Bøc x¹ vµ nhiÖt ®é Ch¬ng II §Æt vÊn ®Ò: mét trong ba nh©n tè h×nh thµnh khÝ hËu 2.1 Các khái niệm chung Có 3 cách truyền nhiệt: Truyền dẫn: Sự truyền nhiêt (ví dụ nước nóng và thanh đồng) Khi tiếp xúc với nhau, các hạt nước truyền một phần động năng phân tử cho các hạt đồng và do đó động năng các phân tử nước giảm và của đồng tăng lên. Do đó nhiệt độ của nước tăng lên và của đồng tăng lên (nhiệt độ của một vật do chuyển động phân tử của vật đó quyết định) Giữa mặt đất và các lớp đất bên dưới có chênh lệch về nhiệt tạo ra sự dẫn nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Trao đổi: Đối lưu- Chất lưu bị đun nóng (nhận nhiệt lư ợng) thì nở ra lên khối lượng riêng nhỏ đi so với các vùng không bị hâm nóng. Do đó phần bị hâm nóng chuyển động lên phía trên, phần lạnh chìm xuống dưới tạo thành dòng chất lưu mang nhiệt lượng từ vùng này tới vùng khác. Tóm lại đối lưu là sự truyền nội năng bởi các dòng khí hay dòng chất lỏng. Bức xạ:phương thức truyền nhiệt bằng sóng điện từ trư ờng, không cần môi trường trung gian Cường độ năng lượng bức xạ Mặt trời trực tiếp: tính bằng calo dồn tới một cm2 mặt phẳng vuông góc với tia bức xạ Mặt Trời trong thời gian một phút Bức xạ được biểu thị bằng độ dài bước sóng, khi bước sóng giảm, năng lư ợng mang theo tăng Khi một phân tử, nguyên tử hay i-on bị kích thích, nó có thể phát ra ánh sáng. Electron trong quỹ đạo bình thường bị kích thích bật lên mức năng lượng cao hơn. Khi electron trở lại quỹ đạo bình thường (của) nó, nó phát ra một phôtôn ánh sáng. C¸c líp trong khÝ quyÓn vµ ®é xuyªn cña bøc x¹ 2.1.1 Bøc x¹ 2.1.2 Cường độ phát xạ Cường độ phát xạ của vật tính bằng calo phát ra từ một đơn vị diện tích (1 cm 2 ) bề mặt của vất phát xạ trong thời gian một phút. Theo quy tắc Stêphan Boonsman: E 0 =abT 4 (cal/cm 2 phút) T: nhiệt độ tính bằng độ Kenvin a:hệ số phát xạ b: hằng số Stêphan Boonsman bằng 8.26.10 -11 . 2.1.3 Bức xạ mặt trời - Bức xạ Mặt Trời là dòng năng lượng và vật chất phát đi từ Mặt Trời đến Trái Đất. - Chúng ta sử dụng sự liên hệ Wien do hai nhà vật lý học Wilhelm Wien 1864-1928 phát minh để xác định bước sóng, mà ở đó tập trung nhiều năng lượng nhất: max = hằng số/T max : bước sóng tính bằng àm , ứng với nó bức xạ lớn nhất hằng số:2897 àm 0 K [...].. .Bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời và sóng dài của mặt đất - - Bức xạ sóng dài Bức xạ sóng ngắn Bức xạ ánh sáng nhìn thấy Phổ Mặt Trời Hằng số Mặt Trời: Cường độ bức xạ Mặt Trời được tính bằng calo dồn tới l cm2 mặt phẳng vuông góc với tia năng lượng Mặt Trời trong thời gian một phút I0(cal/cm2 phút) Cường độ bức xạ Mặt Trời ở giới hạn trên của khí quyển hay... với góc nhập xạ không nhỏ nên Q khá lớn BứC Xạ TổNG CộNG NĂM Năng lượng bức xạ hấp thụ, phản hồi, Anbêđô: Nếu ta gọi đại lượng phản hồi là q thì đại lượng hấp thụ sẽ là : Q-q Anbêđo là tỉ lệ phần trăm giữa bức xạ phản hồi (q) và tổng xạ (Q) Nếu ta gọi A là Anbêđo thì A=q/Q100% Anbêđo thay đổi phụ thuộc vào tính chất vật lý của bề mặt đệm như sau: Anbêđô tăng khi góc nhập xạ giảm 2.1.4 Bức xạ sóng