Si los humanos pudieran capturar toda la energía solar que llega a la tierra para su uso, ¿cambiaría el clima? [cerrado]

Si los humanos pudieran capturar toda la energía solar que llega a la tierra para su uso, ¿cambiaría el clima? Dependería de la cantidad de esa energía que termine como calor. Actualmente, una proporción se refleja de regreso al espacio: la Tierra tiene un albedo distinto de cero, no es perfectamente negra y se refleja de regreso al espacio. Casi todo el resto termina como calor.

Si fuéramos a capturar toda la energía solar entrante, haciendo que el albedo de la tierra sea cero, entonces dependería de cuánta energía terminara como calor, y cuánta de la energía se incorporara como energía química u otra energía potencial (para Tomemos un ejemplo ridículo: podríamos usar la energía solar capturada para levantar rocas hasta el Everest). Si la misma cantidad de energía terminara en forma de calor como ahora, y si la distribución geográfica y temporal del calor fuera la misma que ahora, y si el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera se mantuviera como ahora, entonces la el clima no cambiaría a la escala de una vida humana (pero continuaría evolucionando a la escala de miles a millones de años).

Sin embargo, si la distribución del calor cambiara, o la cantidad total de calor cambiara (o ambos cambiaran), entonces el clima cambiaría dentro de la vida humana. Tal como está cambiando ahora, dentro de la vida humana, debido al aumento dramático en las concentraciones de gases de efecto invernadero.

Tomando la pregunta al pie de la letra, la respuesta es sí. Para poder recoger toda la energía solar que llega a la Tierra habría que cubrir completamente su superficie con paneles solares. Estos paneles solares tendrían que recubrir toda la atmósfera, porque de lo contrario parte de la energía sería reflejada por las nubes. Esto no dejaría energía para impulsar la fotosíntesis, lo que cambiaría muy rápidamente la composición de la atmósfera: nos quedaríamos sin oxígeno a menos que usáramos parte de la energía para producir más. Tampoco habría energía para impulsar el ciclo del agua, la circulación oceánica o el viento. En resumen, ya no habría clima.

Sin embargo, supongamos en cambio un escenario más sensato y digamos que los humanos solo deciden extraer toda la energía solar que llega a la superficie de la Tierra en lugares que actualmente son desiertos, de modo que la mayoría de las plantas en la Tierra aún puedan sobrevivir y nosotros todavía podíamos alimentarnos usando la agricultura. Esto produciría mucha más energía de la que usamos actualmente. No es obvio si esto tendría un efecto sustancial sobre el clima. Calentaría un poco esas regiones (ya que los desiertos actualmente reflejan bastante luz solar hacia el espacio) y tal vez esto provoque cambios en los patrones climáticos. Sin embargo, la consideración principal sería qué efecto tendría esto sobre los gases de efecto invernadero. Eso depende de para qué usamos toda esa energía adicional y de si seguimos usando combustibles fósiles al mismo tiempo, por lo que es bastante difícil de responder.

Si toda la energía solar entrante finalmente se convirtiera en calor en la superficie de la Tierra y previniéramos por completo que la Tierra emitiera radiación térmica, la temperatura aumentaría cerca de 1 °C por día más o menos, el mismo calentamiento que experimentamos todos los días. día (y el enfriamiento por la noche).

De manera más realista, la Tierra tiene que irradiar radiación térmica. Aún así, si toda la radiación entrante del Sol se convirtiera en calor y se irradiara como radiación térmica, la Tierra no tendría efectivamente albedo (no tendría reflectividad) y la temperatura aumentaría cien grados porque, en este momento, el albedo es 0,37. más o menos, lo que significa que se refleja algo de energía.

Si eres más modesto y mantienes el albedo, entonces nada cambia en la transferencia de calor. En lugar de ir a paneles solares, la energía puede ir a cultivos del mismo color.

Pero permítanme volver a la otra parte de este experimento mental, es decir, a la pregunta de cómo se usa la energía. Todos los "si" anteriores son injustificados. No es cierto que, como escribes, toda la energía que obtendríamos de los omnipresentes paneles solares finalmente se convertiría en calor. Estamos haciendo muchas otras cosas con la energía. Por ejemplo, usamos bombillas fluorescentes, por lo que parte de la energía se irradia, parcialmente al espacio exterior, en forma de "luz fría" en frecuencias visibles. La luz que nuestras bombillas de las ciudades emiten al espacio exterior, que se ve desde un avión, no contribuye al cambio de temperatura en la Tierra.

Aún más importante, una parte de la energía se utiliza para mover la materia. Cuando construimos rascacielos, podemos usar motores electromagnéticos. Entonces, una parte de la energía solar se destinaría a la energía potencial de las piedras y los ladrillos de los edificios, al aumento de las irregularidades de altura en la superficie de la Tierra.

Así que deberías tener mucho cuidado con los diversos destinos posibles de la energía. Por un lado, tienes razón en que si los paneles solares (oscuros) reemplazan las plantas (más claras) o el hielo/nieve en la superficie, obtendremos más energía del sol. Pero, por otro lado, no es cierto que toda esta energía finalmente se transforme en calor atrapado; no debes olvidar la luz que se escapa al espacio y la energía potencial de las rocas y el agua, entre otras cosas.

Mantuve una declaración hasta el final. Lo que importa para la temperatura de la Tierra no es solo el albedo; es el "efecto invernadero", también. Todavía puede comparar las situaciones en las que la energía se obtiene de los paneles solares; y de los combustibles fósiles. Si habrá gases de efecto invernadero mejorados, lo más probable es que el efecto de los gases de efecto invernadero adicionales en la atmósfera sea algo mayor que el cambio del albedo de los paneles solares. Uno tiene que hacer el cálculo completo para resolver esta cuestión. Pero incluso como escéptico del clima, debo advertir a todos: el cambio de gases de efecto invernadero modifica la temperatura de equilibrio de la Tierra "permanentemente" (bueno, durante cien años más o menos) cada vez que quemamos una gigatonelada de carbono; por otro lado,

En cualquier caso, todas las discusiones anteriores son de carácter académico. En el mundo real, los cambios de temperatura por un cambio de albedo o cambio de concentración de gases de efecto invernadero son tan pequeños que realmente no podemos aislarlos de otros, en su mayoría cambios estocásticos de temperatura en la Tierra y entre sí. A lo largo de los siglos, es posible que hayamos modificado la temperatura de equilibrio de la Tierra por cambios en los gases de efecto invernadero; y también en décimas de grado por cambios en el albedo. Ninguna de esas cosas puede competir en última instancia con los ciclos de glaciación que son impulsados ​​por procesos astronómicos y que dominan los cambios de temperatura en la escala de tiempo de 10,000 o 100,000 años.