6.1: Preludio a la Radiación Atmosférica

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Un concepto importante en el estudio de la radiación atmosférica es que todos los objetos emiten y absorben radiación. Para un emisor perfecto, la radiación emitida por un objeto, llamada irradiancia, está determinada por la función Planck, que depende únicamente de la temperatura y la longitud de onda. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la radiación emitida en todas las longitudes de onda y más corta es la longitud de onda de la energía máxima. El Sol emite en lo visible mientras que la Tierra y su atmósfera emiten en el infrarrojo. Ningún objeto es realmente un emisor perfecto en cada longitud de onda; la emisividad de número sin unidad mide qué tan bueno o pobre es un emisor. En cada longitud de onda, un buen emisor es un buen absorbedor.

Qué tan bien absorbe un objeto a diferentes longitudes de onda de radiación, llamada su absortividad, depende de su composición química y de las reglas de la mecánica cuántica. Como resultado, cierta absorción es fuerte y otra débil; algunos están en líneas agudas mientras que otros están en rasgos amplios en el espectro de longitud de onda; algunos están en la UV, particularmente debido a O ₂ y O ₃, poca está en lo visible, y mucha absorción, incluyendo bandas anchas y líneas agudas, ocurre en el infrarrojo, particularmente por H ₂ O, CO ₂ y O ₃.

La radiación que no es absorbida por un gas, líquido o sólido es transmitida o dispersa. La cantidad de radiación transmitida depende de las secciones transversales de absorción y dispersión de los componentes gaseosos, líquidos o sólidos de la materia, de manera que cuanto mayor sea la sección transversal y la distancia a través de la materia, menos radiación pasa a través de la materia. La decadencia de la luz transmitida con la distancia a través de la materia es exponencial, como lo describe la Ley de Beer.

Los gases superficiales y atmosféricos de la Tierra pueden emitir y absorber radiación a las mismas longitudes de onda. La mayoría de las emisiones de la Tierra se encuentran en longitudes de onda infrarrojas, ya sea que la emisión sea de la superficie, nubes o gases atmosféricos.

La dispersión de la radiación atmosférica complementa la absorción y es aún más difícil de rastrear a través de la atmósfera que la absorción. La longitud de onda de la radiación y el tamaño, forma y composición de la partícula dispersante juntos determinan la eficiencia de dispersión y el patrón de dispersión. Muchos de los cielos que mejor recordamos se deben a la dispersión y absorción de la luz solar.