bức xạ nhiệt

2.1 Các khái niệm chungCó 3 cách truyền nhiệt: • Truyền dẫn: Sự truyền nhiêt ví dụ nước nóng và thanh đồng Khi tiếp xúc với nhau, các hạt nước truyền một “ ”phần động năng phân tử cho cá

Bức xạ và nhiệt độ

Chương II

Đặt vấn đề: một trong ba nhân tố hình

thành khí hậu

2.1 Các khái niệm chung

Có 3 cách truyền nhiệt:

• Truyền dẫn: Sự truyền nhiêt (ví dụ nước nóng và thanh

đồng) Khi tiếp xúc với nhau, các hạt nước truyền một “ ”phần động năng phân tử cho các hạt đồng và do đó “ ”

động năng các phân tử nước giảm và của đồng tăng lên Do đó nhiệt độ của nước tăng lên và của đồng tăng lên (nhiệt độ của một vật do chuyển động phân tử của vật đó quyết định)

Giữa mặt đất và các lớp đất bên dưới có chênh lệch

về nhiệt tạo ra sự dẫn nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn

• Trao đổi: Đối lưu- Chất lưu bị đun nóng (nhận nhiệt lượng) thì nở ra lên khối lượng riêng nhỏ đi so với các vùng không bị hâm nóng Do đó phần bị hâm nóng chuyển động lên phía trên, phần lạnh chìm xuống dưới tạo thành dòng chất lưu mang nhiệt lượng từ vùng này tới vùng khác Tóm lại đối lưu là sự truyền nội năng bởi các dòng khí hay dòng chất lỏng.

• Bức xạ:phương thức truyền nhiệt bằng sóng điện từ trường, không cần môi trường trung gian

• Cường độ năng lượng bức xạ Mặt trời trực tiếp: tính bằng calo dồn tới một cm2 mặt phẳng vuông góc với tia bức xạ Mặt Trời trong thời gian một phút

Bức xạ được biểu thị bằng độ dài bước sóng, khi bước sóng giảm, năng lư ợng mang theo

tăng

Khi một phân tử, nguyên tử hay i-on bị kích thích, nó có thể phát ra ánh sáng Electron trong quỹ đạo bình thường bị kích

Các lớp trong khí quyển và

độ xuyên của

bức xạ

2.1.1 Bøc x¹

2.1.2 Cường độ phát xạ

Cường độ phát xạ của vật tính bằng calo phát ra từ một

đơn vị diện tích (1 cm2) bề mặt của vất phát xạ trong thời gian một phút

Theo quy tắc Stêphan Boonsman:

T: nhiệt độ tính bằng độ Kenvin

a:hệ số phát xạ

b: hằng số Stêphan Boonsman bằng 8.26.10-11

Bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời

và sóng dài của mặt đất

trong thời gian một phút I0(cal/cm2 phút)

Cường độ bức xạ Mặt Trời ở giới hạn trên của khí quyển hay còn gọi là Hằng số mặt Trời

ở đây : r - bán kính Mặt Trời (696.000 km)

h»NG Sè MÆT TRêI

khoảng cách từ trái đất đến mặt trời

5/VII viễn nhật 3/I cận nhật

2.1.3.2 Năng lượng bức xạ Mặt Trời bị suy

yếu do khí quyển

• Bị hấp thụ bởi O3, CO2, hơi nước

• bị khuếch tán ra các hướng khác nhau bởi các phân tử không khí, tạp chất, mây

C¢N B»NG BøC X¹ MÆT

TRêI

Lượng bức xạ Mặt trời suy yếu khi đi qua khí quyển được tính theo công thức Bughê

Hệ số vẩn đục là tỷ số giữa độ trong suốt thực của khí

quyển với độ trong suốt lí tưởng

Tỷ số này do lượng hơi nước và bụi trong khí quyển quyết

định và luôn luôn lớn hơn đơn vị

Vĩ độ (Bắc bán cầu) 0-200 40-500 50-600 60-800

Theo định luật Relây, trong không khí trong sạch, sự

khuếch tán được diễn ra chỉ do các phân tử khí thì cường

độ bức xạ khuếch tán tỉ lệ nghịch với luỹ thừa bậc bốn bư

ớc sóng của tia bị khuếch tán

Định luật Relây

B ø c x ¹ t r ù c t i Õ p ( I ) B ø c x ¹ k h u y Õ c h t ¸ n ( i )

