Během slunečného dne je vzduch evidentně teplejší než v noci. Jaký je hlavní mechanismus tohoto vytápění? Napadají mě tři způsoby:
- Vedení: vzduch se ohřívá od země, která je teplá.
- Konvekce: horký vzduch se šíří nahoru.
- Záření: vzduch absorbuje sluneční světlo. Ale není vzduch transparentní? Není to 100% transparentní pro některé vlnové délky?
Který z nich je nejdůležitější?
Komentáře
- Přepsal jsem vaši otázku, abychom ji snad objasnili. Neváhejte vrátit zpět jakékoli změny, se kterými nesouhlasíte.
- začít možná zde? ucar.edu/learn/1_1_1.htm
- Atmosféra je většinou průhledná pro přímé sluneční světlo. Země a oceán však nejsou, takže sluneční světlo je absorbováno Zemí ' s povrchem, který je proto zahřátý. Pak se objeví otázka, jak teplá země a oceán přenášejí energii do (nízké) atmosféry? Zde očekávám, že všechny tři procesy budou relevantní. Vzduch v kontakt se zemí se zahřívá vedením. Pak se stane faktorem proudění vzduchu (stoupající vzduch). Nakonec země vyzařuje IR " light " na vlnových délkách, kde spodní atmosféra není průhledná, takže toto " tepelné záření " může být absorbováno atmosférou.
- V některých z těchto procesů hraje roli atmosférická voda. Vodní pára a mraky (kapičky suspendované ve vzduchu) ovlivňují neprůhlednost atmosféry vůči různým vlnovým délkám. Také odpařování kapalné vody na povrchu Země přenáší energii do atmosféry.
Odpovědět
Toto je skoro vše založeno na Atmosférickém vytápění a předpokládám, že máte na mysli atmosféru, která vás obklopuje, spíše než v jakékoli velké výšce. Soustřeďuji se na úrovně pozemního tepla do 500 m.
Z důvodu důležitosti elektromagnetické záření ze slunce, které zjevně poskytuje počáteční energii pro zahřívání atmosféry během denního světla.
Vysokofrekvenční záření má více energie než nízkofrekvenční záření. Většina sluneční záření je koncentrována ve viditelné a téměř viditelné části spektra. UV záření představuje malé procento celkového záření přijatého ze slunce, ale je nesmírně důležité v tom, že má mnohem vyšší energii .
Je třeba poznamenat, že vzhledem k podílu moře na souši na Zemi dopadá asi 71% slunečního záření na vodu. Specifická tepelná kapacita mořské vody při $ 0 ^ {\ circ} $ C je 3985 J kg $ ^ {- 1} $ $ K ^ {- 1} $ , ale vzhledem k proudům a rozdílům v mořských hladinách může být obtížné odhadnout skutečný přenos tepla konvekcí a spotřebou na vzduchovou hmotu nad mořskou vodou.
Graf sluneční intenzity podle w avelength.
Image Credit: www. solarcellcentral.com
V atmosféře zahrnuje konvekce velké a malé stoupání a klesání vzdušných hmot a menších leteckých balíků. Tyto vertikální pohyby účinně distribuují teplo a vlhkost v celém atmosférickém sloupci a přispívají k rozvoji mraků a bouří (kde dochází k vzestupnému pohybu) a k rozptylu (kde dochází k klesajícímu pohybu).
Mezitím pomalá rotace Země směrem východ způsobuje odklonění vzduchu doprava na severní polokouli a doleva na jižní polokouli. Toto vychýlení větru rotací Země je známé jako Coriolisův efekt.
Abychom porozuměli konvekčním buňkám, které distribuují teplo po celé Zemi, uvažujme o zjednodušené a hladké zemi bez země / námořní interakce a pomalá rotace. Za těchto podmínek je rovník více zahříván sluncem než póly. Teplý, lehký vzduch na rovníku stoupá a šíří se na sever a na jih a chladný hustý vzduch u pólů klesá a šíří se směrem k rovníku. Ve výsledku se vytvoří dvě konvekční buňky.
Protože vzduch je špatný vodič, většina přenosu energie vedením probíhá přímo na zemském povrchu. Během dne sluneční záření ohřívá zemi, která ohřívá vzduch vedle sebe vedením.
Nakonec je malá část sluneční energie přímo absorbována, zejména plyny, jako je ozon a vodní pára.Část energie se také odráží zpět do vesmíru mraky a zemským povrchem.
Komentáře
- Cítím, jak expozice působí zavádějícím dojmem že většina tepla pochází přímo ze slunce. A zatímco obrázek říká, že odpařená voda je největším individuálním zdrojem tepla uvedeným v diagramu, ' o tom ani nezmiňuje v textu!
Odpověď
Věřím, že konvekce je nejdůležitější. V tekutých médiích je to přenos energie je primárně způsobena pohybem částic se zvýšenou kinetickou energií, nárazem do jiných částic, přenosem energie atd. Konvekce také zajišťuje téměř rovnoměrné zahřátí kapalného média. Ostatní faktory zde přispívají zanedbatelně.
Komentáře
- +1, protože na otázku odpovídáte v jednom odstavci 🙂
- @annav – odpověď je však nesprávná. Radiační přenos je zdalekanejvýznamnější ze tří.
- @DavidHammen V kontextu te je to správné. Atmosféra špatně pohlcuje záření. Vzduch se ohřívá vedením na povrchu a stoupá konvekcí, aby se vyrovnal v atmosféře. srov. zelené domy (uzavřená auta), kde je blokována konvekce, jak horké se dostávají na slunce.
- @annav – vzduch v blízkosti povrchu se ohřívá spíše radiaci než vedením, dokonce i na povrchu . Někdy toto místní vytápění vede k proudění. Jindy to není ' t. To, zda ano nebo ne, závisí na stabilitě atmosféry.
- @DavidHammen poslední obrázek zde neříká srh.noaa.gov/jetstream /atmos/heat.html