An einem sonnigen Tag ist die Luft offensichtlich heißer als nachts. Was ist der Hauptmechanismus für diese Heizung? Ich kann mir drei Möglichkeiten vorstellen:
- Wärmeleitung: Die Luft wird durch den Boden erwärmt, der warm ist.
- Konvektion: Heiße Luft konvektiert nach oben.
trahlung: Luft absorbiert Sonnenlicht. Aber ist Luft nicht transparent? Ist es für einige Wellenlängen nicht 100% transparent?
Welche davon ist die wichtigste?
Kommentare
- Ich habe Ihre Frage umgeschrieben, um sie hoffentlich klarer zu machen. Sie können alle Änderungen rückgängig machen, mit denen Sie nicht einverstanden sind.
- Beginnen Sie vielleicht hier? ucar.edu/learn/1_1_1.htm
- Die Atmosphäre ist für das direkte Sonnenlicht größtenteils transparent. Boden und Ozean sind dies jedoch nicht, sodass Sonnenlicht von der Erde absorbiert wird ' s Oberfläche, die daher erwärmt wird. Dann stellt sich die Frage, wie der warme Boden und der Ozean Energie an die (niedrige) Atmosphäre übertragen. Hier erwarte ich, dass alle drei Prozesse relevant sind. Luft in Der Bodenkontakt wird durch Wärmeleitung erwärmt. Dann wird die Luftkonvektion (aufsteigende Luft) zu einem Faktor. Schließlich strahlt der Boden IR " -Licht " bei Wellenlängen, bei denen die untere Atmosphäre nicht transparent ist, also " Wärmestrahlung " kann von der Atmosphäre absorbiert werden.
- Atmosphärisches Wasser spielt bei einigen dieser Prozesse eine Rolle. Wasserdampf und Wolken (in der Luft schwebende Tröpfchen) beeinflussen die Opazität der Atmosphäre gegenüber verschiedenen Wellenlängen. Durch die Verdunstung von flüssigem Wasser auf der Erdoberfläche wird Energie in die Atmosphäre übertragen.
Antwort
Dies basiert so ziemlich alles auf Atmosphärische Heizung und ich nehme an, Sie meinen die Atmosphäre, die Sie umgibt, und nicht in irgendeiner großen Höhe. Ich konzentriere mich auf Grundwärmewerte bis zu 500 m.
In der Reihenfolge ihrer Bedeutung die elektromagnetische Strahlung der Sonne, die offensichtlich die Anfangsenergie liefert, damit sich die Atmosphäre bei Tageslicht erwärmt.
Strahlung mit höherer Frequenz hat mehr Energie als Strahlung mit niedrigerer Frequenz. Der größte Teil der Strahlungsenergie der Sonne konzentriert sich auf die sichtbaren und nahezu sichtbaren Bereiche des Spektrums. UV-Strahlung macht einen kleinen Prozentsatz der gesamten Sonnenstrahlung aus, ist jedoch äußerst wichtig, da sie eine viel höhere Energie aufweist
Es ist zu beachten, dass aufgrund des Verhältnisses von Meer zu Land auf der Erde etwa 71% der Sonnenstrahlung auf Wasser fällt. Die spezifische Wärmekapazität von Meerwasser bei $ 0 ^ {\ circ} $ C ist 3985 J kg $ ^ {- 1} $ $ K ^ {- 1} $ , aber aufgrund von Strömungen und Unterschieden im Meeresspiegel kann es schwierig sein, den tatsächlichen Wärmeübergang durch Konvektion und Verbrauch auf die Luftmasse über dem Meerwasser abzuschätzen.
Ein Diagramm der Sonnenintensität von w avelength.
Bildnachweis: www. solarcellcentral.com
In der Atmosphäre umfasst die Konvektion das Auf- und Absteigen von Luftmassen und kleineren Luftpaketen im großen und kleinen Maßstab. Diese vertikalen Bewegungen verteilen effektiv Wärme und Feuchtigkeit in der atmosphärischen Säule und tragen zur Entwicklung von Wolken und Stürmen (wo aufsteigende Bewegungen auftreten) und zur Dissipation (wo abfallende Bewegungen auftreten) bei.
In der Zwischenzeit dreht sich die Erde langsam in Richtung Der Osten bewirkt, dass die Luft auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt wird. Diese Ablenkung des Windes durch die Erdrotation wird als Coriolis-Effekt bezeichnet.
Um die Konvektionszellen zu verstehen, die Wärme über die gesamte Erde verteilen, betrachten wir eine vereinfachte, glatte Erde ohne Land / Meer Wechselwirkungen und eine langsame Rotation. Unter diesen Bedingungen wird der Äquator mehr von der Sonne als von den Polen erwärmt. Die warme, leichte Luft am Äquator steigt auf und breitet sich nach Norden und Süden aus, und die kühle, dichte Luft an den Polen sinkt und breitet sich zum Äquator aus. Als Ergebnis werden zwei Konvektionszellen gebildet.
Da Luft ein schlechter Leiter ist, erfolgt der größte Teil der Energieübertragung durch Wärmeleitung direkt an der Erdoberfläche. Tagsüber erwärmt Sonnenstrahlung den Boden, wodurch erwärmt die Luft daneben durch Wärmeleitung.
Schließlich wird ein kleiner Teil der Sonnenenergie direkt absorbiert, insbesondere durch Gase wie Ozon und Wasserdampf.Ein Teil der Energie wird auch von Wolken und der Erdoberfläche zurück in den Weltraum reflektiert.
Kommentare
- Ich spüre, wie die Exposition den irreführenden Eindruck vermittelt dass der größte Teil der Wärme direkt von der Sonne kommt. Und obwohl das Bild besagt, dass verdunstetes Wasser die größte individuelle Wärmequelle ist, die im Diagramm aufgeführt ist, wird ' nicht einmal erwähnt im Text!
Antwort
Konvektion ist meiner Meinung nach am wichtigsten. In flüssigen Medien ist die Übertragung von hest Energie ist hauptsächlich auf die Bewegung von Partikeln mit erhöhter kinetischer Energie zurückzuführen, die gegen andere Partikel stoßen, Energie übertragen usw. Die Konvektion sorgt auch für eine nahezu gleichmäßige Erwärmung des flüssigen Mediums. Die anderen Faktoren tragen hier vernachlässigbar dazu bei.
Kommentare
- +1, weil Sie die Frage in einem Absatz beantworten 🙂
- @annav – Aber die Antwort ist falsch. Die Strahlungsübertragung ist bei weitemdie bedeutendste der drei.
- @DavidHammen Im Kontext der Frage ist es richtig. Die Atmosphäre ist ein schlechter Strahlungsabsorber. Die Luft wird durch Wärmeleitung an der Oberfläche erwärmt und steigt durch Konvektion auf, um sich in der Atmosphäre auszugleichen. Siehe Gewächshäuser (geschlossene Autos), bei denen die Konvektion blockiert ist, wie heiß sie in der Sonne werden.
- @annav – Die Luft in der Nähe der Oberfläche wird hauptsächlich durch Strahlung und nicht durch Wärmeleitung erwärmt, selbst an der Oberfläche . Manchmal führt diese lokale Erwärmung zu Konvektion. In anderen Fällen wird ' t nicht ausgeführt. Ob dies der Fall ist oder nicht, hängt von der Stabilität der Atmosphäre ab.
- @DavidHammen Die letzte Abbildung hier sagt dies nicht aus. srh.noaa.gov/jetstream /atmos/heat.html