Albedo
Obsah boxu
Šablona:Infobox - Fyzikální veličina
Albedo (z latinského albus, bílý) je fyzikální veličina, která vyjadřuje míru odrazivosti povrchu tělesa nebo materiálu. Jedná se o poměr elektromagnetického záření odraženého od povrchu k množství záření, které na povrch dopadlo. Jako bezrozměrná veličina se udává hodnotou od 0 (žádný odraz, dokonalé černé těleso) do 1 (dokonalý odraz, ideální zrcadlo). Často se také vyjadřuje v procentech od 0 % do 100 %.
Albedo je klíčovým faktorem v klimatologii, protože ovlivňuje energetickou bilanci Země. V astronomii se používá k charakterizaci povrchů planet, měsíců, asteroidů a dalších vesmírných těles.
⚛️ Fyzikální podstata
Albedo povrchu závisí na několika faktorech:
- Složení a struktura povrchu: Hladké a světlé povrchy, jako je čerstvý sníh, mají vysoké albedo, zatímco tmavé a drsné povrchy, jako je asfalt nebo černozem, mají albedo nízké.
- Vlnová délka záření: Albedo se může lišit pro různé části elektromagnetického spektra. Například písek má jiné albedo ve viditelném světle a jiné v infračervené oblasti. Pokud není specifikováno jinak, obvykle se albedem rozumí průměrná hodnota pro viditelnou část spektra.
- Úhel dopadu: Míra odrazu se mění s úhlem, pod jakým záření na povrch dopadá. Například vodní hladina má při kolmém dopadu slunečních paprsků velmi nízké albedo (většinu záření pohltí), ale při malém úhlu dopadu (při východu nebo západu Slunce) se většina paprsků odrazí a albedo je vysoké.
📏 Typy albeda
V odborné praxi se rozlišuje několik specifických typů albeda, které se liší způsobem měření a použitím.
Bondovo albedo
Bondovo albedo (pojmenované po americkém astronomovi Georgi P. Bondovi) představuje celkový podíl energie odražené od kosmického tělesa do všech směrů ze všeho dopadajícího slunečního záření. Zahrnuje všechny vlnové délky a všechny úhly odrazu. Je klíčové pro výpočet energetické rovnováhy a povrchové teploty planet. Například Bondovo albedo Země je přibližně 0,306, což znamená, že Země odráží zpět do vesmíru asi 30,6 % sluneční energie, která na ni dopadne.
Geometrické albedo
Geometrické albedo je poměr jasnosti tělesa pozorovaného při nulovém fázovém úhlu (tj. když je zdroj světla přímo za pozorovatelem) k jasnosti ideálního, dokonale odrazivého plochého disku se stejným průřezem. Tento typ albeda se často používá v planetární astronomii, protože je snáze měřitelný ze Země. Geometrické albedo může být i vyšší než 1, pokud má povrch silný zpětný odraz (např. u některých ledových měsíců jako je Enceladus).
🌍 Pozemské albedo
Albedo zemského povrchu a atmosféry je zásadním prvkem klimatického systému. Průměrné albedo Země je přibližně 0,3, ale lokálně se výrazně liší.
Typické hodnoty albeda na Zemi
| Povrch | Typické albedo (A) |
|---|---|
| Čerstvý sníh | 0,80 – 0,90 (80–90 %) |
| Starý, tající sníh | 0,40 – 0,70 (40–70 %) |
| Ledovcový led | 0,20 – 0,40 (20–40 %) |
| Oblačnost (hustá) | 0,60 – 0,90 (60–90 %) |
| Oblačnost (tenká) | 0,30 – 0,50 (30–50 %) |
| Poušť (písek) | 0,35 – 0,45 (35–45 %) |
| Savana, step | 0,20 – 0,30 (20–30 %) |
| Zemědělská půda, pole | 0,15 – 0,25 (15–25 %) |
| Les (jehličnatý) | 0,08 – 0,15 (8–15 %) |
| Les (listnatý) | 0,15 – 0,20 (15–20 %) |
| Oceán, moře (klidná hladina) | 0,03 – 0,10 (3–10 %) |
| Asfalt | 0,04 – 0,12 (4–12 %) |
| Městská zástavba (průměr) | 0,10 – 0,20 (10–20 %) |
🧊 Ledovo-albedová zpětná vazba
Jedním z nejdůležitějších procesů spojených s albedem je tzv. ledovo-albedová zpětná vazba, která hraje významnou roli v globálním oteplování. Proces funguje následovně:
- Zvýšení globální teploty způsobí tání ledovců a mořského ledu.
