De stralingsbalans van de Aarde
De zwarte straler
- Alle processen op Aarde aangedreven door energie ontvangen v zon (EM-straling)
- Elk object met opp temp > absolute nulpt geeft continu energie af als EM-straling
- Voor uitgestraald spectrum geldt:
o Hogere temp meer energieuitstraling (wet v Stefan-Boltzmann):
4
E=σ T
E: hoeveelheid energie per eenheid opp & tijd (Wm -2)
T: temp in K
σ : Stefan-Boltzmann contante = 5,67 * 10 -8 Wm-2K-4
o Hogere temp kortere golflengte bij uitgestraalde energie max (wet van Wien):
b
λ max=
T
λ max: golflengte (µm)
T: temp in K
B = 2898 µmK
o Wetten gelden voor objecten die zich gedragen als zwarte straler / black body
Bij gegeven opp temp op elke golflengte max mogelijke energie
uitstralen voor die golflengte & temp “ideale uitzenders”
Absorbeert alle EM-straling die het ontvangt & omzetten in warmte
“ideale ontvanger”
Zon = black body
Aarde: ideale uitzender maar absorbeert niet alle straling
De zon vs de Aarde
- Zon
o Temp aan opp = 5800K
o Zendt vooral straling uit met relatief korte golflengtes (0,1 µm – 3 µm)
o Uitgestraalde energie: 50% zichtbaar licht, 20% UV, 30% infrarode straling
o Kortgolvige straling
- Aarde
o Veel kouder dan zon uitgezonden spectrum verschilt sterk (5 µm – 30 µm)
o Minder energie uitzenden dan zon: zon 20x warmer zon 204 = 160000 x zoveel
energie per eenheid opp uitzenden als Aarde
o Langgolvige straling / infrarode straling
- Intensiteit zonnestraling aan top atmosfeer gemeten loodrecht op richting stralen =
1361Wm-2 = zonneconstante: afh v afstand tussen zon & Aarde varieert doorheen jaar
- Zon niet altijd even fel schijnen: doorloopt 11-jarige cyclus
o Elke cyclus gekenmerkt door zonneminimum (zon rustig) & zonnemaximum (zon
actiever)
o Verschil in intensiteit weinig verschil op temp op aardopp: variaties v 0,03°C
, o Cycli vallen samen met fluctuaties in # waargenomen zonnevlekken: donkere
vlekken op opp zon, zonnevlek zelf donker, gebied errond intenser zon feller
schijnen bij zonnevlekken
Stralingsbalans
- Kortgolvige instraling als input in stralingsbalans gebruiken moeten uitdrukken per
eenheid aardopp: zonnecte 1361Wm-2 aan top atm instraling v 340W per m2 aardopp
- Ogenblikkelijke instraling enorm variëren tussen verschillende plaatsen op Aarde: voor
opstellen stralingsbalans variaties niet in rekening brengen maar jaarlijks globaal
gemiddelde gebruiken
De zwarte straler
- Alle processen op Aarde aangedreven door energie ontvangen v zon (EM-straling)
- Elk object met opp temp > absolute nulpt geeft continu energie af als EM-straling
- Voor uitgestraald spectrum geldt:
o Hogere temp meer energieuitstraling (wet v Stefan-Boltzmann):
4
E=σ T
E: hoeveelheid energie per eenheid opp & tijd (Wm -2)
T: temp in K
σ : Stefan-Boltzmann contante = 5,67 * 10 -8 Wm-2K-4
o Hogere temp kortere golflengte bij uitgestraalde energie max (wet van Wien):
b
λ max=
T
λ max: golflengte (µm)
T: temp in K
B = 2898 µmK
o Wetten gelden voor objecten die zich gedragen als zwarte straler / black body
Bij gegeven opp temp op elke golflengte max mogelijke energie
uitstralen voor die golflengte & temp “ideale uitzenders”
Absorbeert alle EM-straling die het ontvangt & omzetten in warmte
“ideale ontvanger”
Zon = black body
Aarde: ideale uitzender maar absorbeert niet alle straling
De zon vs de Aarde
- Zon
o Temp aan opp = 5800K
o Zendt vooral straling uit met relatief korte golflengtes (0,1 µm – 3 µm)
o Uitgestraalde energie: 50% zichtbaar licht, 20% UV, 30% infrarode straling
o Kortgolvige straling
- Aarde
o Veel kouder dan zon uitgezonden spectrum verschilt sterk (5 µm – 30 µm)
o Minder energie uitzenden dan zon: zon 20x warmer zon 204 = 160000 x zoveel
energie per eenheid opp uitzenden als Aarde
o Langgolvige straling / infrarode straling
- Intensiteit zonnestraling aan top atmosfeer gemeten loodrecht op richting stralen =
1361Wm-2 = zonneconstante: afh v afstand tussen zon & Aarde varieert doorheen jaar
- Zon niet altijd even fel schijnen: doorloopt 11-jarige cyclus
o Elke cyclus gekenmerkt door zonneminimum (zon rustig) & zonnemaximum (zon
actiever)
o Verschil in intensiteit weinig verschil op temp op aardopp: variaties v 0,03°C
, o Cycli vallen samen met fluctuaties in # waargenomen zonnevlekken: donkere
vlekken op opp zon, zonnevlek zelf donker, gebied errond intenser zon feller
schijnen bij zonnevlekken
Stralingsbalans
- Kortgolvige instraling als input in stralingsbalans gebruiken moeten uitdrukken per
eenheid aardopp: zonnecte 1361Wm-2 aan top atm instraling v 340W per m2 aardopp
- Ogenblikkelijke instraling enorm variëren tussen verschillende plaatsen op Aarde: voor
opstellen stralingsbalans variaties niet in rekening brengen maar jaarlijks globaal
gemiddelde gebruiken
