Alsó légkör

Alap

Üvegházhatás és a napsugárzás

Bármi ami áramot ad a Földön, az kapcsolatban van a Nappal. De mi történik a Napból érkezõ sugárzással a Föld felé vezetõ útja során és a világûrbe visszafelé haladó energiával?

A légkör befolyásolja a napsugárzást

Ahogyan az elsõ fejezetben megismertük, a levegõ gázokból áll. Vannak lebegõ részecskék is a levegõben, és sok vízpára, ami néha kicsi cseppeket alkot, melyekbõl felhõk keletkeznek. Porviharban, amikor a Nap halvány, vagy egy esõs napon, amikor felhõk borítják az eget, sokkal sötétebb van, mint egy napfényes napon, amikor nincsen felhõ és tiszta az ég. El tudjuk képzelni, hogy az a sugárzás, ami eléri a földet, változik. Azonban nemcsak a felhõk, hanem a láthatatlan gázok is befolyásolják a beérkezõ sugárzást.

Energiaegyensúly

Amikor a napsugárzás eléri a Föld különbözõ tájait, felmelegíti azokat. A tengerek vize melegebb nyáron, az utcákon az aszfalt annyira felforrósodhat, hogy mezítláb nem is tudsz rajtuk sétálni. Mivel a Föld a meleget nem tárolja örökké, visszasugároz energiát az ûr felé. A Föld által kibocsátott sugárzás különbözik a napsugárzástól. A napfény túlnyomórészt látható (VIS) és ultraibolya (UV) sugárzás. A Föld kisugárzása nem látható, infravörös, vagy hosszúhullámú, vagy hõsugárzásnak hívjuk. Kevesebb energiát tartalmaz, mint a napsugárzás.

• Meg kell tanulnunk egy fontos szabályt:

Ha a Föld nem sugározná vissza a Napból érkezõ energiát, akkor az energia felhalmozódna a Földön, és egyre melegebb lenne. De nem ez történik. Az energia egyensúlyban van. Ez azt jelenti: A Föld annyi energiát sugároz ki, mint amennyit kap.
A következõ képen a napsugárzást sárga nyíllal jelöljük, a Föld által kibocsátott infravörös sugárzást pirossal.

2. Mi történik a sugárzással? Bemutatjuk 10 pontban.
Szerzõ: Elmar Uherek

Mi történik, amikor a sugárzás áthalad a légkörön?

Elõször nézzük meg mi történik a Napból érkezõ sugárzással.

(1) A Nap lényegében minden sugárzás, és energia forrása, ami a Föld felé jön az ûrbõl.
(2) A napfény egy része eléri a felszínt, különbözõ felszínformákat: erdõk, óceánok, sivatagok, szavannák, városok, jég és hó.
(3) A földfelszín nem nyel el minden, hozzá érkezõ napsugárzást, hanem egy részét azonnal visszaveri (reflekció). Fõleg a nagyon fényes felszínek, mint jég és a hó kiváló visszaverõk.
(4) A reflekció nemcsak a földfelszínen fordul elõ. A napsugárzás egy részét már a felhõk is visszaverik.
(5) A napfényt nemcsak a földfelszín nyeli el (abszorpció), hanem a levegõben lévõ molekulák és részecskék is.

A sugárzás felszínt elérõ része melegíti azt. A Föld ezt a hõt infravörös sugárzás révén kisugározza. Nézzük meg, mi történik ezzel a hõsugárzással.

(6) A Nap által felmelegített felszín a hõsugárzás forrása (hosszúhullámú infravörös sugárzás).
(7) Az energia egy része arra kell, hogy elpárologtassa a vizet. A saját tapasztalatodból tudod, hogy amikor vizet melegítesz, energia szükséges ahhoz, hogy a víz a folyékony állapotból (pl. óceánok), gõzfázisba kerüljön (vízgõz a levegõben).
(8) Az infravörös sugárzás egy része azonnal kisugárzódik az ûrbe. De ez nem nagy hányad.
(9) A felhõk nemcsak visszaverik a sugárzást, hanem elnyelik és újból kisugározzák hosszúhullámon, a Föld felé is. A felhõs ég melegen tartja a Földet, mint egy takaró.
(10) Végül vannak részecskék, gázok a levegõben, melyek elnyelik a infravörös sugárzást. Ezeket a gázokat nevezzük üvegházgázoknak. Ezek a hõsugárzásból származó energiát a felszín közelében tartják.

Mindezek a légköri és felszíni kölcsönhatások az éghajlati rendszerünkben történnek, és figyelembe kell õket venni, ha meg akarjuk érteni éghajlatunkat. De miért nevezzük ezt üvegházhatásnak?

3. Üvegházhatás - összehasonlítva az üvegházat és a Földet!
Eredeti forrás: NOAA

A légköri üvegházgázok szerepét egy üvegház üvegéhez hasonlíthatjuk. Az üveg átengedi napfényt, ami az üvegházban felmelegíti a talajt és a növényeket. Ezek hosszúhullámú hõsugárzást bocsátanak ki, de ez amikor eléri az üveget, nem tud rajta áthatolni, szemben a beérkezõ napsugárzással, elnyelõdik és újból kisugárzódik. (Megjegyzés: az üveg homogén és akadály a meleg levegõ konvekciójában, ezért a hasonlat nem teljesen tökéletes.) Ez az a folyamat, amit az üvegházgázok is tesznek a légkörben: Átengedik a napsugárzást, de nem engedik át a földfelszínrõl érkezõ hõsugárzást.

Az oldalról:

Szerzõ: Dr. Elmar Uherek - MPI for Chemistry, Mainz
tudományos lektor: Dr. Pascal Guyon - MPI for Chemistry, Mainz
pedagógiai lektor: Roland Bergmann + diákok, Velbert középiskola
utolsó frissítés: 2004-05-13