Chuong II Buc xa va nhiet do

BiÕn tr×nh ngµy cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ t¹i Frankfurt vµo mét ngµy th¸ng IV.[r]

2.1 C¸c kh¸i niƯm chung

Cã c¸ch trun nhiƯt:

ã Truyền dẫn: Sự truyền nhiêt (ví dụ n íc nãng vµ

đồng) Khi tiếp xúc với nhau, hạt n ớc truyền “ ”

phần động phân tử cho hạt đồng “ ”

đó động phân tử n ớc giảm đồng tăng lên Do nhiệt độ n ớc tăng lên đồng tăng lên (nhiệt độ vật chuyển động phân tử vật định)

• Trao đổi: Đối l u- Chất l u bị đun nóng (nhận nhiệt l

ợng) nở lên khối l ợng riêng nhỏ so với vùng khơng bị hâm nóng Do phần bị hâm nóng chuyển động lên phía trên, phần lạnh chìm xuống d ới tạo thành dịng chất l u mang nhiệt l ợng từ vùng tới vùng khác Tóm lại đối l u truyền nội dịng khí hay dịng chất lỏng

ã Bức xạ:ph ơng thức truyền nhiệt sóng điện từ tr

ờng, không cần môi tr ờng trung gian

• C ờng độ l ợng xạ Mặt trời trực tiếp: tính

Bức xạ đ ợc biểu thị độ dài b ớc sóng, b ớc sóng giảm, năng l ợng mang

Các lớp khí độ xuyên

2.1.2 C ờng độ phát xạ

C ờng độ phát xạ vật tính calo phát từ

đơn vị diện tích (1 cm2) bề mặt vất phát xạ thời

gian phút

Theo quy tắc Stêphan Boonsman:

E0=abT4 (cal/cm2phót)

T: nhiệt độ tính độ Kenvin a:hệ số phát xạ

2.1.3 Bức xạ mặt trời

- Bc x Mt Trời dòng l ợng vật chất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất

- Chóng ta sử dụng liên hệ Wien hai nhà vËt lý “ ”

học Wilhelm Wien 1864-1928 phát minh để xác định b ớc sóng, mà tập trung nhiều l ợng nhất:

max= h»ng sè/T

- Bøc xạ sóng dài

- Bức xạ sóng ngắn

- Bức xạ ánh sáng nhìn thấy - Phổ Mặt Trêi

- H»ng sè MỈt Trêi:

C ờng độ xạ Mặt Trời đ ợc tính calo dồn tới l cm2 mặt phẳng vng góc với tia l ợng Mặt Trời

trong thêi gian mét I0(cal/cm2 phót)

C ờng độ xạ Mặt Trời giới hạn khí hay cịn gọi Hằng số mặt Trời

4R2E

khoảng cách từ trái đất n mt tri

2.1.3.2 Năng l ợng xạ Mặt Trời bị suy yếu khí quyển

ã Bị hấp thụ O3, CO2, n ớc

ã bị khuếch tán h ớng khác phân tử

CÂNưBằNGư BứCưXạưMặTư

L ợng xạ Mặt trời suy yếu qua khí đ ợc tính theo công thức Bughê

I=I0pm

Trong đó:I c ờng độ xạ Mặt Trời lại mặt Trái đất

I0 số Mặt Trời

m: đoạn đ ờng tia xạ phải qua khí (khối l ợng quang học khí quyÓn)

P: độ suốt (cho biết phần xạ qua khí (m=1) bao nhiêu)

NÕu gãc h0 b»ng

h0 90 60 30 10 0

Hệ số vẩn đục tỷ số độ suốt thực khí

quyển với độ suốt lí t ởng

Tỷ số l ợng n ớc bụi khí định ln ln lớn đơn vị

Vĩ độ (Bắc bán cầu) 0-200 40-500 50-600 60-800

Theo định luật Relây, khơng khí sạch, khuếch tán đ ợc diễn phân tử khí c ờng độ xạ khuếch tán tỉ lệ nghịch với luỹ thừa bậc bốn b

