Efek rumah kaca dan keseimbangan energi Bumi

FisikaFisika dan lingkunganUsia 15–16

Gunakan di kelas saya

Bumi menghangat atau mendingin bergantung pada keseimbangan antara energi Matahari yang diserap dan radiasi inframerah yang dipancarkannya. Atur kadar gas rumah kaca, daya pantul permukaan (awan, es), dan konstanta Matahari untuk melihat perubahan suhu kesetimbangan — beserta umpan balik pencairan es yang membuat Bumi menyerap kalor lebih banyak lagi.

Pelajaran: Fisika dan ilmu lingkungan: neraca energi Bumi

Yang ditunjukkan

Suhu rata-rata Bumi menjadi stabil ketika energi yang diserap dari cahaya Matahari sama dengan energi yang dipancarkan ke antariksa sebagai inframerah. Simulasi ini memakai model atmosfer satu lapis yang sederhana: Bumi menyerap (1 − a)·S/4 dari konstanta Matahari S, dengan a sebagai albedo, dan hukum Stefan-Boltzmann σT⁴ menentukan besar energi yang dipancarkan. Gas rumah kaca menyerap inframerah yang keluar dan memancarkan sebagian kembali ke permukaan, sehingga permukaan harus lebih hangat daripada suhu efektif agar neraca tetap seimbang. Umpan balik es-albedo yang dapat diaktifkan menurunkan albedo ketika planet memanas.

Cara menggunakan

Tekan Praindustri lalu Kadar saat ini untuk membandingkan suhu permukaan dan panah aliran energi. Geser penggeser gas rumah kaca sambil menjaga albedo tetap, lalu kembalikan dan ubah hanya daya pantul permukaan. Matikan dan nyalakan umpan balik pencairan es pada kadar gas yang sama, lalu bandingkan suhu akhirnya untuk melihat bagaimana lingkaran umpan balik memperbesar perubahan kecil. Konstanta Matahari juga dapat diubah untuk memodelkan perubahan pancaran Matahari.

Parameter yang dapat diubah

  • Kadar gas rumah kaca (× praindustri) 0,5–3 ×
  • Daya pantul permukaan (albedo) 0,1–0,6
  • Konstanta Matahari 1200–1500 W/m²
  • Aktifkan umpan balik pencairan es

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa gas rumah kaca meloloskan sebagian besar cahaya Matahari tetapi mengurangi inframerah yang lepas ke antariksa?
  2. Pada kadar gas yang sama, seberapa jauh suhu permukaan naik ketika umpan balik pencairan es dinyalakan?
  3. Mana yang lebih mendinginkan Bumi dalam model ini: menaikkan albedo dari 0,3 ke 0,4 atau mengembalikan gas ke kadar praindustri?