Pro gradu -tutkielma Fysiikan opettajan ... - Helsinki.fi

Termodynaamisessa tasapainossa kappaleenabsorptiokerroin a on yhtä suuri kuin sen emissiivisyys (2),(Gary, 2005) Oletetaan maa lämpötilassa T m olevaksi mustaksi kappaleeksi, jolloin senemissiivisyys = 1. Ilmakehä absorboi osan maan lähettämästä säteilystä ja säteilee myös itsekaavan (1) mukaisesti. Oletetaan ilmakehä harmaaksi kappaleeksi, jolloin sen emissiivisyys ion 0:n ja 1:n välillä. Kuvatussa tilanteessa ilmakehä absorboi maasta poistuvastaenergiavuosta osan, jolloin maan pinnalta avaruuteen pääsevä osuus F 1 onF 1 = 1−a T 4 4m = 1− i T m (3).Ilmakehä säteilee sekä ylä- että alapuolelleen. Sen säteilemän energiavuon tiheys F 2 onkaavan (1) nojalla4F 2 = i T i (4)Kohtien (3) ja (4) nojalla saadaan näin ollen mallia kuvaava kaava avaruuteen poistuvanenergiavuon tiheydelle F poisF pois = F 1 F 2 = 1− i T 4 m i T 4 i = T 4 m − i T 4 m −T 4 i (5)Kaavan (5) mukaan ilmakehän ollessa maan pintaa kylmempi (tämä pätee maan ilmakehälle)se vähentää avaruuteen poistuvan lämpöenergian määrää. Tätä kutsutaan ilmakehänkasvihuonevaikutukseksi. Vaikutuksen suuruus riippuu ilmakehän emissio/absorptiokyvystä i=a sekä maan ja ilmakehän välisestä lämpötilaerosta. Mitä suuremmaksikasvihuonevaikutus käy, sitä lämpimämmäksi maan pinnan täytyy lämmitä, ennen kuin senlämpösäteilyn kasvu pystyy kumoamaan vaikutuksen.117