íc sãng cđa tia bị khuếch tán

i= (a/4)xI

λ

2.1.3.3 Năng l ợng xạ Mặt trời trên b mt t (bc x súng ngn)

N ă n g l ỵ n g b ø c x ¹ M Ỉ t T r ê i t r ự c t i ế p

N ă n g l ợ n g b ứ c x M Ỉ t T r ê i k h u y Õ c h t ¸ n

S a u k h i b Þ k h Ý q u y Ĩ n h Ê p t h

p h ầ n c ò n l i đ ế n T r i Đ ấ t t h e o d ¹ n g N ă n g l ợ n g b ứ c x M ặ t t r i

B ø c x ¹ t r ù c t i Õ p ( I ) B ø c x ¹ k h u y Õ c h t ¸ n ( i )

G ã c n h Ë p x ¹ ( G ã c n h Ë p x ¹ l í n ) T r ¹ n g t h ¸ i k h Ý q u y Ó n ( k h ô , í t m â y , Ý t m a )

G i ả m t x í c h đ o v Ò c ù c ( m a x ë - ® é v Ü ) Đ n g đ ẳ n g t r Þ k h Ð p k Ý n

ở l ụ c đ ị a

C ự c t i Ó u t r ï n g v i t â m p t h ấ p ô n đ i ( k c a l )

N h ỏ n g o i đ i d n g Đ n g đ ẳ n g t r Þ s o n g s o n g

L í n h ¬ n ë l ụ c đ ị a Đ n g đ ẳ n g t r ị k é p k í n

C ự c đ i B ắ c P h i P h â n b è t h e o k h « n g g i a n

C ê n g ® é Q l í n k h i :

T ă n g d ầ n t õ k h i M Ỉ t T r ê i m ä c

T h e o m ï a

Q m ï a h ¹ > Q m ù a đ ô n g T r o n g n ă m

M ặ t T r ê i ë v Þ t r Ý c a o , Ý t m © y P h © n b è t h e o t h ê i g i a n

C ê n g ® é Q l í n k h i N ă n g l ợ n g b ứ c x M ặ t T r i t æ n g c é n g Q

( N g u å n g è c t õ M Ỉ t T r ê i )

KhíưquyểnưlàmưbềưmặtưTRáIưĐấtưấmưlên

Mc dự cực, nh ng độ dài ngày

lªn tới 24 tiếng với góc nhập xạ không

ưNăngưlượngưbứcưxạưhấpưthụ,ư phảnưhồi,ưAnbêđơ:

•Nếu ta gọi đại l ợng phản hồi q đại l ợng hấp thụ

sÏ lµ :

Q-q

ãAnbêđo tỉ lệ phần trăm giữa xạ phản hồi (q)

và tổng xạ (Q) Nếu ta gọi A Anbêđo

2.1.4 Bức xạ sóng dài

ãNng l ng bc x mt t E.

ãBức xạ nghịch cđa khÝ qun Ek

- Mặt đất hấp thụ 99%

- Nó nguồn nhiệt quan trọng làm mặt đất đỡ lạnh vào ban đêm

- Ek tỷ lệ thuận với độ ẩm khơng khí, l ng mõy

ãBức xạ hiệu dụng Eh.

- Là l ợng nhiệt mặt đất bị

Vĩ độ Eh (kcal/cm2năm

Hoang m¹c 80

Trung b×nh 46

2.2 Cân Bức xạ Mặt đệm,

2.2.1 Cân Bức xạ Mặt đấtư

M ặ t đ ấ t p h ả n x ¹ B ø c x ¹ M Ỉ t T r i N ă n g l ợ n g b ứ c x M ặ t T r ê i

b Þ s u y y Õ u d o k h Ý q u y Ĩ n H » n g s è M Ỉ t T r ê i I0

B ø c x m ặ t T r i B ø c x ¹ s ã n g n g ắ n

B ứ c x m ặ t ® Ê t E ®

B ø c x n g h ị c h k h Ý q u y Ó n E k

B ø c x ¹ h i Ư u d n g E h = E ® - E k B ø c x ¹ s ã n g d i T i m ặ t đ ấ t

T ă n g d Ç n t õ k h i M Ỉ t T r ê i m ä c m a x - g i ê t r a

G i ả m d ầ n k h i M Ỉ t t r ê i l Ỉ n S a u k h i M Ỉ t T r ê i l Ỉ n h , B <

B ø c x ¹ m ï a h è > m ù a đ ô n g T h a y ® ỉ i t h e o t h ê i g i a n

G i ữ a đ ộ v ĩ b ắ c v đ ộ v ĩ n a m

ở đ i d n g > l ụ c đ ị a Đ i d n g n ó n g : 0 -

L ụ c đ ị a n ó n g : - k c a l / c m / n ă m

G i ¶ m t õ x Ý c h ® ¹ o v Ị c ù c

N é i c h Ý t u y Õ n : c ự c đ i , h a i c ù c t i Ỵ u

N g o ¹ i c h Ý t u y ế n c ự c đ i , m é t c ù c t i Ó u T h a y ® ỉ i t h e o k h « n g g i a n C © n b » n g b ø c x m ặ t đ ấ t ( B )

