!"#$%&'()*+&%$(,-$%."'/0/1(2( 3&)4'5"$%/'('&$6+&6$(478('*))*/'"9/0/1( :/%$10(0(*&)4'5"$%/( ;6<%/'(56+=18%&( >&$?./0/1(!

Transkript

1 !"#$%&'()*+&%$(,-$%."'/0/1(2( 3&)4'5"$%/'('&$6+&6$(478('*))*/'"9/0/1( :/%$10(0(*&)4'5"$%/( ;6<%/'(56+=18%&(

2 !"#$%&'()*%+%"(,-",(+

3 !"#$%&'()*%+%"(,-",(.+/($0$%&'()*+!+1(2*+3$(45"6*+, :;+-#+!+/)#0)(6",()*+6<"6(+#)4+=>34)*+?+ #)4+867",4+$9=+2(%74+

4 !"#$%&'()*%+%"(,-",(.+/"(0"$%&'()*+!+1(2* # #+!+9)#:)(0",()*+;%$")(#+)77)(+<-0(+

5 !"#$%&'()*%+%"(,-",(.+/)%$%&'(+$01+2)(#$%&'(+ 2)(#$%&'(+!+3(4* #+$01+,"4"+!+2)#:)(5",()*+;-5(+#)<+1;=<)*+!+>$((8+$01+%?<%-)*+ Norrsken Nattlysande moln

6

7

8 !"#$%&'()*%+%"(,-",(.+/)%$%&'(+$01+2)(#$%&'(+ 2)(#$%&'(+!+3(4* #+$01+,"4"+!+2)#:)(5",()*+;-5(+#)<+1;=<)*+!+>$((8+$01+%?<%-)*+ Norrsken Nattlysande moln

9 NLC- film + norrskensfilm

10 )+)(4('#"#$%&"A7'

11 !"#$%&"'($')#*+$+,-'.#/'$0,#$'1"%#2($3&%'4(5*&6/' 5#33+"',#"'#"#$%&'785'48$,#"' 589+%#$'2$0"'783#"'8:;',#"' #"#$%&'785'48$,#"'7/$03+$' <33)+6+'1/'&'$=5,#">'?""+$7'76133#'41'48$,#"'*($5+7' ;#3+'<,#"-'

12 A*%(23+3+)$&/01,(%*+!"#$%&'%()$"(%*+,(+%-+&.-+'.+)$&/01,(%*0+%*%(233**% ,*28%*+%*%(23+1(.*+0/5%*+,(+3+'(3*93'+:/*0$)*$6+ Jorden 7,*28%*+%*%(23+1(.*+0/5%*+0/&+;/(8<$)*+&/-)(+='%(+

13 !"#$%&#'()*+$,-,#./-0$ E:#<4-/-.6$F,-$,-5*$G#8H,++$+83$9*-$>44%&#*$8HI$:*$J8#:$,-,#./$%#<-$K8#5,-$

14 !"#$%&'()!)!"#$%&'(*$)+%),*-)./01/,*)*2*($*-)/3)1"#041*(&1*%-/.)0/../5)

15 !"#$%&'()!"#$%&'(*%)+,$+%)-.+//$)0*1)2341*.) 56)*.)78,*.)2341)9%):"#$%&'(*$):8(+)0*1),8($*.)+,):"#;*:+%*.)-<0):877*%) <,+.=3%>)

16 920%/4&1%+-3=>)?'3$8/*5'(")*+,$-':>,'4/++A"%)-&-$9A$3/-"3' <%+-3=>)'23'-3=>)$-'&:9' 9:-':9+65%6%+$%' 5/0$%1%+/'A$3'9/&&/'-:33'8"#' CDE'!"#9/&&/'

17 !"#$%&'(")*+,$-'!"#(")*+,$-'.%+$&'/$0'123).'/456'7%+-89:);'<2.%0%3%+&(=8,422.%0$;' A>5%.0&4%+-89:)'>8'0$%'+8>%&'0>8'2"#$%'3%-$').%' 3%%$,422.'/$8'?.5$%4%+.B' A>5%.0'"-+48'(84%'0$%'/>%+0'?.5$%4%+.'&1/' 3&B'

18 !"#$%&'(")*+,$-'!"#(")*+,$-'.%+$&'/$0'123).'/456'7%+-89:);'<2.%0%3%+&(=8,422.%0$;' A$2.*?'(")*+,$-'BACD6'4%+-89:)$-E />5%.0&4%+-89:)$-'FGH' AC'/3%&).8' AC'=).8' I30'JKKG'>8'2"#$%'/>5.0'1:,' )1%0$%&.*1%'&)$8' M.22-',>8' I30'!"#$%#&'("#)=?$8+48'L$8'?.5$%/12$)92$8'*22'L9-.%0$'(.&'>%'?.0'&1/'+48'=?$8'*22'+.&(.&' I30''*$+#&,#-#.)=?$8+48'L$8'?.5$%/12$)92$8'*22'+.&(.&'>%'?.0' &1/'+48'=?$8'*22'L9-.%0$'(.&' I.8/-',>8'

19 !"#$%&'(")*+,$-'!"#(")*+,$-'.%+$&'/$0'123).'/456'7%+-89:);'<2.%0%3%+&(=8,422.%0$;' I.22-',>8' GH'=).8' )1%0$%&$8.').22.&' C30'DEEF'2"#(")*+,$-'>8' C.8/-',>8'

