Es sendet Infrarotstrahlung in den Weltraum.

Dies geschieht ständig, nicht nur nachts, sondern auch tagsüber. Der Nettoenergiefluss ist positiv, da die von der Sonne kommende Energiemenge viel höher ist.

Die Atmosphäre erschwert die Dinge ein wenig, was bedeutet, dass der größte Teil der vom Boden emittierten Strahlung nicht sofort in den Weltraum gelangt, sondern zuerst von der Atmosphäre absorbiert und dann wieder in den Weltraum emittiert wird.

Außerdem wird ein Teil der Energie zuerst durch Verdampfung und Kondensation in die Atmosphäre transportiert, bevor sie von dieser abgestrahlt wird.

Wenn Sie mehr wissen möchten, sieht diese einleitende Erklärung der NASA gut aus.

Auf dem Bild (aufgenommen von der NASA-Website, die ich oben verlinkt habe): Satellitenkarte, die die Verteilung der im September 2008 von der Erde emittierten thermischen Infrarotstrahlung zeigt) .

Die Erdoberfläche und die Atmosphäre stehen in thermischem Kontakt mit dem Weltraum, wobei der Wärmeübertragungsmechanismus Strahlung ist. Das Erdatmosphärensystem verliert durch diesen Mechanismus ständig Wärme. In der Tat ist dies der vorherrschende Mechanismus, der die Oberflächentemperatur eines atmosphärenlosen Planeten festlegt: Ein Planet mit dem Radius $ R_ \ oplus $ ohne Atmosphäre, der von einem Stern mit Licht der Intensität $ I $ beleuchtet wird, erreicht beim Eintreffen des Temperaturzustands $ T $ eine thermische Konstanz und ausgehende Strahlungswärmeströme sind gleich:

$$ \ pi \, R_ \ oplus ^ 2 \, I = 4 \, \ pi \, R_ \ oplus ^ 2 \, \ sigma \, (T ^ 4 -T_ {CMBR} ^ 4) \ tag {1} $$

wo die rechte Seite den Strahlungstransfer ausdrückt, der durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz beschrieben wird (unter Vernachlässigung des von der Sonne eingeschlossenen Raumwinkels), ist $ \ sigma $ die Stefan-Boltzmann-Konstante, die $ T_ {CMBR} \ ca. 2,7 {\ rm K} $ ist die kosmische Hintergrundmikrowellenstrahlungstemperatur, die "Temperatur des Weltraums". Wenn wir (1) nach $ I = 1200 {\ rm W \, m ^ {- 2}} $ (der Kraft, mit der die Sonne die Erde beleuchtet) lösen, erhalten wir $ T = 270 {\ rm K} $. Für die Erde berücksichtigt eine sorgfältigere Berechnung die Albedo der Erde ( dh den Anteil der einfallenden Strahlung, der direkt in den Weltraum reflektiert und niemals in Wärme umgewandelt wird - die Temperatur einer perfekt reflektierenden Kugel im Weltraum würde von einfallender Strahlung völlig unberührt bleiben und weder absorbieren noch strahlen (bei jeder Anfangstemperatur bleiben). Dies senkt das Ergebnis. Eine weitere Ursache für Diskrepanzen ist der Treibhauseffekt, der die Wirkung der Albedo einer atmosphärischen Erde mehr als aufhebt. Sie können jedoch sehen, dass das Ergebnis für die Erdtemperaturen in der richtigen Nachbarschaft liegt.

Während der Nacht, wenn kein Sonnenlicht die Atmosphäre und den Boden erwärmt, tendieren die Erdoberfläche und die Erdatmosphäre zur Temperatur des Außenraums $ T_ {CMBR} $.Die thermische Trägheit der Luft und der Erdoberfläche bedeutet, dass die Nacht natürlich nicht lang genug ist, um die Temperatur auf etwa $ T_ {CMBR} $ zu senken, aber, wie Sie bemerken, fällt sie teilweise und auf unsere Weise abNächte sind also kühler.

Obwohl sie nicht ganz so hoch aufgelöst sind, wie es ideal wäre, scheint die Meteoblue-Website vernünftige Meteogramme für Stationen auf der ganzen Welt zu liefern, die die Energiekomponenten zeigen ...