( d a o ® é n g t ö - k c a l / c m / n ă m )

2.2.2 C©n B»ng NhiƯt

C © n b » n g b ø c x ¹ B = Q ( - A ) - E h

N h i ệ t h o h i E L

L ỵ n g n h i Ư t t r u y Ò n d É n v i c c l p đ Ê t s © u A

N h i Ư t t r a o ® ỉ i l o n l u g i ữ a m ặ t đ ấ t v k h « n g k h Ý P

B - L E - A - P d =

C © n B » n g N h i ệ t m ặ t đ ấ t

2.2.2.1 Cân Bằng Nhiệt mặt đất

L: tiềm nhiệt hoá 597 cal/gam

A0: L ng nhiệt nhân đ ợc từ lớp đất sâu

Cấu trúc cân nhiệt mặt đất

P

B LE

A0

P

B LE

2.2.2.2 C©n B»ng NhiƯt khÝ qun

B+P+LE=0

Trong đó:

2.3 ChÕ §é NhiƯt Cđa KhÝ Qun

• Sự thay đổi nhiệt độ khơng khí theo thời gian

khơng gian gọi chế độ nhiệt khí

N h i Ö t ® é ë ® é c a o c a o t r u n g b × n h s t v i

m ặ t ® Ê t : m

C h Õ ® é n h i Ư t c đ a k h Ý q u y Ó n t h a y ® ỉ i t h e o k h « n g g i a n

v µ t h ê i g i a n

C h Õ ® é n h i Ư t c ñ a k h Ý q u y Ó n l µ y Õ u t è h n g đ ầ u

c ủ a k h Ý h Ë u

b ø c x ¹

t r u y Ị n d É n D o s ù t r a o ® ỉ i n h i Ư t v í i m « i t r ê n g x u n g q u a n h

Q u t r ì n h t h a y ® ỉ i n h i Ư t k h ô n g l i ê n q u a n đ ế n m ô i t r ê n g x u n g q u a n h Q u t r ì n h ® o ¹ n n h i Ư t

C h u y Ĩ n ® é n g b ì n h l u l m n h i ệ t đ ộ k h ô n g k h Ý

C ù c t i Ĩ u

t r í c l ó c M Ỉ t T r ê i m ä c ( k h o ¶ n g h )

C ự c đ i ( I + E ® ) l í n n h Ê t

k h o ¶ n g h , s a u ® ã T g i ả m l i ê n t ụ c

Đ ộ v ẩ n đ ụ c k h « n g k h Ý

V Ü ® é c a o c ã s ù c h ª n h l Ư c h g ã c n h Ë p x ¹ n h ỏ B i ê n đ ộ n h i ệ t n g y

g i ả m k h i v ĩ đ ộ t ă n g G ã c n h Ë p x ¹

V × n í c c ã n h i Ư t d u n g l í n C ự c t r ị

m ặ t đ ấ t > m ặ t n c T Ý n h c h Ê t b ề m ặ t m ặ t đ ấ t C ó d n g h ì n h s i n

S ù b i Õ n t h i ª n l i ª n t c c đ a n h i Ư t ® é s u è t m é t n g y đ ê m

B i ế n t r ì n h n g y c đ a n h i Ư t ® é k h « n g k h Ý

1 c ù c ® ¹ i v µ o m ï a h Ì

1 c ù c t i Ó u v o m ù a đ ô n g N g o ¹ i c h Ý t u y Õ n

( c ã l o ¹ i )