G ã c n h Ë p x ¹ ( G ã c n h Ë p x ¹ l í n ) T r ¹ n g t h ¸ i k h Ý q u y Ó n ( k h « , Ý t m © y , Ý t m ­ a )

G i ¶ m t õ x Ý c h ® ¹ o v Ò c ù c ( m a x ë 3 0 - 3 5 ® é v Ü )

§ ­ ê n g ® ¼ n g t r Þ k h Ð p k Ý n

ë l ô c ® Þ a

C ù c t i Ó u t r ï n g v í i 2 t © m ¸ p t h Ê p « n ® í i ( 6 0 k c a l )

Khí quyển làm bề mặt TRáI Đất ấm lên

Mặc dù ở cực,

nhưng độ dài ngày lên tới 24 tiếng và với góc nhập xạ không nhỏ nên Q khá lớn

BøC X¹ TæNG CéNG N¡M

• Anbêđo thay đổi phụ thuộc vào tính chất vật lý của

2.1.4 Bức xạ sóng dài

- Mặt đất hấp thụ 99%

- Nó là nguồn nhiệt quan trọng làm mặt đất đỡ lạnh vào ban đêm

- Ek tỷ lệ thuận với độ ẩm không khí, lượng mây

- Là lượng nhiệt mặt đất bị mất đi

KhÝ quyÓn lµm bÒ mÆt TR¸I §Êt Êm lªn (Ek)

2.2 Cân bằng Bức xạ Mặt đệm, cân

bằng nhiệt mặt đệm

C¢N B»NG BøC X¹ MÆT §ÊT TRONG N¡M

L: tiềm nhiệt hoá hơi 597 cal/gam

A0: Lượng nhiệt nhân được hoặc mất đi từ các lớp đất sâu

P: lượng nhiệt trao đổi (đối lưu, loạn lưu) giữa mặt đất và không

Cấu trúc cân bằng nhiệt mặt đất

2.2.2.2 Cân Bằng Nhiệt khí quyển

B+P+LE=0

Trong đó:

B: Cân bằng bức xạ của khí quyển (<0).

CÂN BằNG NĂNG LƯợNG tRáI đấT khí QUYểN

2.3 Chế Độ Nhiệt Của Khí Quyển

• Sự thay đổi nhiệt độ của không khí theo thời gian và không gian gọi là chế độ nhiệt của khí quyển

2.3.1 Chế độ nhiệt của khí quyển

Biến trình ngày của nhiệt độ không khí tại Frankfurt vào

một ngày tháng IV

VÞ TRÝ THI£N §ØNH DI CHUYÓN HµNG N¡M

Xu©n ph©n:21/III

Thu ph©n: 23/IX

Biên độ năm của nhiệt độ

Vĩ độ Lục địa Ven bờ Đại dư

ơng Chú thích

2 cực tiểuNhiệt đới 11-15 5

Veckhôian Yacut

T ¨ n g ( n g h Þ c h n h i Ö t ) G i ¶ m K h « n g t h a y ® æ i ( ® ¼ n g n h i Ö t )

T r u n g b × n h G = 0 6 ® é / 1 0 0 m ( t r o n g l í p 1 0 - 1 1 k m )

NghÞch nhiÖt

®o¹n NhiÖt

NHIÖT §é TRUNG B×NH TH¸NG I

NHIÖT §é TRUNG B×NH TH¸NG 7

NHIÖT §é TRUNG B×NH N¡M CñA KH¤NG KHÝ

động năng các phân tử nước giảm và của đồng tăng lên Do đó nhiệt độ của nư

ớc tăng lên và của đồng tăng lên (nhiệt độ của một vật do chuyển động phân tử của vật đó quyết định)

• Đối lưu là sự truyền nội năng bởi các dòng khí hay dòng chất lỏng.

• Sự bay hơi và ngưng kết: ở một nhiệt độ xác định, các phân tử chuyển động với

• Ngưng kết và bốc hơi: Chi cho 1 g nước bốc hơi là 597 calo Khi gặp lạnh hơi nước ngưng kết thành thể lỏng toả ra một năng lượng tương đương và truyền xuống mặt đất

• Truyền dẫn: Giữa mặt đất và các lớp đất bên dưới có chênh lệch về nhiệt tạo ra sự dẫn nhiệt từ nơi có nhiệt

độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn

• Trao đổi: Giữa mặt đất và không khí bên trên có sự

chênh lệch về nhiệt độ nên có sự trao đổi nhiệt giữa mặt đất và lớp không khí bên trên thông qua trao đổi loạn lưu