Under en solig dag är luften uppenbarligen varmare än på natten. Vad är huvudmekanismen för denna uppvärmning? Jag kan tänka på tre sätt:
- Ledning: luften värms upp av marken, vilket är varmt.
- Konvektion: varm luft konvekterar uppåt.
- Strålning: luft absorberar solljus. Men är inte luftgenomskinligt? Är det inte 100% transparent för vissa våglängder?
Vilken av dessa är det viktigaste?
Kommentarer
- Jag skrev om din fråga för att förhoppningsvis göra den tydligare. Du kan ångra alla ändringar du inte håller med.
- börja kanske här? ucar.edu/learn/1_1_1.htm
- Atmosfären är mestadels transparent för direkt solljus. Marken och havet är dock inte så solens ljus absorberas av jorden ' yta som därför värms upp. Då blir frågan hur överför den varma marken och havet energi till (låg) atmosfär? Här förväntar jag mig att alla tre processerna är relevanta. Luft i kontakt med marken värms upp genom ledning. Sedan blir luftkonvektion (stigande luft) en faktor. Slutligen strålar marken IR " ljus " vid våglängder där den lägre atmosfären är inte transparent, så detta " värmestrålning " kan absorberas av atmosfären.
- Atmosfäriskt vatten spelar en roll i vissa av dessa processer. Vattenånga och moln (små droppar i luften) påverkar atmosfärens opacitet för olika våglängder. Avdunstning av flytande vatten på jordens yta överför också energi till atmosfären.
Svar
Detta är i stort sett allt baserat på Atmosfärisk uppvärmning och jag antar att du menar atmosfären som omger dig, snarare än i någon stor höjd. Jag koncentrerar mig på markvärmenivåer upp till 500 m.
I viktordning, den elektromagnetiska strålningen från solen, som uppenbarligen ger den första energin för atmosfären att värmas upp under dagsljus.
Strålning med högre frekvens har mer energi än lägre frekvensstrålning. Det mesta av solens strålningsenergi koncentreras i de synliga och nästan synliga delarna av spektrumet. UV-strålning står för en liten andel av den totala strålningen som tas emot från solen, men det är extremt viktigt eftersom den har mycket högre energi .
Det bör noteras att, på grund av andelen hav till land på jorden, faller cirka 71% av solens strålning på vatten. Den specifika värmekapaciteten för havsvatten vid $ 0 ^ {\ circ} $ C är 3985 J kg $ ^ {- 1} $ $ K ^ {- 1} $ , men på grund av strömmar och havsnivåskillnader kan det vara svårt att uppskatta den verkliga värmeöverföringen genom konvektion och konsumtion till luftmassan ovanför havsvattnet.
En graf över solintensiteten med w avelength.
Bildkredit: www. solarcellcentral.com
I atmosfären innefattar konvektion stora och småskaliga stigande och sjunkande luftmassor och mindre luftpaket. Dessa vertikala rörelser distribuerar effektivt värme och fukt genom den atmosfäriska kolonnen och bidrar till moln- och stormutveckling (där stigande rörelse inträffar) och försvinnande (där sjunkande rörelse sker).
Under tiden är den långsamma rotationen av jorden mot öst gör att luften avböjs mot höger på norra halvklotet och mot vänster på södra halvklotet. Denna avböjning av vinden genom jordens rotation är känd som Coriolis-effekten.
För att förstå konvektionscellerna som fördelar värmen över hela jorden, låt oss betrakta en förenklad, jämn jord utan land / havsinteraktioner och en långsam rotation. Under dessa förhållanden värms ekvatorn upp av solen mer än polerna. Den varma, lätta luften vid ekvatorn stiger och sprider sig norrut och söderut, och den svala täta luften vid polerna sjunker och sprider sig mot ekvatorn. Som ett resultat bildas två konvektionsceller.
Eftersom luften är en dålig ledare sker mest energiöverföring genom ledning precis vid jordens yta. Under dagen värmer solstrålningen marken, vilket värmer upp luften bredvid den genom ledning.
Slutligen absorberas en liten del av solenergin direkt, särskilt av gaser som ozon och vattenånga.Viss energi reflekteras också tillbaka till rymden av moln och jordens yta.
Kommentarer
- Jag känner hur expositionen ger ett vilseledande intryck att det mesta av värmen kommer direkt från solen. Och medan bilden säger att avdunstat vatten är den största individuella värmekällan som listas i diagrammet, får det inte ens ' i texten!
Svar
Konvektion är det viktigaste tror jag. I flytande media är överföringen av hest energi beror främst på rörelse av partiklar med ökad kinetisk energi, stöter på andra partiklar, överför energi och så vidare. Konvektion säkerställer också nästan jämn uppvärmning av fluidmediet. De andra faktorerna bidrar försumligt här.
Kommentarer
- +1 eftersom du svarar på frågan i ett stycke 🙂
- @annav – Men svaret är felaktigt. Strålningsöverföring är överlägsetden viktigaste av de tre.
- @ DavidHammen Inom ramen för frågan är det korrekt. Atmosfären är en dålig absorberare av strålning. Luften värms upp genom ledning på ytan och stiger genom konvektion för att balansera i atmosfären. jfr växthus (slutna bilar), där konvektion blockeras hur varmt de blir i solen.
- @annav – Luften nära ytan värms upp mestadels genom strålning snarare än genom ledning, till och med på ytan . Ibland resulterar denna lokala uppvärmning i konvektion. Andra gånger ' t. Huruvida det gör eller inte beror på atmosfärens stabilitet.
- @ DavidHammen den sista figuren här säger inte så srh.noaa.gov/jetstream /atmos/heat.html