20 !"#$%&'(")*+,$-'./$012)'30,'45&36"-'(")*+,$-'./$012)'6"#(")*+,$-;'<4&&4%'=4>$%?%+4' F5&36"-'6"#(")*+,$-;'<4&&4%'=4>$%?%+4' 89:' 89:' 89:'!"#74&&4'!"#=36G7'

21 Strålning

22 Vad är strålning?

23 Vad är strålning?

24 Vad är strålning?

25 Vad är strålning? Strålning växelverkar med atmosfären: Absorp<on: ämnets atomer eller molekyler tar upp och lagrar energi Transmission: strålningen passerar mediet (transmiferas). Reflek<on: ämnet absorberar inte strålningen, utan den studsar <llbaka Spridning: reflek<on av en gas strålningen fördelas i olika riktningar Solens synliga strålning (synligt ljus) passerar rela<vt ostört genom atmosfären. Jordens värmestrålning absorberas däremot effek<vt. Alla kroppar sänder ut (emiferar) elektromagne<sk strålning.

26 Varför lyser solen men inte jorden?

27 En svartkropp Perfekt absorp<on (därav dess färg, om vi pratar synligt ljus) Exempel på nästan svartkroppar är solen, en glödlampstråd och glödgat järn, universum och stjärnor

28 Men solen är ju knappast svart? Kroppar som absorberar måste också emifera. För vad skulle hända annars??

29 Fysikerna bakom strålningslagarna: Josef Stefan Ludwig Boltzmann Gustav Robert Kirchoff Max Planck Wilhelm Wien

30 Kirchoff EF mörkt föremålet absorberar alltså mer energi än ef ljust föremål. För af både det mörka och det ljusa föremålet ska vara i jämvikt krävs det då dock af det mörka också emiferar mer. Det måste ha en större emissionsförmåga. Alltså: ju bäfre ef föremål är på af absorbera strålning desto bäfre är det också på af emifera strålning. Absorp<onsförmåga och emissionsförmåga går hand i hand. DeFa kallas för Kirchhoffs lag. MISUs klimatsajt

31 En svart kropp är alltså både en perfekt absorberare och en perfekt utstrålare För en perfekt svart kropp gäller af Absorp<on = Emission =1 Om absorp<on och emisson för en kropp är mindre än 1 kallas kroppen för grå. Utstrålningen är beroende på kroppens temperatur...

32 Josef Stefan E = σ T(K) 4 Ludwig Boltzmann T (Kelvin, K) = T (grader celsius, C) E, emifans, anger hur mycket energi ef föremål strålar ut per sekund och per varje kvadratmeter yta. Enheten är WaF per kvadratmeter. σ är bara en konstant faktor, den är 5, WaF meter - 2 Kelvin - 4. Denna lag kallas för Stefan- Boltzmanns strålningslag e3er sina upptäckare. E = a σ T(K) 4 Här är a = absorp<onsförmågan, a = 1 för en svart kropp och mindre en ef för en så kallad grå kropp.

33 Plancks strålningslag: Utstrålningen är en funk<on av temperaturen och av vågländen, λ. E(λ)=f(λ,T) Planck

34 Utstrålningen är beroende på kroppens temperatur (Stefan- Boltzmann). Och ju varmare en kropp är, desto kortare (mera energirika) vågländer sänder den ut. Emissionen varierar alltså med temperatur och med våglängd, λ, (Planck).

35 Planck- kurvor

36 Wien Wien Wiens förskjutningslag: λ max T = 2897 μm K Produkten mellan vågländen vid utstrålningsmax och temperaturen är konstant. Om vi vet kroppens temperatur kan vi enkelt få fram vid vilken våglängd som dess emission är som mest effek<v.

37 Varför lyser solen men inte jorden? Temperaturen vid solytan är ungefär 6000 K Temperaturen vid jordytan ungefär 300 K λ max(sol ) = 0.5µm Synligt ljus: μm λ max( jord ) =10µm

38 Planck- kurvor

39

40 9/14/12

41 Image source: University of Idaho, College of Science

42 42

43 Solen och jorden i en enkel strålningsbalans utan atmosfär Först: hur mycket energi tar jorden emot från solen?

44 Nu har vi dock en atmosfär. Hur ser den enkla balansen ut då? 9/14/12 / Namn Namn, Ins<tu<on eller liknande

45 !"#$%&'( )$*+,-./'(/0(*1*23( Solstrålning Jordstrålning

46 !"#$%&'($)*+(!$,--+(./0'(%&1#234( Solstrålning Jordstrålning

47 !"#$%$&'()*+,( -."/%,(+00(1(%234,#5$6"( #$53,2(%7(7%'6"."/%( #&)*2(%7(89:( Solstrålning Jordstrålning

48 Wallace & Hobbs 2006: Atmospheric science 78% 21% 1% 48

49 Venus atmosfär består <ll 95 % av koldioxid

50 !"#$#%&'"()*+,'"+-))%+.'/"(01+!(2$("304"()+3.03"+2(/ :0"30#%&'"()*+;<#)=3>"(01+ I.03"+%)3MM0+2(/+KTU/()1+ S6+>"3/("1+