Durante um dia ensolarado, o ar é obviamente mais quente do que à noite. Qual é o principal mecanismo desse aquecimento? Posso pensar em três maneiras:
- Condução: o ar é aquecido pelo solo, que é quente.
- Convecção: o ar quente convence para cima.
- Radiação: o ar absorve a luz solar. Mas o ar não é transparente? Não é 100% transparente para alguns comprimentos de onda?
Qual destes é o mais importante?
Comentários
- Reescrevi sua pergunta para torná-la mais clara. Sinta-se à vontade para desfazer quaisquer alterações das quais você discorde.
- talvez comece aqui? ucar.edu/learn/1_1_1.htm
- A atmosfera é principalmente transparente à luz solar direta. No entanto, o solo e o oceano não são, então a luz solar é absorvida pela Terra ' s superfície que é, portanto, aquecida. Então a questão é: como o solo quente e o oceano transferem energia para a (baixa) atmosfera? Aqui, espero que todos os três processos sejam relevantes. Ar em o contato com o solo é aquecido por condução. Em seguida, a convecção do ar (ar ascendente) torna-se um fator. Por fim, o solo irradia infravermelho " luz " em comprimentos de onda onde a atmosfera inferior não é transparente, então este " radiação de calor " pode ser absorvida pela atmosfera.
- A água atmosférica desempenha um papel em alguns desses processos. O vapor de água e as nuvens (gotículas suspensas no ar) influenciam a opacidade da atmosfera em vários comprimentos de onda. Além disso, a evaporação da água líquida na superfície da Terra transfere energia para a atmosfera.
Resposta
Isso é praticamente tudo baseado no Aquecimento Atmosférico e suponho que você se refira à atmosfera que o cerca, e não a qualquer grande altura. Estou me concentrando em níveis de calor do solo de até 500 m.
Em ordem de importância, a radiação eletromagnética do sol, que obviamente fornece a energia inicial para a atmosfera aquecer durante o dia.
A radiação de frequência mais alta tem mais energia do que a radiação de frequência mais baixa. A maior parte da energia radiante do sol está concentrada nas porções visíveis e quase visíveis do espectro. A radiação UV é responsável por uma pequena porcentagem da radiação total recebida do sol, mas é extremamente importante porque tem uma energia muito maior. .
Deve-se notar que, devido à proporção entre o mar e a terra na Terra, cerca de 71% da radiação do Sol incide sobre a água. A capacidade térmica específica da água do mar em $ 0 ^ {\ circ} $ C é 3985 J kg $ ^ {- 1} $ $ K ^ {- 1} $ , mas devido às correntes e diferenças nos níveis do mar, pode ser difícil estimar a verdadeira transferência de calor por convecção e consumo, para a massa de ar acima da água do mar.
Um gráfico da intensidade solar por w avelength.
Crédito da imagem: www. solarcellcentral.com
Na atmosfera, a convecção inclui a ascensão e o abaixamento em grande e pequena escala de massas de ar e de menores parcelas de ar. Esses movimentos verticais distribuem efetivamente o calor e a umidade por toda a coluna atmosférica e contribuem para o desenvolvimento de nuvens e tempestades (onde ocorre movimento ascendente) e dissipação (onde ocorre movimento de afundamento).
Enquanto isso, a rotação lenta da Terra em direção o leste faz com que o ar seja desviado para a direita no hemisfério norte e para a esquerda no hemisfério sul. Essa deflexão do vento pela rotação da Terra é conhecida como efeito Coriolis.
Para entender as células de convecção que distribuem o calor por toda a Terra, vamos considerar uma terra simplificada e lisa, sem terra / interações do mar e uma rotação lenta. Nessas condições, o equador é mais aquecido pelo sol do que pelos pólos. O ar quente e leve no equador sobe e se espalha para o norte e para o sul, e o ar frio e denso nos pólos afunda e se espalha em direção ao equador. Como resultado, duas células de convecção são formadas.
Como o ar é um mau condutor, a maior parte da transferência de energia por condução ocorre bem na superfície da Terra. Durante o dia, a radiação solar aquece o solo, o que aquece o ar próximo a ele por condução.
Finalmente, uma pequena parte da energia do sol é diretamente absorvida, especialmente por gases como ozônio e vapor dágua.Alguma energia também é refletida de volta para o espaço pelas nuvens e pela superfície da Terra.
Comentários
- Eu sinto a maneira como a exposição dá uma impressão enganosa que a maior parte do calor vem diretamente do sol. E embora a imagem diga que a água evaporada é a maior fonte individual de calor listada no diagrama, ela ' nem recebe uma menção no texto!
Resposta
A convecção é o mais importante, eu acredito. Em meios fluidos, a transferência do melhor a energia é principalmente devida ao movimento de partículas com energia cinética aumentada, colidindo com outras partículas, transferindo energia e assim por diante. A convecção também garante o aquecimento quase uniforme do meio fluido. Os outros fatores contribuem de forma insignificante aqui.
Comentários
- +1 porque você está respondendo à pergunta em um parágrafo 🙂
- @annav – Mas a resposta está incorreta. A transferência radiativa é de longeo mais significativo dos três.
- @DavidHammen Dentro do contexto da pergunta está correto. A atmosfera é um pobre absorvedor de radiação. O ar é aquecido por condução na superfície e sobe por convecção para se equilibrar na atmosfera. cf estufas (carros fechados), onde a convecção é bloqueada na medida em que ficam quentes no sol.
- @annav – O ar próximo à superfície é aquecido principalmente por radiação e não por condução, mesmo na superfície . Às vezes, esse aquecimento local resulta em convecção. Outras vezes, não ' t. Se faz ou não depende da estabilidade da atmosfera.
- @DavidHammen a última figura aqui não diz isso srh.noaa.gov/jetstream /atmos/heat.html