Ekstraterestrično zračenje može kada dođe na površinu atmosfere da apsorbuje, odbije ili transmituje kroz atmosferu. Šta će se desiti zavisi od fizičkih parametara medijuma kao i njihove raspodele, od talasne dužine incidentne-dolazne svetlosti, ugla pod kojim pada na površinu. Transmisijom se menja brzina i talasna dužina talasa ali frekvencija ne. Kod refleksije razlikujemo ugaona refleksija i refleksija rasejanja zraka u svim pravcima slika 4. U prvom slučaju (reflection) poznat je ugao refleksije-odbijanja svetlosti (jednak upadnom) dok u drugom slučaju (“scattering“) se radi o mnogim uglovima odbijanja. Ali se ne menja ni talasna dužina ni brzina zračenja jer ne prolazi kroz medijum. Apsorpcijom se čini medijum neproziran za datu talasnu dužinu. Sama apsorpcija praćena je ponovnom radijacijom i povećanjem temperature atmosfere.
Slika 4
Slika 5.
Dakle, interakcija sa atmosferom određuje koliko će se energije dobiti na samoj površini a dodatna interakcija sa površinom, sumarno gledano, koliko će se vratiti u kosmos. Na slici 5. se može videti koji procenat dolazne svetlosti pada na površinu, koji se reflektuje i od čega određeno u odnosu na ukupno zračenje, kao i zračenje Zemlje (terestrijalno) takođe u prikazu udela efekata na njega (sa greškom oko 2%). Inače ovo je poznata slika iz rada Hu, C. and White, R.M., “Solar Cells: From Basic to Advanced Systems”, McGraw-Hill, New York, 1983. Čak se crvena boja odnosi na direktnu svetlost koja se može videti tokom izlaska ili zalaska Sunca, kada nema difuzuje svetlosti. Druga boja označava figurativno plavo nebo. Čak i na taj način se ukazuje na učešće i značaj direktne i difuzione svetlosti (obe čine zajedno globalno zračenje Sunca na površinu zemlje).
Najznačajniji apsorberi u atmosferi su: Ozon, ugljenik-dioksid, vodena para, kiseonik, azot.
Slika 6.
Slika 6 prikazuje relativni odnos prispelog incidentnog zračenja u odnosu na početno, van atmosfere (solarna konstanta). Oko 16% intenziteta se apsorbuje u atmosferskim gasovima,integralno posmatrano, dok 2% u oblacima. Gama-zrake i X-zrake apsorbuje kiseonik i azot, ozon apsorbuje talasne dužine 0.2-0.3um, 0.9-2.7um vodena para i ugljenik-dioksid. Dalje, 5-8um i 20-1000um vodena para, 14-20um ugljenik-dioksid, ozon 9-10um.
Kod scatering-a dolazi do rasejanja svetlosti u svim pravcima, tako da agensi koji utiču na ovu pojavu su: molekuli gasova, aerosoli (sitne čvrste čestice), oblaci (čestice vodene pare). Postoje tri vrste disperzije svetlosti, videti sliku 7.
Slika 7.
Prvo jeste Rayleigh-ovo (molekularno, diametar čestica je deset puta manji od talasne dužine) rasejanje koje se mahom dešava na kiseoniku i azotu na visinama iznad 4.5km. Intenzitet opada sa četvtim stepenom talasne dužine (slika 7). Treba pomenuti da se plava svetlost, na primer, 5 puta intenzivnije osipa od crvene. To je i razlog zašto se javlja plava svetlost na sunčanom nebu. U bilo kom pracvu da se pogleda u nebo vidi se plava boja-talasna dužina koja ima najintenzivniju difuziju u atmosferi. Međutim, tokom izlaska/zalaska Sunca zbog sceteringa samo talasne dužine iznad crvene svetlosti prolaze kroz atmosferu te je boja neba crvenkasta. Drugo rasejanje (Mie ili nemolekularno) se dešava na česticama od 0.1 do 10 puta većim od talasne dužine. To su čestice vodene pare, smog (manje čestice), prašina, vulkanski pepeo, kristali soli dobijeni isparavanjem sitnih kaplica u vazuhu poreklom iz mora. Ovo se dešava na visinama manjim od 4.5km. Zakonitost je, srednja, obrnuto proporcionalna talasnoj dužini. Dakle, oba osipanja značajna su pri čistom nebu. I treće jeste neselektivno sceterovanje skoro ujednačeno po inenzitetu za sve talasne dužine zračenja, i koje se javlja na česticama većim od 10 puta talasne dužine upadnog zraka: aerosoli, oblaci, magla, kristali leda. Ujednačeno rasejanje jeste i razlog čisto bele ivice oblaka.
Prispelo zračenje na površinu Zemlje neujednačeno interaguje sa površinom kako zbog same prirode tako i dejstvu čoveka na promenu parametara površine. Intenzitet svetlosti se kreće od 50% do 70% od polaznog ekstraterestrijalnog zračenja i oko 7% do 10% difuzionog. Incidentno solarno zračenje na površinu se ili apsorbuju ili reflektuju. Oko 5% apsorbovane energije Zemlja izrači u dugotalasnom infrared-opsegu, mada i to zavisi od temperature površine. Kod refleksije javlja se velika zavisnost intenziteta refleksije od vrste površine. Zato se definiše Albedo kao koeficijent refleksije upadne svetlosti. Zahvaljujući Albedu planeta Zemlja je vidljiva iz kosmosa.