49ο ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΑΘΗΝΩΝ

ΑΡΧΙΚΗΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

 

Η ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

 

   Τόσο το στερεό, όσο και το αέριο τμήμα της γης εκπέμπει και απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το στερεό τμήμα ( έδαφος ) εκπέμπει φάσμα συνεχές, ενώ το αέριο, εκπέμπει φάσμα ταινιών αφού η ατμόσφαιρα, είναι μίγμα αερίων. Το φάσμα της ακτινοβολίας που τελικά εκπέμπεται από τη γη περιλαμβάνει ακτινοβολίες με μεγάλα μήκη κύματος, σε αντίθεση με το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας.

 

absorbed_solar_radiation.jpgoutgoing_terrestrial-radiation.jpg

Αριστερά: Κατανομή της μέσης ετήσιας αναρροφούμενης ηλιακής ακτινοβολίας.

Δεξιά: Κατανομή της μέσης ετήσιας εκπεμπόμενης γήινης (μεγάλου μήκους κύματος) ακτινοβολίας.

 

   Στην περίπτωση του εδάφους, το φάσμα εκπομπής του   6δμοιάζει με εκείνο που εκπέμπει μέλαν σώμα θερμοκρασίας 288ο Κ.

*    Το φάσμα εκτείνεται από 3 ΅m μέχρι 100 ΅m, πρακτικά όμως από 4 ΅m μέχρι 50 ΅m

*    Το μέγιστο της εκπεμπόμενης ισχύος αντιστοιχεί σε μήκος κύματος 10 ΅m.

*    Η ένταση της ακτινοβολίας, στην επιφάνεια της γης, είναι 390 W/m2.

   Η ατμόσφαιρα έχει αποταμιεύσει ένα σταθερό ποσό ενέργειας το οποίο διαμορφώνει μια μέση πλανητική θερμοκρασία 288ο Κ, τόσο για την επιφάνεια του εδάφους, όσο και για την ατμόσφαιρα. Η αποταμιευμένη αυτή ενέργεια δημιουργεί μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 30ο Κ περίπου.

Το φάσμα εκπομπής της ατμόσφαιρας

   Το φάσμα εκπομπής της ατμόσφαιρας είναι αποτέλεσμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από αλλαγή της ενέργειας ταλαντώσεως της περιστροφής ορισμένων ουσιών που τη συνθέτουν. Οι σημαντικότερες από αυτές τις ουσίες είμαι ο υδρατμός, το διοξείδιο του άνθρακα και το όζον. Μικρότερης σημασίας είναι ουσίες όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, τα οξείδια του αζώτου καθώς και ορισμένοι υδρογονάνθρακες.

 

aaaa.jpg

 

Το φάσμα απορροφήσεως της ατμόσφαιρας

   Η ατμόσφαιρα της γης εμφανίζεται γενικά σαν σώμα ημιδιαφανές στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

   Επειδή η ατμόσφαιρα όσο και η επιφάνεια του εδάφους έχουν περίπου την ίδια θερμοκρασία, οι ακτινοβολίες που εκπέμπονται από την επιφάνεια του εδάφους διερχόμενες μέσα από την ατμοσφαιρική μάζα απορροφώνται και μόνο εκείνες που αντιστοιχούν στη φασματική ζώνη  8 ΅m – 12 ΅m κατορθώνουν να διαπεράσουν την ατμόσφαιρα και να φθάσουν στο ανώτερο όριό της. Η φασματική αυτή ζώνη είναι γνωστή σαν ατμοσφαιρικό παράθυρο. Το ποσοστό της εκπεμπόμενης από το έδαφος ενέργειας που τελικά μπορεί να διαπεράσει την ατμοσφαιρική μάζα είναι περίπου 30% της συνολικής

Η θέρμανση και η ψύξη της ατμόσφαιρας με ακτινοβολία

   Η καθαρή ροή ακτινοβολίας μεγάλου μήκους κύματος, στη βάση νεφελικού σχηματισμού, προκαλεί τη θέρμανση του κατώτερου τμήματος του νέφους, ενώ  η ροή στην κορυφή του προκαλεί την έντονη ψύξη του ανώτερου τμήματός του. Η ψύξη αυτή είναι ανάλογη με εκείνη που παρατηρείται στην επιφάνεια του εδάφους στη διάρκεια της νύχτας.

