El espectro completo de la luz del sol se tiene en cuenta en los modelos. Esto incluye su complejo espectro ultravioleta, así como su radiación visible e infrarroja. Sin embargo, más allá de aproximadamente 3000 nm en el infrarrojo, la luz de la Tierra es mucho más brillante en la atmósfera que la del Sol.
¡Puedo explicar por qué eso es así aunque sé que no es parte de la pregunta, pero el profesor universitario en mí simplemente no puede evitarlo! He escrito la explicación a continuación a un nivel que los lectores con poca formación científica pueden seguir, sin reflexionar sobre el conocimiento científico del interrogador.
Como sabe, cualquier objeto caliente emite luz, y un objeto muy caliente brillará mucho más azul-blanco (como el filamento de un faro), que los objetos más fríos que brillan más rojizo (como el encendedor de cigarrillos en el automóvil). Esto se llama radiación de cuerpo negro, y la porción del Sol que emite la luz visible e infrarroja que llega a la Tierra brilla como un cuerpo negro a una temperatura de aproximadamente 5500 Kelvin (aproximadamente 5200 C o 9400 F). Una característica de la radiación de cuerpo negro es que su intensidad alcanza un pico en una longitud de onda proporcional a su temperatura (recuerde el faro y el encendedor de cigarrillos), y cae rápidamente en longitudes de onda más cortas y más largas. Por lo tanto, la radiación solar alcanza su punto máximo a aproximadamente 500 nm en el verde, y cae rápidamente a medida que uno se mueve hacia el infrarrojo o ultravioleta. La Tierra también brilla como cuerpo negro, pero a una temperatura de 288 K (15 C o 60 F), alcanza su punto máximo en el infrarrojo a unos 15000 nm, y nuevamente cae más en el infrarrojo y hacia las longitudes de onda visibles.
Ahora la captura. Un cuerpo negro caliente (Sol) emite más energía en cada longitud de onda que uno más frío (Tierra); Entonces, ¿cómo la radiación de la Tierra se vuelve más brillante que la del Sol en la atmósfera? La respuesta es que el Sol está muy lejos (unos 150 millones de km), y su potencia por metro cuadrado se reduce como el cuadrado de la distancia. Piense en una esfera que rodea al Sol, cuya superficie se encuentra a una distancia a medio camino de la Tierra, y una esfera más grande que rodea al Sol, cuya superficie está en la Tierra. El poder total que golpea cada esfera es el mismo (todo el poder que el Sol está emitiendo), pero la esfera más pequeña tiene menos área de superficie. Por lo tanto, la potencia por metro cuadrado es mucho mayor en la esfera más pequeña que en la más grande. Dado que el área de superficie aumenta a medida que el cuadrado del radio de la esfera, la potencia por metro cuadrado cae como el cuadrado del radio de la esfera.
Ahora en la atmósfera de la Tierra, tenemos el poder del cuerpo negro del Sol, que está a 150 millones de kilómetros de distancia, y el poder del cuerpo negro de la Tierra, que está a solo unos pocos kilómetros de distancia. A pesar de que el sol caliente está emitiendo más potencia en cada longitud de onda, está tan lejos que a longitudes de onda alejadas de su salida máxima en lo visible, el cuerpo negro cercano de la Tierra tiene más potencia por metro cuadrado. En el visible cercano a 500 nm, el cuerpo negro caliente del Sol aún gana y tiene más poder entrando en la atmósfera. Sin embargo, a medida que esa potencia cae en el infrarrojo, el cuerpo negro más frío de la Tierra, que aumenta su potencia a medida que uno se mueve hacia su pico a 15000 nm, pone más potencia en la atmósfera. El punto de cruce de la caída de la energía solar y el aumento de la energía solar es de aproximadamente 3000 nm.
