Atmosphäre

Insgesamt ist die Sonnenenergie an vielen Prozessen auf der Erde beteiligt. Ein Teil der Energie kehrt z.B. als langwellige Strahlung (infrarot) in die Atmosphäre zurück, welche sich somit erwärmt. Ein anderer Teil dient zur Verdunstung von Wasser, entweder im Erdboden oder in den Blättern der Pflanzen, was das Wasser in die Atmosphäre zurückführt. Da die Verdunstung der Erdbodenfeuchtigkeit Sonnenenergie benötigt, hat der Erdboden einen starken Einfluss auf die (Oberflächen-)Temperatur. Die Beschaffenheit der Erdbodenoberfläche hingegen wirkt sich auch dynamisch auf Prozesse in der Atmosphäre aus. Durch die Windeinwirkung gelangt beispielsweise Staub (von trockenen oder sandigen Oberflächen) von der Erdoberfläche in die Atmosphäre (= natürliches Aerosol) und interagiert mit der atmosphärischen Strahlung.

Der menschliche Körper ist in der Lage, die Strahlung, welche auf die Körperoberfläche trifft, zu absorbieren. Dies geschieht jedoch nur teilweise. Der andere Teil wird reflektiert. Bei diesem Prozess wandelt sich absorbiertes Licht/Sonnenenergie in Wärmeenergie/ thermische Energie um. Die Fähigkeit, die Lichtmenge zu absorbieren, hängt von der Farbe ab – je dunkler das Objekt ist, desto mehr Licht wird absorbiert und umgekehrt je heller das Objekt ist, desto weniger Licht wird absorbiert. Deshalb wird uns an einem sonnigen Sommertag in einem schwarzen Hemd wärmer als in einem weißen. Ebenso werden andere schwarze Objekte in der Sonne heiß. Dies liegt daran, dass die schwarze Farbe Infrarotstrahlung absorbiert und weiße Farbe die Strahlung reflektiert.

Übertragung von Energie

Energie wird zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung übertragen:

• Wärmeleitung ist der Prozess, bei dem ein Energietransfer zwischen Partikeln mit unterschiedlichen Temperaturen stattfindet. Dabei wird meistens Wärme aus Bereichen mit höherer Temperatur in Bereiche mit niedrigerer Temperatur übertragen. Der größte Teil der Energie wird über Wärmeleitung auf der Erdoberfläche übertragen. In der Nacht kühlt die Erdoberfläche ab und nimmt die Wärme aus der Luft auf. Im Laufe des Tages erwärmt die Sonnenstrahlung die Erdoberfläche, was wiederum die Temperatur der Luft beeinflusst. Luft und Wasser hingegen sind relativ schwache Leiter
  
  
• Bei der Konvektion (Strömung bzw. vertikale Luftbewegungen) wird Wärme übertragen, indem eine Gruppe von Molekülen von Ort zu Ort in der Substanz bewegt wird. Die Konvektion kommt in Substanzen vor, deren Moleküle sich frei bewegen, wie z. B. Wasser und Luft. In der Atmosphäre beeinflusst sie das Steigen und Fallen von Luftmassen, denn die vertikalen Bewegungen verteilen effektiv Hitze und Feuchtigkeit über die gesamte Atmosphäre. Somit tragen sie auch zur Wolken- und Sturmentwicklung bei.
  
  
• Strahlung beschreibt die Form, in der die (Sonnen) Energie von der Sonne zur Erde übertragen wird. Die Intensität der Strahlung, die an der Erdoberfläche eintrifft, hängt beispielsweise vom Wetter und dem Stand der Sonne ab. Außerdem ist die Wellenlänge des Lichts ausschlaggebend dafür, wie stark die Sonnenstrahlung von der Atmosphäre absorbiert wird.