1

1

Meteorologia

W2 – Promieniowanie

Słoneczne

www.interfacelift.com

2

Emisja ciepła przez Słooce

recorded via the

SOHO

/EIT

telescope

3

Słooce – podstawowe cechy



Średnia energia



3,845·10

26

W , 6300Js

-1

cm

-2



1/2 200 000 000 – przechwytywana przez
Ziemie



Stała Słoneczna – 1353 Wm

-2



Odległośd – 149 565 000 km



Średnica – 1.393 10

6

km



Peryhelium , aphelium

4

Stała Słoneczne



Stała słoneczna – ilośd promieniowania
słonecznego dochodzącego do górnej granicy
atmosfery na jednostkę powierzchni prostopadłej
do tych promieni. Stała sloneczne zawiera
wszystkie typu promieniowania słonecznego (całe
spektrum)



Mierzona przez satelity – wynosi około 1366
(1353)Wm

-2

5

Ciepło a Temperatura



Ciepło



Całkowita energia kinetyczna cząsteczek
składających się na określony obiekt



Temperatura



Średni poziom tej energii



Więc



Wiadro ciepłej wody zawiera więcej ciepła niż
szklanka wrzątku

6

Skale temperaturowe



Fahrenheit



Celsjusz



Kelvin – skala absolutna



Konwersja temperatur w różnych skalach:

o

F = (1.8 x

o

C) + 32

o

C = (

o

F - 32) / 1.8

2

7

Sposoby transferu ciepła



przewodzenie
-transfer przez materię poprzez
przewodnictwo molekularne



konwekcja
-transfer przez przemieszczanie się
substancji



promieniowanie
- promieniowanie elektromegnetyczne

8

Promieniowanie
elektromagnetyczne



prędkośd - 300,000 kms

-1



długośd fali determinuje rodzaj
promieniowania



światło widzialne – 0,7 (czerwone) – 0,4
(fiolet) mikrometrów * m]

9

Spektrum promieniowania
elektromagnetycznego Słooca

10

Promieniowanie Słooca vs Ziemi

11

Idea ciała doskonale czarnego



Ciało które pochłania całe promieniowanie
elektromagnetyczne na nie padające



żadna porcja promieniowanie nie przechodzi przez oraz nie jest odbijana,



w klasycznej fizyce ciało takie może emitowad promieniowanie o każdej długości fali.



pomimo nazwy ciała doskonale czarne nie są czarne jako że sa również źródłami
promieniowania. Ilośd i rodzaj promieniowania emitowanego zależy od ich temperatury



Ciała doskonale czarne o temperaturze około 700K (430C) emitują bardzo niewielkie ilości
promieniowania w paśmie widzialnym tak wiec pozostają czarne. Ciała w temperaturach
wyższych emitują promieniowanie w paśmie widzialnym rozpoczynającym się od czerwonego,
następnie pomaraoczowego, żółty i biały a przy dalszym wzroście temperatury niebieski



Pojęcie ciała doskonale czarnego zostało wprowadzone
przez Gustawa Kirchoffa w 1860. Światło emitowane przez
ciało doskonale czarne jest nazywane promieniowaniem
ciała doskonale czarnego

12

PrawaPromieniowania



Kirchoff’a



Wien’a



Plank’a



Stefan-Boltzmann’a

3

13

Prawo Kirchoff’a

b

E

E

A

14

Prawo Wienn’a

const

T

m

15

Prawo Planck’a



c- prędkośd światła



h – stała Planc’a



k- stała Boltzmann’a



T- temperatura [K]

)

1

(

2

/

5

2

kT

hc

b

e

h

c

E

16

Prawo Stefan-Boltzmann’a



E – całkowita energia emitowana przez
ciało



e – zdolnośd emisyjna



- stała S-B (5,67·10

-8

W m

-2

K

-4

)

4

T

e

E

17

Promieniowanie ciała doskonale
czarnego

18

Atmosfera z przestrzeni
kosmicznej

4

19

Ekstynkcja promieniowania
Słonecznego

20

Pochłanianie dla określonych
długości fal

21

...cd

22

Natężenie promieniowania–
promieniowanie pochłonięte

)

1

)(

sinh

(

sinh

0

0

A

i

p

I

I

i

p

I

I

m

ab

m

23

Albedo

24

5

25

Bilans Radiacyjny

K

K

L

Chmury

L

E =K -K = K - K A=K (1-A)
E =L -L
R=E

-E

26

Bilans Energetyczny

R>0

G – transfer ciepła w grunt

SH – Ciepło Odczuwalne

LH – Ciepło Utajone

27

28

Ścieżka Słooca - Alaska

29

30

Ścieżki Słooca

6

31

Efekt cieplarniany vs
temperatura efektywna

C

K

K

T

I

I

T

e

r

I

A

I

r

I

o

e

a

e

a

9

,

18

2

,

254

10

67

,

5

4

1353

7

,

0

4

)

1

(

4

8

4

2

0

2

32

Efekt cieplarniany

Solar radiation

4

'

0

T

4

T

4

T

'

0

T

C

K

T

T

T

T

T

4

,

29

5

,

302

19

,

1

2

2

4

'

0

4

4

'

0

Założenie – atmosfera pochłania całe promieniowanie własne powierzchni Ziemi

33

Globalny Bilans Energetyczny



Składowe radiacyjne

34

35

36

7

37

Światowy Bilans energetyczny



składowe nieradiacyjne

38

39

40

41

Roczny przebieg temperatury

42