Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“spinduliuotės) pilnai arba beveik pilnai sugeria. Be aukščiau minėto bangų diapazono, atmosfera yraskaidri ir 1–20 cm ilgio radijo bangoms.Pagrindiniai spinduliavimo dėsniaiBet kuris elektromagnetines bangas spinduliuojantis kūnas išskiria energiją ir skleidžiašilumą. Meteorologijoje šis spinduliavimas vadinamas šilumine spinduliuote. Spinduliuotės srautointensyvumu vadiname energijos kiekį (įvertinamą W/m²), praeinantį per kūno ploto vienetą. Norintišsamiai charakterizuoti spindulinę energiją, būtina žinoti energijos pasiskirstymą pagal bangų ilgį(), kadangi skirtingų ilgių bangų pernešamas energijos kiekis skiriasi.Bendras spinduliuotės srauto intensyvumas F visiems bangų ilgiams apskaičiuojamas taip:F 0F d, (3.1)kur F – bangos ilgiui artimos spinduliuotės ( ) srauto intensyvumas (W/(m²m)). Fvadinamas monochromatinio srauto intensyvumu.Jeigu ant kūno paviršiaus krenta monochromatinės spinduliuotės srautas tai jis iš dalies yrasugeriamas , iš dalies atspindimas , ir iš dalies prasiskverbia pro paviršių . Todėl:a r a r d. (3.2)Skirtingo ilgio bangos sąveikaudamos su kūno paviršiumi nevienodai yra sugeriamos,atspindimos ar praleidžiamos. Tai priklauso ir nuo kūno savybių. Kai, reiškia,jog visa ant kūno krentanti energija yra sugeriama. Kūnas, sugeriantis visą ant jo patenkančiąspinduliuotę, vadinamas absoliučiai juodu kūnu. Mus supančioje aplinkoje tokie kūnaineegzistuoja, artimiausi jiems – suodžiai. Kai, reiškia, jog kūnas atspindi visąrd 1 1,o a d 0ad 1,o r d 0ant jo krentančią spinduliuotę. Toks kūnas vadinamas veidrodiniu. Mus supančioje natūraliojeaplinkoje artimiausias veidrodiniam kūnui yra šviežiai iškritęs sniegas.Atspindėjimas – fizikinis reiškinys vykstantis ties dviejų terpių riba, kai spinduliuotėpasiekusi kitos terpės ribą yra iš dalies arba visiškai atmetama atgal.Tyrimai parodė, jog bangos, kurių ilgis , sugėrimas ir spinduliavimas yra labaisusijusios tarpusavyje. Esant termodinaminei pusiausvyrai, jų santykis nepriklauso nuo kūnosavybių ir yra bangos ilgio bei temperatūros funkcija (Kirhofo dėsnis):F B( ,T).(3.3)aTai reiškia, jog kūno spinduliavimo geba yra proporcinga jo sugėrimo gebai. Absoliučiaijuodo kūno yra lygi 1. Kitų kūnų sugėrimo geba yra mažesnė už vienetą, todėl galima darytiišvadą, kad absoliučiai juodas kūnas spinduliuoja didžiausią energijos kiekį (toje pačiojetemperatūroje). Daugelis kūnų (taip pat ir dujos) pasižymi selektyviu sugėrimu, t. y. sugeria tik tamtikro ilgio bangas. Todėl ir spinduliuoja tik tam tikrų ilgių bangas.Funkcijos analitinė išraiška absoliučiai juodam kūnui yra tokia (Planko dėsnis):a B( ,T)B( ,T)a 5c1B(,T)exp( c / T)12F , (3.4)kur c 1 = 3,741832 10 -16 Wm 2 ir c 2 = 1,438786 10 -2 mK (pirmoji ir antroji spinduliavimokonstantos). T – absoliučioji kūno temperatūra (K).Keičiantis spinduliuojančio absoliučiai juodo kūno temperatūrai, kinta ir jo spinduliavimospektro maksimumo bangos ilgis: augant temperatūrai jis slenka link trumpesnių bangų. Nustatyta,31