- Led a sníh, které mají vysoké albedo, jsou nahrazeny tmavší vodou nebo pevninskou půdou s nízkým albedem.
- Tmavší povrch pohlcuje více slunečního záření, což vede k dalšímu oteplování povrchu.
- Vyšší teplota způsobuje další tání ledu, čímž se cyklus uzavírá a zesiluje.
Tento mechanismus je příkladem pozitivní zpětné vazby a je jedním z důvodů, proč se Arktida otepluje výrazně rychleji než zbytek planety.
🏙️ Albedo v městském prostředí
Tmavé povrchy ve městech, jako jsou asfaltové silnice a tmavé střechy, pohlcují velké množství sluneční energie, což přispívá k jevu známému jako městský tepelný ostrov. Města jsou tak často o několik stupňů teplejší než jejich venkovské okolí. Jedním z řešení je využití materiálů s vyšším albedem, například světlých střešních krytin ("cool roofs") nebo světlejších povrchů vozovek, které odrážejí více slunečního záření a pomáhají snižovat teplotu ve městech a spotřebu energie na klimatizaci.
🔭 Astronomické albedo
V astronomii je albedo základní charakteristikou pro studium těles Sluneční soustavy. Měřením albeda lze odhadovat složení jejich povrchu.
- Vysoké albedo: Tělesa s vysokým albedem jsou obvykle pokryta ledem nebo jinými světlými materiály. Příkladem je Saturnův měsíc Enceladus, který má geometrické albedo přes 1,0 (dokonce 1,4), což z něj činí nejodrazivější těleso ve Sluneční soustavě. Jeho povrch je pokryt čerstvým ledem z kryovulkánů.
- Nízké albedo: Tělesa s nízkým albedem jsou typicky pokryta tmavým, regolitem bohatým na uhlík nebo silikáty. Náš Měsíc má velmi nízké albedo (průměrně 0,12), podobné opotřebovanému asfaltu. Většina asteroidů v hlavním pásu má také nízké albedo.
Změny albeda na povrchu planety mohou také naznačovat sezónní jevy, jako je růst a ústup polárních čepiček na Marsu.
💡 Pro laiky
Představte si, že stojíte v létě na slunci. Pokud máte na sobě bílé tričko, odráží většinu slunečních paprsků a není vám takové horko. Bílé tričko má vysoké albedo. Naopak, pokud máte na sobě černé tričko, pohlcuje většinu slunečního světla, přeměňuje ho na teplo a je vám v něm mnohem tepleji. Černé tričko má nízké albedo.
Albedo je tedy jen vědecké vyjádření toho, jak moc je nějaký povrch "světlý" nebo "tmavý" z hlediska odrážení sluneční energie.
- Hodnota 0 znamená, že povrch všechno světlo pohltí (jako díra do černé krabice).
- Hodnota 1 znamená, že povrch všechno světlo odrazí (jako dokonalé zrcadlo).
Čerstvě napadaný sníh je jako velmi bílé tričko (albedo skoro 0,9), zatímco tmavá asfaltová silnice je jako černé tričko (albedo jen kolem 0,05). Tento jednoduchý princip má obrovský vliv na počasí a klima na celé naší planetě.