 do 0,18
Zemlja (prst)/td> 0,17
Trava 0,25
Puščavski pesek 0,40
Svež beton 0,55
Led na oceanu od 0,50 do 0,70
Svež sneg od 0,80 do 0,90

Vrednosti albeda pogostih materialov na zemlji zavzemajo vrednosti med 0,9 za sveže zapadel sneg in 0,04 za oglje, eno najtemnejših snovi. Gledano z velike oddaljenosti imajo oceani in gozdovi majhen albedo, medtem ko je albedo puščave večji. Večina kopenega ima albedo med 0,1 in 0,4 [3]. Povprečen albedo Zemlje je 0,3 [4].

Površinski albedo Zemlje redno ocenjujejo s pomočjo senzorjev na satelitih, namenjenih opazovanju Zemlje. Takšna instrumenta sta MODIS na satelitih Terra in Aqua ameriške vesoljske agencije NASA.

Povprečna temeratura Zemlje je trenutno zaradi albeda in učinka tople grede okoli 15°C. Če bi bila Zemlja popolnoma zamrznjena in bi odbijala več svetlobe, bi povprečna temperatura planeta padla pod -40°C [5]. Če bi bil zamrznjen samo kopni del planeta, bi bila povprečna temperatura okoli 0°C [6]. V primeru, ko bi bil ves planet pokrit samo z vodo, bi bila povprečna temperatura blizu 27°C [7].


Albedo v Astronomiji

Z albedi planetov, satelitov in asteroidov lahko sklepamo na njihove lastnosti. Preučevanje albedov, njihovih odvisnosti od valovne dolžine in faznega kota ter spreminjanja albeda s časom predstavlja velik del raziskav v astronomskem področju fotometrije. O majhnih in oddaljenih objektih, ki jih s teleskopi ne moremo preučevati direktno, lahko veliko izvemo ravno z vrednostjo albeda. Na primer, z meritvijo albeda zunanjih objektov Sončevega sistema lahko sklepamo, kolikšen del površja objekta je prekrit z ledom.

Saturnova luna Enkelad ima enega največjih albedov med vsemi objekti v Sončevem sistemu. Z njenega površja se odbije 99% svetlobe. Zelo velik albedo ima tudi pritlikavi planet Erida, s katerega se odbije 96% svetlobe [8]. Večina majhnih zunanjih objektov Sončevega sistema in asteroidov v asteroidnem pasu ima vrednosti albeda okoli 0,05 [9]. Jedro kometa ima tipično albedo 0,04 [10]. Povprečen albedo Lune je okoli 0,12.

Povezavo med albedom, absolutno magnitudo objekta in velikostjo objeta podaja [11]:

A =\left ( \frac{1329\times10^{-H/5}}{D} \right ) ^2,

kjer je A albedo, D premer objekta v kilometrih in H absolutna magnituda.

Primeri vplivov albeda na Zemlji

Osvetljenost s sončno svetlobo

Največji albedo imajo tropski predeli Zemlje, kjer je osvetljenost s sončno svetlobo preko leta največja. Dodaten maksimum doseže albedo na severni polobli na geografski širini med 3° in 12°. Najmanjši albedo je v subtropskih predelih severne in južne zemeljske poloble [12]. Na temperaturo površja poleg albeda vpliva tudi lokalna insolacija. Arktični in antarktični predeli imajo visok albedo, a so hladni zaradi majhne insolacije. Po drugi strani so regije z visokim albedom, kot je na primer Sahara, vroče zaradi velike osvetljenosti s sončno svetlobo.

Vreme in podnebje

Albedo vpliva na podnebje in vreme. Spreminjajoče vremenske razmere so posledica neenakomernega segrevanja zemeljskega površja zaradi različnih albedov na različnih predelih Zemlje. Na albedo vplivajo tako oceani kot tudi kopno. Kopno in oceani povzročijo štiri tipe zračnih mas, ki so odvisno od geografske širine in insolacije:

  • toplo in suho podnebje nad tropskimi in subtropskimi kopnimi predeli;
  • toplo in vlažno podnebje na tropskimi in subtropskimi oceani;
  • hladno in suho podnebje nad polarnimi in subpolarnimi kopnimi predeli;
  • hladno in vlažno podnebje nad polarnimi in subpolarnimi oceani.

Različne temperature teh zračnih mas povzročijo različne zračne tlake. Visok zračni tlak potem potuje proti nižjemu, zato se vreme spreminja od severa proti jugu na severni polobli in od juga proti severu na južni polobli. Zaradi vrtenja Zemlje Coriolisova sila dodatno spremeni pretok zračnih mas od višjega k nižjemu tlaku. Zaradi tega so nastali podnebni pasovi.

Sneg

Albedo snega se spreminja med 0,9 za sveže zapadel sneg, 0,4 za sneg, ki se že tali in 0,2 za umazan sneg [13]. Če se na območju pokritem s snegom zviša temperatura, se začne taliti sneg in albedo se zniža.

Efekti na manjših skalah

Albedo deluje tudi na manjših skalah. Temne obleke absorbirajo več sončne svetlobe, svetle pa jo bolje odbijajo. Zato nam je poleti v temnih oblekah bolj vroče [14].

Albedo vode in ledu

Voda odbija svetlobo precej drugače kot ostali zemeljski materiali. Odbojnost vodne površine lahko izračunamo s Fresnelovimi enačbami.
Odbojnost vode pri 20°C.
Enlarge
Odbojnost vode pri 20°C.

Led ima velik albedo. Večina svetlobe se z ledu odbije. Voda odbije manj svetlobe v primerjavi z ledom. Albedo vode je odvisen tudi od kota, pod katerim vpada valovanje. Ko so koti veliki, se odbojnost vode poveča, pri majhnih pa voda odbija manj svetlobe.

Tipična vrednost albeda oceana je 0,06, medtem ko je albedo ledu med 0,5 in 0,7. Torej ocean odbije le 6% vpadnega valovanja, ostalo pa absorbira. Led odbije 50% – 70% vpadne energije.

Oblaki

Albedo oblakov vpliva na temperaturo atmosfere. Različni tipi oblakov imajo drugačne odbojnosti. Albedo oblakov se spreminja med okoli 0 in 0,8. Oblaki z visokim albedom ohlajajo Zemljo z odbijanjem sončne svetlobe, oblaki z nizkim albedom pa zadržujejo toploto na Zemlji [15].

Na albedo in podnebje nekaterih območjih na Zemlji vplivajo tudi umetni oblaki, kot so na primer bele sledi na nebu, ki jih povzročijo letala.

Aerosoli

Aerosoli so zelo fini delci ali kapljice v atmosferi, ki vplivajo na Zemljin albedo [16]. Efekti aerosolov so

  • Neposredni (direktni). Aerosoli sipajo in absorbirajo svetlobo. Sipanje povzroči znižanje temperature atmosfere, absorpcija pa temperaturo atmosfere zviša.
  • Posredni (indirektni). Aerosoli spreminjajo lastnosti oblakov. Na območjih z večjo koncentracijo aerosolov je albedo večji, zato se več svetlobe sipa in se atmosfera posledično ohlaja.

Vpliv ljudi

Človeško spreminjanje okolja (krčenje gozdov, kmetijska dejavnost, urbanizacija) prav tako vpliva na vrednost albeda na različnih področjih Zemlje.

Viri

Osebna orodja