bức xạ nhiệt

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

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 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 I
0
(cal/cm2 phút).
Cường độ bức xạ Mặt Trời ở giới hạn trên của khí quyển hay
còn gọi là Hằng số mặt Trời.
4R
2
E
0
= 4r
2
F
ở đây : r - bán kính Mặt Trời (696.000 km).

R - khoảng cách từ tâm Mặt Trời đến giới hạn trên của khí quyển
(150.000.000 km).

h»NG Sè MÆT TRêI

kho¶ng c¸ch tõ tr¸i ®Êt ®Õn mÆt trêi
5/VII viÔn nhËt
3/I cËn nhËt

2.1.3.2 Năng lượng bức xạ Mặt Trời bị suy
yếu do khí quyển

Bị hấp thụ bởi O
3
, CO
2
, hơi nước

bị khuếch tán ra các hướng khác nhau bởi các phân tử
không khí, tạp chất, mây.

C¢N B»NG
BøC X¹ MÆT
TRêI

Lượng bức xạ Mặt trời suy yếu khi đi qua khí quyển được
tính theo công thức Bughê
I=I
0
p

m
Trong đó:I là cường độ bức xạ Mặt Trời còn lại trên mặt
Trái đất.
I
0
là hằng số Mặt Trời.
m: đoạn đường của tia bức xạ phải đi qua trong khí quyển
(khối lượng quang học bằng bao nhiêu khí quyển).
P: độ trong suốt (cho biết phần bức xạ đi qua 1 khí quyển
(m=1) là bao nhiêu).
Nếu góc h
0
bằng
h
0
90 60 30 10 0
m
1.0 1.2 2.0 5.6 35.4

Hệ số vẩn đục là tỷ số giữa độ trong suốt thực của khí
quyển với độ trong suốt lí tưởng.
Tỷ số này do lượng hơi nước và bụi trong khí quyển quyết
định và luôn luôn lớn hơn đơn vị.
Vĩ độ (Bắc bán cầu) 0-20
0
40-50
0
50-60
0
60-80

0
Hệ số vẩn đục 4.6 3.5 2.8 2

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

Định luật Relây



2.1.3.3 Năng lượng bức xạ Mặt trời
trên bề mặt đất (bức xạ sóng ngắn)
C ư ờ n g đ ộ c ủ a n ó : I
0
( c a l / c m 2 . p h ú t )
N ă n g l ư ợ n g d o M ặ t T r ờ i p h á t r a
t r u y ề n t h ẳ n g đ ế n b ề m ặ t đ ấ t
N ă n g l ư ợ n g b ứ c x ạ M ặ t T r ờ i
t r ự c t i ế p
N ă n g l ư ợ n g b ứ c x ạ M ặ t T r ờ i
k h u y ế c h t á n
S a u k h i b ị k h í q u y ể n h ấ p t h ụ
p h ầ n c ò n l ạ i đ ế n T r á i Đ ấ t t h e o 2 d ạ n g

N ă n g l ư ợ n g b ứ c x ạ M ặ t t r ờ i
t r ê n b ề m ặ t đ ấ t

B ứ c x ạ t r ự c t i ế p ( I ) B ứ c x ạ k h u y ế c h t á n ( i )
G ó c n h ậ p x ạ ( G ó c n h ậ p x ạ l ớ n ) T r ạ n g t h á i k h í q u y ể n ( k h ô , í t m â y , í t m ư a )
G i ả m t ừ x í c h đ ạ o v ề c ự c
( m a x ở 3 0 - 3 5 đ ộ v ĩ )
Đ ư ờ n g đ ẳ n g t r ị k h é p k í n
ở l ụ c đ ị a
C ự c t i ể u t r ù n g v ớ i 2 t â m
á p t h ấ p ô n đ ớ i ( 6 0 k c a l )
N h ỏ n g o à i đ ạ i d ư ơ n g
Đ ư ờ n g đ ẳ n g t r ị s o n g s o n g
L ớ n h ơ n ở l ụ c đ ị a
Đ ư ờ n g đ ẳ n g t r ị k é p k í n
C ự c đ ạ i ở B ắ c P h i
2 0 0 - 2 2 0 k c a l / c m 2 n ă m
P h â n b ố t h e o k h ô n g g i a n
C ư ờ n g đ ộ Q l ớ n k h i :
T ă n g d ầ n t ừ k h i
M ặ t T r ờ i m ọ c
T h e o m ù a
Q m ù a h ạ > Q m ù a đ ô n g
T r o n g n ă m
M ặ t T r ờ i ở v ị t r í c a o , í t m â y
P h â n b ố t h e o t h ờ i g i a n
C ư ờ n g đ ộ Q l ớ n k h i
N ă n g l ư ợ n g b ứ c x ạ M ặ t T r ờ i t ổ n g c ộ n g Q
( N g u ồ n g ố c t ừ M ặ t T r ờ i )
B

ứ
c

x
ạ

M
ặ
t

T
r
ờ
i

t
ổ
n
g

c
ộ
n
g

Khí quyển làm bề mặt TRáI Đất ấm lên
Mặc dù ở cực,
nhưng độ dài ngày
lên tới 24 tiếng và với
góc nhập xạ không

nhỏ nên Q khá lớn

BøC X¹ TæNG CéNG N¡M