2 c ự c đ i k h i m Ỉ t t r ê i l ª n c a o

2 c ù c t i Ó u N é i c h Ý t u y Õ n T h ê i g i a n c ã

g ã c n h Ë p x ¹ l í n t r o n g n ă m N h i ệ t đ ộ c ự c đ i

M ù a đ ô n g g i ¶ m n h a n h G t n g a n g , ® é / ® é

v Ü t u y Õ n M ï a h Ì g i ¶ m c h Ë m G t n g a n g , ® é / ® é N h i Ö t ® é g i ¶ m

t õ x Ý c h ® ¹ o v Ị c ù c T ¨ n g d Ç n t õ

x í c h đ o v ề h a i c ự c B i ê n đ ộ n ă m c ủ a

n h i Ö t ® é G ã c n h Ë p x t r o n g n ă m

V × n í c c ã n h i Ư t d u n g l í n

C ự c t r ị m ặ t đ ấ t > m ặ t n c

ản h h n g đ ế n b i ê n đ ộ n ă m c đ a n h i Ư t ® é T Ý n h c h Ê t b Ò m ặ t m ặ t đ ấ t

S ù b i Õ n t h i ª n l i ª n t c c đ a n h i Ư t ® é k h « n g k h Ý t õ n g µ y n µ y q u a n g µ y k h ¸ c t r o n g n ă m

B i ế n t r ì n h n ă m c ủ a n h i ệ t đ ộ k h ô n g k h í

VịưTRíưTHIÊNưĐỉNHưDIưCHUYểNưHàNGưNĂM

Biên độ năm nhiệt độ

Vĩ độ Lục địa Ven bờ Đại d

¬ng Chó thÝch

Xích đạo cực đại

2 cùc tiÓu

Nhiệt đới 11-15

Ơn đới 25-40 10-15 Ơimêcơn

Veckh«ian Yacut

T h e o c h i Ị u s © u t r o n g ® Ê t T h e o c h i Ò u c a o t r o n g k h Ý q u y Ó n S ù t h a y ® ỉ i n h i Ư t ® é t h e o c h i Ị u

t h ¼ n g ® ø n g

S ù d É n n h i Ư t c µ n g t è t

L a n t r u y Ò n n h a n h h ¬ n

L a n t r u y ề n s â u h n

M ậ t đ ộ v đ ộ ẩ m c µ n g l í n t h × T u © n t h e o l ý t h u y Õ t d É n n h i Ư t p h © n t ö

C h u k ú B T N Đ c c đ ộ s â u k h c n h â u đ ề u g i è n g n h a u B i ê n đ ộ d a o đ é n g n h i Ö t n g y v

n ă m g i ¶ m t h e o c h i Ò u s © u

t û l Ư c ¨ n b Ë c h a i c ñ a c h u k ú d a o ® é n g L í p k h « n g c ò n ả n h h n g

c đ a M Ỉ t T r ê i

T h ê i g i a n c ự c đ i v c ù c t i Ó u c h Ë m d ầ n t h e o đ ộ s © u Q u y l u Ë t p h © n b è n h i Ư t ( P h u r e ) T h e o c h i Ị u s © u t r o n g ® Ê t

T ă n g ( n g h ị c h n h i Ö t ) G i ¶ m K h « n g t h a y đ ổ i ( đ ẳ n g n h i Ö t )

T r u n g b × n h G = ® é / 0 m ( t r o n g l í p - 1 k m ) X í c h đ o G = , v Ü ® é ® é S ù t h a y ® ỉ i n h i Ư t ® ộ t r ê n m ộ t đ n v ị đ ộ c a o ( 0 m h a y k m )

G r a ® i e n t n h i ệ t đ ộ t h ẳ n g ® ø n g T h e o c h i Ò u c a o t r o n g k h Ý q u y Ó n

B Ị d µ y k h ô n g l n v i m ế t đ ê n v i

c h ô c m Ð t B a n đ ê m

V i t r ă m m Ð t ® Õ n k m

M ù a đ ô n g T r ê i q u a n g m © y

l Ỉ n g g i ã B ứ c x r i ê n g c ủ a m ặ t đ ấ t l n

L ụ c đ ị a

D o b ø c x ¹ r Ê t m ¹ n h ë g i í i h ¹ n t r ª n c đ a m © y

G i í i h ¹ n t r ê n c ủ a M â y N g h Þ c h n h i Ư t

b ø c x ¹

T r µ n l ª n t r ª n m ặ t l n h p h ầ n p h Ý a d í i

l ¹ n h d i n h a n h B ì n h l u k h ô n g k h Ý n ã n g

N h i ệ t đ ộ g i ữ a k h è i k h Ý

b Ị d µ y l í p c h u y Ó n t i Õ p

N h i ệ t đ ộ g i ả m t h e o đ ộ c a o Đ ¼ n g n h i Ö t N g h Þ c h n h i Ư t G r a d i e n t t h ¼ n g đ ứ n g

