Chuong II Buc xa va nhiet do

BiÕn tr×nh ngµy cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ t¹i Frankfurt vµo mét ngµy th¸ng IV.[r]

Bức xạ và nhiệt độ

ChươngưII

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 n ớc nóng và thanh

đó động năng các phân tử n ớc giảm và của đồng tăng lên Do đó nhiệt độ của n ớc 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 d ới 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 l u- Chất l u bị đun nóng (nhận nhiệt l

ợng) thì nở ra lên khối l ợng 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 d ới tạo thành dòng chất l u mang nhiệt l ợng từ vùng này tới vùng khác Tóm lại đối l u là sự truyền nội năng bởi các dòng khí hay dòng chất lỏng

• Bức xạ:ph ơng thức truyền nhiệt bằng sóng điện từ tr

ờng, không cần môi tr ờng trung gian

• C ờng độ năng l ợng 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 đ ợc biểu thị bằng độ dài

b ớc sóng, khi b

ớc sóng giảm, năng l ợng mang

theo tăng

Khi mét ph©n tö, nguyªn tö hay i-on bÞ kÝch thÝch, nã cã thÓ

Các lớp trong khí quyển và

độ xuyên của

bức xạ

2.1.1 Bøc x¹

2.1.2 C ờng độ phát xạ

C ờng độ phát xạ của vật tính bằng calo phát ra từ một

2.1.3 Bức xạ mặt trời

- Bức xạ Mặt Trời là dòng năng l ợng và vật chất phát đi từ Mặt Trời đến Trái Đất

học Wilhelm Wien 1864-1928 phát minh để xác định b ớc sóng, mà ở đó tập trung nhiều năng l ợng nhất:

Bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời

và sóng dài của mặt đất

C ờng độ bức xạ Mặt Trời đ ợc tính bằng calo dồn tới l

cm2 mặt phẳng vuông góc với tia năng l ợng Mặt Trời

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

C ờng 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»NG­Sè­MÆT­TRêI

khoảng cách từ trái đất đến mặt trời

5/VII viễn nhật 3/I cận nhật

2.1.3.2 N¨ng l îng bøc x¹ MÆt Trêi bÞ suy

yÕu do khÝ quyÓn

• bÞ khuÕch t¸n ra c¸c h íng kh¸c nhau bëi c¸c ph©n tö

kh«ng khÝ, t¹p chÊt, m©y

C¢N­B»NG­ BøC­X¹­MÆT­

TRêI

L îng bøc x¹ MÆt trêi suy yÕu khi ®i qua khÝ quyÓn ® îc tÝnh theo c«ng thøc Bughª

Hệ số vẩn đục là tỷ số giữa độ trong suốt thực của khí quyển với độ trong suốt lí t ởng

Tỷ số này do l ợng hơi n ớc và bụi trong khí quyển quyết

định và luôn luôn lớn hơn đơn vị

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

khuếch tán đ ợc diễn ra chỉ do các phân tử khí thì c ờng

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

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 )

Mặc dù ở cực,

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

BøC­X¹­TæNG­CéNG­N¡M

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

•Anbêđo là tỉ lệ phần trăm giữa bức xạ phản hồi (q)

và tổng xạ (Q) Nếu ta gọi A là Anbêđo thì

A=q/Q100%

2.1.4 Bức xạ sóng dài

•Năng l ợng bức xạ mặt đất Eđ.

•Bức xạ nghịch của khí quyển Ek

- 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, l ợng mây

•Bức xạ hiệu dụng Eh.

- Là l ợng nhiệt mặt đất bị mất đi

KhÝ­quyÓn­lµm­bÒ­mÆt­TR¸I­§Êt­Êm­lªn­ (Ek)

2.2 Cân bằng Bức xạ Mặt đệm,

C¢N­B»NG­BøC­X¹­MÆT­§ÊT­TRONG­N¡M

L: tiềm nhiệt hoá hơi 597 cal/gam

P: l ợng nhiệt trao đổi (đối l u, loạn l u) giữa mặt đất và không khí

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).

CÂNưBằNGưNĂNGưLƯợNGưtRáIưđấTưkhíưQUYểN

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

Xu©n ph©n:21/III

Thu ph©n: 23/IX

Biên độ năm của nhiệt độ

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

®o¹n­NhiÖt ­

NHIÖT­§é­TRUNG­B×NH­TH¸NG­I

NHIÖT­§é­TRUNG­B×NH­TH¸NG­7

NHIÖT­§é­TRUNG­B×NH­N¡M­CñA­KH¤NG­KHÝ

• Nội năng :tổng động năng phân tử và thế năng phân tử của tất cả các phân tử

cấu tạo nên một vật gọi là nội năng của vật đó.

• Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt l ợng cần truyền cho 1 kg chất đó để

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

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

• Ng ng kết và bốc hơi: Chi cho 1 g n ớc bốc hơi là 597

calo Khi gặp lạnh hơi n ớc ng ng kết thành thể lỏng

toả ra một năng l ợng t ơng đ ơng và truyền xuống mặt

đất

• Truyền dẫn: Giữa mặt đất và các lớp đất bên d ới 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 l u