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大気はいくつかの複雑なプロセスによって加熱されますが、大気加熱のほとんどすべての原因は太陽です。局所的には、火山の噴火、落雷、森林火災、または発電や重工業などの人間の活動など、太陽に直接依存しないプロセスによって空気が加熱される場合がありますが、これらの熱源は日射に比べてわずかです。
太陽
太陽は、熱、光、放射という形であらゆる方向にエネルギーを放射します。このエネルギーは、信じられないほどの距離にわたって物体を加熱することができます。太陽熱は、太陽放射が何らかの物質の分子に衝突して吸収されると発生します。太陽放射は反射材料に当たり、多くの熱を吸収することなく反射します。透明な材料は、熱を交換することなく太陽放射を透過させます。
雰囲気
地球の大気は、遭遇する放射線の波長に応じて、反射性または透明です。その結果、大気は太陽放射からの直接的な熱をほとんど受けません。太陽エネルギーは、反射して空間に戻るか、エネルギーを吸収せずに通過することができます。より多くのエネルギーは、雲やオゾンなどの化合物によって反射されます。太陽エネルギーの約54％だけが大気を通過して表面に到達します。
地球
日射が地球の表面に到達すると、地面と水域がそのほとんどすべてを吸収します。空間に反映されるのは約4％だけです。太陽エネルギーを吸収することにより、これらの表面は加熱されます。暖かい物体は長波の赤外線を放射し始めます。大気がなければ、このエネルギーは宇宙に放射されます。
温室効果
地球の大気の化学組成により、暖かい表面から放出される赤外線のほとんどは宇宙に到達しません。代わりに、放射線は温室効果ガスとして知られる化合物によって反射または吸収されます。これらの化合物が表面からの赤外線を吸収すると、大気が加熱されます。地球に向けて反射されたエネルギーは、表面をさらに暖め、地球はより多くの赤外線を放射します。これにより、大気と表面を暖かく保つサイクルが作成されます。