Tijdens een zonnige dag is de lucht duidelijk heter dan s nachts. Wat is het belangrijkste mechanisme voor deze verwarming? Ik kan drie manieren bedenken:
- Geleiding: de lucht wordt verwarmd door de grond, die warm is.
- Convectie: hete lucht convecteert naar boven.
- Straling: lucht absorbeert zonlicht. Maar is lucht niet transparant? Is het niet 100% transparant voor sommige golflengten?
Welke van deze is het belangrijkst?
Opmerkingen
- Ik heb je vraag herschreven om hem hopelijk duidelijker te maken. Voel je vrij om wijzigingen ongedaan te maken waar je het niet mee eens bent.
- Begin misschien hier? ucar.edu/learn/1_1_1.htm
- De atmosfeer is grotendeels transparant voor direct zonlicht. De grond en de oceaan zijn dat echter niet, dus zonlicht wordt geabsorbeerd door de aarde ' s oppervlak dat daardoor wordt opgewarmd. Dan wordt de vraag: hoe brengen de warme grond en oceaan energie over naar de (lage) atmosfeer? Hier verwacht ik dat alle drie de processen relevant zijn. Lucht in contact met de grond wordt verwarmd door geleiding. Dan wordt luchtconvectie (stijgende lucht) een factor. Ten slotte straalt de grond IR " licht " op golflengten waar de lagere atmosfeer niet transparant is, dus dit " warmtestraling " kan door de atmosfeer worden opgenomen.
- Atmosferisch water speelt een rol bij sommige van deze processen. Waterdamp en wolken (druppels die in de lucht hangen) beïnvloeden de opaciteit van de atmosfeer tot verschillende golflengten. Ook wordt door verdamping van vloeibaar water op het aardoppervlak energie overgedragen naar de atmosfeer.
Antwoord
Dit is vrijwel allemaal gebaseerd op Atmosferische verwarming en ik neem aan dat je de atmosfeer om je heen bedoelt, in plaats van op grote hoogte. Ik concentreer me op bodemwarmteniveaus tot 500 m.
In volgorde van belangrijkheid, de elektromagnetische straling van de zon, die uiteraard de eerste energie levert voor de atmosfeer om bij daglicht op te warmen.
Straling met een hogere frequentie heeft meer energie dan straling met een lagere frequentie. Het grootste deel van de stralingsenergie van de zon is geconcentreerd in de zichtbare en bijna zichtbare delen van het spectrum. UV-straling is verantwoordelijk voor een klein percentage van de totale straling die van de zon wordt ontvangen, maar het is buitengewoon belangrijk omdat het veel hogere energie heeft .
Opgemerkt moet worden dat, vanwege het aandeel zee / land op aarde, ongeveer 71% van de straling van de zon op water valt. De specifieke warmtecapaciteit van zeewater bij $ 0 ^ {\ circ} $ C is 3985 J kg $ ^ {- 1} $ $ K ^ {- 1} $ , maar vanwege stromingen en verschillen in zeeniveau kan het moeilijk zijn om de werkelijke warmteoverdracht door convectie en consumptie naar de luchtmassa boven het zeewater te schatten.
Een grafiek van de intensiteit van de zon door w gemiddelde lengte.
Afbeelding tegoed: www. solarcellcentral.com
In de atmosfeer omvat convectie groot- en kleinschalig stijgen en dalen van luchtmassas en kleinere luchtpakketten. Deze verticale bewegingen verdelen warmte en vocht effectief door de atmosferische kolom en dragen bij aan de ontwikkeling van wolken en storm (waar stijgende beweging optreedt) en dissipatie (waar dalende beweging optreedt).
Ondertussen draait de langzame rotatie van de aarde naar het oosten zorgt ervoor dat de lucht op het noordelijk halfrond naar rechts wordt afgebogen en op het zuidelijk halfrond naar links. Deze afbuiging van de wind door de rotatie van de aarde staat bekend als het Coriolis-effect.
Om de convectiecellen te begrijpen die warmte over de hele aarde verdelen, laten we eens kijken naar een vereenvoudigde, gladde aarde zonder land. / zee-interacties en een langzame rotatie. Onder deze omstandigheden wordt de evenaar meer opgewarmd door de zon dan door de polen. De warme, lichte lucht aan de evenaar stijgt op en verspreidt zich noordwaarts en zuidwaarts, en de koele, dichte lucht aan de polen zinkt en verspreidt zich naar de evenaar. Als resultaat worden twee convectiecellen gevormd.
Aangezien lucht een slechte geleider is, vindt de meeste energieoverdracht door geleiding plaats direct aan het aardoppervlak. Overdag verwarmt zonnestraling de grond, die verwarmt de lucht ernaast door geleiding.
Ten slotte wordt een klein deel van de energie van de zon direct geabsorbeerd, vooral door gassen zoals ozon en waterdamp.Sommige energie wordt ook teruggekaatst naar de ruimte door wolken en het aardoppervlak.
Opmerkingen
- Ik voel hoe de expositie de misleidende indruk wekt dat de meeste warmte rechtstreeks van de zon komt. En hoewel op de foto staat dat verdampt water de grootste individuele warmtebron is die in het diagram wordt vermeld, wordt ' zelfs niet genoemd in de tekst!
Answer
Convectie is volgens mij het belangrijkste. In vloeibare media is de overdracht van hest energie wordt voornamelijk veroorzaakt door beweging van deeltjes met verhoogde kinetische energie, botsen tegen andere deeltjes, overdracht van energie enzovoort. Convectie zorgt ook voor een bijna gelijkmatige verwarming van het vloeibare medium. De andere factoren dragen hier verwaarloosbaar bij.
Opmerkingen
- +1 omdat je de vraag in één alinea beantwoordt 🙂
- @annav – Maar het antwoord is onjuist. Radiatieve overdracht is verrewegde meest significante van de drie.
- @DavidHammen In de context van de vraag is het correct. De atmosfeer absorbeert straling slecht. De lucht wordt verwarmd door geleiding op het oppervlak en stijgt door convectie om zich in de atmosfeer te stabiliseren. cf kassen (gesloten autos), waar convectie wordt geblokkeerd hoe heet ze in de zon worden.
- @annav – De lucht nabij het oppervlak wordt meestal verwarmd door straling in plaats van door geleiding, zelfs aan de oppervlakte . Soms leidt deze lokale verwarming tot convectie. Andere keren doet het niet ' t. Of het wel of niet is, hangt af van de stabiliteit van de atmosfeer.
- @DavidHammen het laatste cijfer hier zegt het niet srh.noaa.gov/jetstream /atmos/heat.html