Il flusso energetico dal Sole alla Terra

L'attività alla superficie del "sistema Terra" è regolata dai flussi energetici provenienti dal Sole, che, attraversando l'atmosfera, agiscono sul pianeta.

L'energia che arriva alla Terra è trasportata da un ampio spettro di onde elettromagnetiche, in particolare radiazioni infrarosse, luminose e ultraviolette. Entrando in contatto con l'atmosfera, tali radiazioni vengono da questa in parte diffuse, riflesse e assorbite; la frazione che riesce ad attraversare completamente l'atmosfera raggiunge la superficie degli oceani e delle terre emerse (che a loro volta la riflettono parzialmente).

La diffusione interessa soprattutto le radiazioni luminose (luce visibile): quando esse urtano contro le particelle di gas dell'aria o del pulviscolo, deviano in tutte le direzioni. Tale fenomeno fa sì che circa il 6% della luce solare ritorni verso lo spazio, mentre il restante 94% raggiunge la Terra.

La riflessione determina la deviazione delle radiazioni in direzioni precise ed é causata dalle nubi, dalla superficie degli oceani e delle terre emerse. Le nubi riflettono, in base alle loro caratteristiche, fra il 30% e il 60% della radiazione totale che le colpisce; la superficie dei ghiacciai fino all'85%; le acque fino al 25%; le terre emerse in misura diversa, a seconda che si tratti di foreste, di superfici coltivate, di deserti o di aree urbanizzate (il rapporto percentuale fra l'energia in arrivo e quella riflessa è detto albedo).

L'assorbimento, infine, è operato dalle molecole gassose presenti nei diversi strati dell'atmosfera.

In totale, alla superficie terrestre arriva il 47% dell'energia solare iniziale, che viene assorbita dall'acqua dell'idrosfera e dalle rocce superficiali della litosfera.

Poiché il flusso energetico proveniente dal Sole è continuo e all'inizio costante, la temperatura della Terra dovrebbe aumentare progressivamente. Qualsiasi corpo, però, riscaldandosi emette a sua volta radiazioni, che restituiscono all'ambiente esterno parte dell'energia assorbita. Nel tempo si stabilisce un equilibrio radiativo, per cui la quantità di energia assorbita pareggia quella emessa.

Durante questi complessi scambi, l'energia che va a riscaldare le terre emerse e le masse d'acqua oceaniche viene trasmessa poi all'aria. Tali processi attivano i movimenti dei venti e delle correnti marine, il passaggio dell'acqua dall'idrosfera all'atmosfera per evaporazione, la condensazione del vapore acqueo in precipitazioni, cioè tutti i processi che interessano atmosfera e idrosfera.