g i ả m ® i T r o n g l í p c h u y Ó n t i Õ p

d o s ù x ¸ o t r é n N g h Þ c h n h i Ư t

f r « n g

C h u y Ĩ n ® é n g c đ a l í p k h « n g k h Ý

c ã t è c đ ộ l n N g h ị c h n h i Ư t

® é n g l ù c

K h « n g k h Ý d ¶ i t h e o c h i Ò u n g a n g

K h Ý t ô t x u è n g T h Ó t Ý c h n h ® i

N h i ệ t đ ộ g i ả m t h e o đ ộ c a o

Đ ẳ n g n h i Ö t N g h Þ c h n h i Ö t K h o ả n g c c h g i ÷ a

g i í i h ¹ n t r ê n v d i g i ¶ m T t x u è n g đ o n n h i ệ t

c ñ a k h è i k h « n g k h Ý c ã t Ç n g k Õ t b Ị n v ÷ n g

N g h Þ c h n h i Ö t c o H i Ö n t ợ n g n h i ệ t đ ộ

t ă n g t h e o ® é c a o N g h Þ c h n h i Ö t

đoạn Nhiệtư

G r a d i e n t T = ® é / 0 m Đ o n n h i Ư t k h «

K h « n g k h Ý c h a b · o h o µ

G r a d i e n t T < ® é / 0 m N h i Ö t n g n g k Õ t t o ¶ r a

l µ m Ê m k h è i k h í Đ o n n h i Ö t È m K h « n g k h Ý b · o h o µ C h ỉ l i ê n q u a n đ Õ n

s ù t h a y ® ỉ i ¸ p s u Ê t c đ a k h « n g k h Ý

K h « n g c ã s ù t r a o ® ỉ i n h i Ư t v í i m « i t r ê n g x u n g q u a n h

2.3.4.4 Phân bố Nhiệt độ khơng khí mặt đất

N h × n c h u n g : g i ¶ m t õ x Ý c h ® ¹ o v Ị h a i c ù c

M ù a đ ô n g g i ả m n h a n h h n m ï a h Ì

X Ý c h đ o > đ ộ

N h i Ư t ® í i m ï a h > đ ộ T h e o v ĩ đ ộ

Đ n g đ ẳ n g n h i ệ t l ï i x u è n g p h Ý a n a m

L c ® Þ a l ¹ n h t t h Ê p h n đ i d n g

Đ n g đ ẳ n g n h i ệ t đ ẩ y l ê n p h Ý a b ¾ c

L ụ c đ ị a n ó n g t c a o h n đ i d n g Đ n g đ ẳ n g n h i Ö t t h ê n g

k h « n g t r ï n g v í i v Ü t u y ế n

V ì b ề m ặ t t r i đ ấ t k h ô n g ® å n g n h Ê t N h i Ư t ® é ( t ) q u y v Ị m ù c n í c b i Ó n

TRợưgiúp

ã Nội :tổng động phân tử phân tử tất phân tử

cấu tạo nên vật gọi nội vật

• Nhiệt dung riêng chất cho biết nhiệt l ợng cần truyền cho kg chất để

nhiệt độ tăng lên 10C

• Sự truyền nhiêt: (ví dụ n ớc nóng đồng) Khi tiếp xúc với nhau, hạt “ ”

n ớc truyền phần động phân tử cho hạt đồng động “ ”

năng phân tử n ớc giảm đồng tăng lên Do nhiệt độ n ớc tăng lên đồng tăng lên (nhiệt độ vật chuyển động phân t ca vt ú quyt nh)

ã Đối l u truyền nội dòng khí hay dòng chất lỏng.

ã Ng ng kết bốc hơi: Chi cho g n ớc bốc 597

calo Khi gp lạnh n ớc ng ng kết thành thể lỏng toả l ợng t ơng đ ơng truyền xuống mặt đất

• Truyền dẫn: Giữa mặt đất lớp đất bên d ới có

chênh lệch nhiệt tạo dẫn nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp

• Trao đổi: Giữa mặt đất khơng khí bên có