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

Kuva 3.3 : Ylimmässä kuvaajassa (a) on esitetty naan ja auringon lämpötiloja vastaavan mustan kappaleensäteilemän säteilyn aallonpituusspektri. Keskimmäinen kuvaaja (b) esittää välillä ilmakehän ylärajalta maanpinnalle absorboituvia säteilyn osuutta eri aallonpituuksilla ja alin kuvaaja (c) esittää välillä ilmakehänylärajalta 11 km korkeudelle absorboituvan säteilyn osuutta eri aallonpituuksilla. Kuvaan on merkitty myöskaasut, jotka pääosin absorboivat säteilyä eri aallonpituuksilla. Kuva on esitetty Räisäsen (2004) monisteessa,alkuperäislähde: (Goody, Young, 1989)Kuvan 3.3 perusteella voidaan nähdä, että ilmakehän kaasut absorboivat huomattavastitehokkaammin maan säteilemää lämpösäteilyä kuin auringosta tulevaa säteilyä,poikkeuksena auringosta tulevasta säteilystä kuitenkin uv-säteily (aallonpituus λ < 390 nm)absorboituu tehokkaasti ja osa maasta lähtevästä säteilystä ns. ilmakehän ikkunan alueelta(aallonpituus n. 8-12 m) absorboituu vain heikosti ilmakehään. Kaasujen kyky absorboida eritavalla eri aallonpituuksisia säteitä voidaan ymmärtää kvanttifysiikan ja erikaasumolekyyleille ominaisten vibraatio- ja rotaatiotilojen avulla. Ilmiö perustuu siihen, ettämolekyyli voi luovuttaa tai vastaanottaa energiaa vain tietynkokoisina energiakvantteina,jolloin vain tietyn aallonpituuksiset säteilyt voivat vuorovaikuttaa molekyylin kanssa.Molekyylin energia E koostuu kineettisestä energiasta E kin , rotaatioenergiasta E rot ,vibraatioenergiasta E vib sekä elektroneiden energiasta E elect .E = E kin + E rot + E vib + E electEnergialajit E rot , E vib ja E elect ovat kvantittuneet, eli voivat saada vain tiettyjä diskreettejäarvoja. Molekyylin energiatilojen kvantittumista on tarkasteltu lähemmin liitteessä D.Molekyylit absorboivat ja emittoivat säteilyä vain, jos säteilykvantin energiaE = hf,29