dài... Năng lượng bức xạ mặt đất Eđ Bức xạ nghịch của khí quyển Ek - Mặt đất hấp thụ 99% - Nó là nguồn nhiệt quan trọng làm mặt đất đỡ lạnh vào ban đêm - Ek tỷ lệ thuận với độ ẩm không khí, lượng mây Bức xạ hiệu dụng Eh - Là lượng nhiệt mặt đất bị mất đi Vĩ độ Eh (kcal/cm2năm Hoang mạc 80 Trung bình 46 Xích đạo 30 Khí quyển làm bề mặt TRáI Đất ấm lên (Ek) 2.2 Cân bằng Bức xạ Mặt đệm, cân bằng nhiệt mặt đệm... Năng lượng bức xạ Mặt Trời bị suy yếu do khí quyển Bị hấp thụ bởi O3, CO2, hơi nước bị khuếch tán ra các hướng khác nhau bởi các phân tử không khí, tạp chất, mây CÂN BằNG BứC Xạ MặT TRờI Lượng bức xạ Mặt trời suy yếu khi đi qua khí quyển được tính theo công thức Bughê I=I0pm Trong đó:I là cường độ bức xạ Mặt Trời còn lại trên mặt Trái đất I0 là hằng số Mặt Trời m: đoạn đường của tia bức xạ phải đi... nhiệt mặt đệm 2.2.1 Cân bằng Bức xạ Mặt đất Tại m ặt đất C â n b ằ n g b ứ c x ạ Q (1 -A )-E h B ức xạ sóng ngắn B ức xạ sóng dài B ứ c x ạ m ặ t T rờ i B ức xạ m ặt đất Eđ H ằ n g s ố M ặ t T rờ i I0 B ứ c x ạ h iệ u d ụ n g E h = E đ -E k N ă n g lư ợ n g b ứ c x ạ M ặ t T r ờ i bị suy yếu do khí quyển M ặt đất phản xạ q = Q A B ứ c x ạ M ặ t T rờ i tổ n g c ộ n g Q B ức xạ M ặ t T r ờ i tr ự c tiế... Cân Bằng Nhiệt 2.2.2.1 Cân Bằng Nhiệt mặt đất C â n B ằ n g N h iệ t m ặ t đ ấ t C ân bằng bức xạ B = Q (1 -A )-E h N h iệ t h o á h ơ i EL L ư ợ n g n h iệ t tru y ề n d ẫ n v ớ i c á c lớ p đ ấ t s â u A 0 N h iệ t tr a o đ ổ i lo ạ n lư u g iữ a m ặ t đ ấ t và không khí P B -L E -A 0 -P d = 0 L: tiềm nhiệt hoá hơi 597 cal/gam A0: Lượng nhiệt nhân được hoặc mất đi từ các lớp đất sâu P: lượng nhiệt. .. luật Relây Theo định luật Relây, trong không khí trong sạch, sự khuếch tán được diễn ra chỉ do các phân tử khí thì cường độ bức xạ khuếch tán tỉ lệ nghịch với luỹ thừa bậc bốn bư ớc sóng của tia bị khuếch tán i= (a/4)xI 2.1.3.3 Năng lượng bức xạ Mặt trời trên bề mặt đất (bức xạ sóng ngắn) N ă n g lư ợ n g b ứ c x ạ M ặ t tr ờ i trê n b ề m ặ t đ ấ t S a u k h i b ị k h í q u y ể n h ấ p th ụ p h ầ... hoặc mất đi từ các lớp đất sâu P: lượng nhiệt trao đổi (đối lưu, loạn lưu) giữa mặt đất và không khí Cấu trúc cân bằng nhiệt mặt đất B P LE A0 Cân bằng nhiệt mặt đất ban ngày B P LE A0 Cân bằng nhiệt mặt đất ban đêm 2.2.2.2 Cân Bằng Nhiệt khí quyển B+P+LE=0 Trong đó: B: Cân bằng bức xạ của khí quyển (m ùa đông T h a y đ ổ i th e o k h ô n g g ia n ở đ ạ i d ư ơ n g > lụ c đ ịa Đ ạ i d ư ơ n g n ó n g :1 0 0 -1 2 0 G iữ a 3 0 đ ộ v ĩ b ắ c và 30 độ vĩ nam L ụ c đ ịa n ó n g :6 0 - 9 0 k c a l/c m 2 /n ă m G iả m từ x íc h đ ạ o v ề c ự c N ộ i c h í tu y ế n :2 c ự c đ ạ i, h a i c ự c tiẻ u N g o ạ i c h í tu y ế n 1 c ự c đ ạ i, m ộ t c ự c tiể u CÂN BằNG BứC Xạ MặT ĐấT . ứng với nó bức xạ lớn nhất hằng số:2897 àm 0 K Bøc x¹ sãng ng¾n cña MÆt Trêi vµ sãng dµi cña mÆt ®Êt - Bức xạ sóng dài - Bức xạ sóng ngắn - Bức xạ ánh sáng. (cal/cm 2 phút) T: nhiệt độ tính bằng độ Kenvin a:hệ số phát xạ b: hằng số Stêphan Boonsman bằng 8.26.10 -11 . 2.1.3 Bức xạ mặt trời - Bức xạ Mặt Trời là