2009 01 01 5741

O. W iMłi S. J. DullY I'Amur wArauŁ*. ^.rujw 2U)? ISBN    O by PWN 2040

202

A/jim

8. Chemia klimatu globalnego

Rys. 8.6. Widmo emisyjne w podczerwieni promiennika doskonale czarnego w temperaturze: I > 240 K, 2) 280 K i 3) Ziemia [Przedruk z pracy: R.P. Wayne. Chemislry of atmosphere. Clarendon Press. Osford 1991 1

Promieniowanie, które jest emitowane przez powierzchnię Ziemi, to promieniowanie podczerwone z zakresu „termicznego IR", od ok. 3 do 40 pm. Aby zrozumieć, jakie gazy są odpowiedzialne za absorpcję tego promieniowania i zapobieganie ucieczce jego części do przestrzeni kosmicznej, możemy przyjrzeć się widmu promieniowania IR emitowanego przez Ziemię, obserwowanego przez satelity poruszające się na orbicie powyżej najdalszych warstw atmosfery. Na rysunku 8.6 przedstawiono trzy takie widma emisyjne — widma teoretyczne dla promiennika doskonale czarnego w temperaturze I) 240 K i 2) 280 K oraz 3) rzeczywiste widmo emisyjne Ziemi.

Z tego rysunku wynika, że rzeczywiste widmo emisyjne IR Ziemi ma kształt podobny do widma promiennika w temp. 280 K z przewidzianym [równanie (8.2)1 maksimum emisji przy 10.3 pm (970 cm *). w pobliżu rzeczywiście zaobserwowanego. Jednakże w widmie emisji Ziemi występują istotne różnice w porównaniu z teoretycznym widmem ciała doskonale czarnego. Promieniowanie ziemskie ulega osłabieniu w pewnych zakresach, szczególnie przy ok. 15 ± 2 pm (770-590 cm '). 9.5 ±0. 5 pm (110-1000 cm'¹) i <8 pm (>1250 cm^-1). Wskazuje to, że substancje chemiczne zdolne do absorpcji i osłabiania promieniowania w tych zakresach muszą być obecne w atmosferze ziemskiej. Wkrótce zbadamy, jakie są to substancje.

Efekt cieplarniany jest miarą stopnia, w jakim ta absorpcja zatrzymuje ciepło przy powierzchni Ziemi. Wielkość tego efektu cieplarnianego można określić ilościowo i wartość ta pozostaje w dobrej zgodności /. otrzymaną wartością zaobserwowaną, ale tym problemem nic będziemy się tutaj zajmować. Obliczenia są trudne do przeprowadzenia i związane są z przyjęciem kilku upraszczających założeń.

8.2

DO ZAPAMIĘTANIA

Energia słoneczna w zakresach nadfioletowym i widzialnym widma elektromagnetycznego jest głównym źródłem energii dostępnej na powierzchni Ziemi. Gdy zostanie ona zaabsorbowana, wówczas ulega przekształceniu w promieniowanie o większych długościach fali (podczerwone), które jest emitowane przez Ziemię. Pewna część tej energii ulega absorpcji w niższych warstwach atmosfery.