   Η έντονη ψύξη του κορυφαίου τμήματος του νέφους και η θέρμανση της βάσης του έχει σαν αποτέλεσμα, μερικές φορές η κατακόρυφη θερμοβαθμίδα μέσα στο νέφος να μεγαλώνει σημαντικά. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τοπικά να μειώνεται η ευστάθεια μέσα στο νέφος και να δημιουργούνται ανοδικές κινήσεις. Έτσι ένας στρωματόμορφος τύπος νέφους τοπικά παρουσιάζει σωρειτόμορφη ανάπτυξη, το ίδιο μπορεί να συμβεί στους καλοκαιρινούς σωρείτες, πάνω από το χέρσο, οι οποίοι τις απογευματινές ή βραδινές ώρες μπορούν να μετασχηματιστούν σε σωρειτομελανίες, φαινόμενο όχι σπάνιο.

 

bbbb.jpg

 

Ατμοσφαιρικό θερμοκήπιο

   Η γη χωρίς ατμόσφαιρα θα  ακτινοβολούσε σαν μέλαν σώμα θερμοκρασίας 255ο Κ. Οι μετρήσεις όμως έδειξαν ότι η εκπομπή της προσομοιάζει ως μέλαν σώμα θερμοκρασίας 288ο Κ. Αυτή η συμπεριφορά δικαιολογείται από το γεγονός ότι κυρίως τα αέρια  με τα μεγάλα μόρια που αποτελούν συστατικά της ατμόσφαιρας, απορροφούν σημαντικό τμήμα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το έδαφος, δηλαδή την ακτινοβολία που απορροφά και το γυαλί ή άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή θερμοκηπίων. Το αποτέλεσμα που δημιουργείται από αυτή τη συμπεριφορά ονομάζεται φαινόμενο ατμοσφαιρικού θερμοκηπίου.

 

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι συνολικά το σημαντικότερο («ισχυρότερο») αέριο του ανθρωπογενούς φαινομένου του θερμοκηπίου

 

 

   Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι όπως η θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου δεν παραμένει σταθερή έτσι και η μέση θερμοκρασία της ατμόσφαιρας, σε πλανητική κλίμακα παρουσιάζει σημαντικές μεταβολές, στη διάρκεια των ετών. Από την μελέτη των χρονοσειρών της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη, προκύπτει ότι υπάρχουν χρονικά διαστήματα με κύριο χαρακτηριστικό την τάση αύξησης ή την τάση μείωσης της μέσης θερμοκρασίας.

   Η μελέτη των μέσων πλανητικών τιμών της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας, των τελευταίων εκατό περίπου ετών, έδειξε ότι τα τελευταία χρόνια υπάρχει μια παράλληλη αύξηση της μέσης πλανητικής θερμοκρασίας και της ποσότητας των θερμοκηπικών αερίων.

   Η παρατήρηση αυτή ανάγκασε την διεθνή κοινότητα να πάρει ορισμένες αποφάσεις και να προτείνει, μέτρα στα γενικότερα πλαίσια προστασίας του πλανήτη, με σκοπό τουλάχιστον να περιορισθεί η συνεχιζόμενη μέχρι σήμερα αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη.

 

 

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

 

   Τα αίτια που ευθύνονται για τη μεταβολή της θερμοκρασίας του πλανήτη με βεβαιωμένη την επίδραση που ασκούν στο θερμοκρασιακό καθεστώς της γης είναι:

v Η μεταβολή της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη είναι μονοσήμαντη συνάρτηση της διαβατικής θέρμανσης  - ψύξης και κατά συνέπεια μονοσήμαντη συνάρτηση της ποσότητας των θερμοκηπικών και αντιθερμοκηπικών αερίων.

v Το γεγονός ότι η εκκεντρότητα της τροχιάς της γης ( 0,017) γύρω από τον ήλιο αλλάζει περιοδικά με το χρόνο. Περίπου 100 χιλιάδες χρόνια.

v Η γωνία που σχηματίζει το επίπεδο του ισημερινού της γης με την εκλειπτική, δεν παραμένει σταθερή ( 23ο 27΄) αλλά περιοδικά μεταβάλλεται. Η περίοδος αυτής της μεταβολής είναι περίπου 41 χιλιάδες χρόνια.

v Ο χρόνος που εμφανίζονται οι ισημερίες αλλάζει περιοδικά μέσα σε χρονικό διάστημα 21 χιλιάδων ετών περίπου.

   Η μελέτη της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας, των τελευταίων 500 χιλιάδων ετών έδειξε ότι οι προαναφερθέντες παράγοντες συμβάλλουν σημαντικά στη μακροχρόνια περιοδική μεταβολή της.

 

net_radiation.jpg

Κατανομή του μέσου ετήσιου ισοζυγίου ακτινοβολίας (αναρροφούμενη μείον εκπεμπόμενη).