^{_{(Beispiel für eine Energiebilanzprognose, Copyright-Meteoblue) sub> sup>}}

Im Strahlungsabschnitt (unten in den vielen Diagrammen) sehen Sie:

• Die incoming Sonnenstrahlung (SW down) ... Energie von der Sonne, die den Boden erwärmt. Ein Prozess nur am Tag.
• Das sensible heat ... das ist die Leitung + Konvektion in die Atmosphäre, die Sie erwähnt haben, und wird ein Abkühlungsprozess für den Boden sein ... im Grunde erwärmt der Boden direkt die Luft direkt darüber (Leitung) und das führt zu thermik / mischung (konvektion). Grundsätzlich nur tagsüber.
• Der latent heat ... ein oft übersehener Faktor, der an Orten wie Florida (wo ich mich befinde) schockierend bedeutsam sein kann. Energie wird in verdampfendem Wasser verbraucht ... und diese Energie wird später in die Atmosphäre freigesetzt, wenn dieser Dampf schließlich kondensiert (oder abgelagert wird). Es ist also ein Prozess, der auch Energie von der Oberfläche entfernt (sie kühlt). Grundsätzlich ein Prozess nur am Tag (führt zu einem weniger drastischen Anstieg der Tagestemperatur in maritimen Umgebungen als in Wüsten).
• Die upwelling langwellige Strahlung (LW up) ... die Erde emittiert kontinuierlich Strahlung wie alle Körper mit jeder Temperatur... das meiste davon in längeren Wellenlängen als die Sonne aufgrund der kühleren Temperatur hier im Vergleich zu dort (daher der Name). Dies ist eine kontinuierliche Energiefreisetzung rund um die Uhr, die sich nur geringfügig ändert, wenn sich die Temperatur ändert ... und ein Abkühlungsprozess ist.
• Die downwelling langwellige Strahlung (LW down) ... Bestandteile in der Atmosphäre absorbieren Energie (der größte Teil davon ist die langwellige Energie der Erde), erwärmen sich und geben die Energie dann als ihre eigenen Strahler wieder ab. Ein Teil davon kehrt zur Erde zurück. Die vorherrschenden Rückstrahler sind Treibhausgase ($ H_2O $, $ CO_2 $, Methan usw.) und Wolken (geringer Beitrag auch von Aerosolen (feste Partikel in der Atmosphäre)). Dies geschieht rund um die Uhr, variiert jedoch je nach Wolkendecke etwas und ist ein Nettoerwärmungsprozess für die Erde.

Also normalerweise:
Tagsüber bringt Sonnenlicht Energie ein, wobei latente Wärme (Verdunstung) und fühlbare Wärme (Wärmeleitung / Thermik) ebenfalls ansteigen und einen Teil des schnellen Energiegewinns zerstreuen. Dann haben wir durch die Nacht wirklich nur langwellige Strahlung als Faktor ... von der ein großer Teil auf die Erde zurückgeführt wird.

In trockeneren Gebieten gibt es tagsüber weniger latente Wärme (erwärmt sich also schneller), nachts weniger LW (aufgrund von weniger Wasserdampf) (kühlt sich also schneller ab) und insgesamt größere Schwankungen. Das Gegenteil gilt für maritime Regionen.

An bewölkten Tagen gibt es weniger Sonnenstrahlung, aber mehr LW nach unten. Der Tag erwärmt sich weniger, aber die Nacht kühlt weniger ab. Also insgesamt kleine Schwankungen.

Ein Teil der Energie wird tatsächlich nach unten in die Erde geleitet (und dort abgegeben). Aber es muss ein langfristig ausgewogener Prozess sein ( eine Mischung aus hauptsächlich täglichen und jährlichen Schwingungen innerhalb der ersten paar Meter). Andernfalls würde der Untergrund insgesamt weiter an Energie gewinnen, was dazu führen würde, dass er weitergeht Aufwärmen. Ebenso wird der Oberfläche tatsächlich eine sehr kleine Energiemenge durch Leitung (und Emission) von Energie zugeführt, die tatsächlich innerhalb der Erde austritt (aufgrund des radioaktiven Zerfalls). Es ist jedoch ein winziger Betrag ( Wikipedia nennt ihn 0,027% des Gesamtbudgets).

Diese Grafik und dieser zugehörige Wikipedia-Artikel bieten eine umfassendere Darstellung aller Möglichkeiten des Energieaustauschs in der Erdatmosphäre und ihrer typischen Maßstäbe.Um dies vollständig durch die Oberfläche zu verlängern, müssen Sie nur die kleinen Komponenten der Strahlung / Leitung in den Untergrund und aus diesem heraus hinzufügen.