05FE06 Az üresen kongó gömb | |
, és 0.1 szorzóval a tükröző felületek esetében (ami akár 0.01 is lehet fényesre polírozott fémfelületek esetében a környezeti hősugárzás hullámhossz-energiatartományában). Továbbá a felületi hőátadás 8 és 24W/m2K tényezőjét megbontjuk a szigorúan vett sugárzási (egyik oldalról), és konvektív-légáramlásos komponensre (másik oldalról).
| Hőmérséklet | Feketetest sugárzása a -273C űrbe | ||||||||
| T(K): | T(C): | T*T*T*T | W/m2 | ||||||
| 163 | -110 | 705911761 | 40 | ||||||
| 180 | -93 | 1049760000 | 60 | ||||||
| 270 | -3 | 5314410000 | 301 | ||||||
| 276 | 3 | 5802782976 | 329 | ||||||
| 280 | 7 | 6146560000 | 349 | ||||||
| 288 | 15 | 6879707136 | 390 | ||||||
| 289,66 | 16,66 | 7039699246 | 399 | ||||||
| 290 | 17 | 7072810000 | 401 | ||||||
| 292 | 19 | 7269949696 | 412 | ||||||
| 300 | 27 | 8100000000 | 459 | ||||||
| 304 | 31 | 8540717056 | 484 | ||||||
| 306 | 33 | 8767700496 | 497 | ||||||
Amikor a háttér sugárzásáról beszélünk, akkor egy zárt rendszerről beszélünk (például egy gömb belseje, mely kifelé nem veszít energiájából) , mely annak ellenére, hogy valós a=e=0.9 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkezik, és a feketetest 400W/m2 kisugárzásának csak 90%-át, 360W/m2 hőenergiát sugároz ki 17C fok szobahőmérsékleten, mégis összességben 400W/m2 sugárzást ad le azáltal, hogy:
- a környező tárgyak által kisugárzott 360W/m2 ráeső környezeti sugárzás 10%-át visszatükrözi, ami első közelítésben 36W/m2, továbbá önmaga is kisugároz 360W/m2 energiát 17C fokon.
-Második közelítésben már a 36+360W/m2 sugárzás 10%-át tükrözi, ami majdnem 40W/m2, és így érthető, hogy a valós a=e=0.9 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkező környezet környezeti sugárzása MÉGIS 400W/m2! És itt megáll a sor, mert a zárt rendszer pont annyi energiát nyel el mint amennyit kisugároz, egyensúlyi állapotban van.
Egy erősen tükröző zárt rendszer háttérsugárzása, annak ellenére, hogy a=e=0.1 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkezik, és a feketetest 400W/m2 kisugárzásának csak 10%-át, 40W/m2 hőenergiát sugároz ki 17C fok szobahőmérsékleten, mégis összességben 400W/m2 sugárzást ad le azáltal, hogy:
- a ráeső környezeti sugárzás 90%-át visszatükrözi, ami első közelítésben 36W/m2 (mert az erősen tükröző felületek 17C fokon 40W/m2 sugárzást bocsájtanak ki), továbbá önmaga is kisugároz 40W/m2 energiát 17C fokon.
- Második közelítésben már a 36+40W/m2 sugárzás 90%-át tükrözi, ami 70W/m2, amihez 40W/m2 hősugárzás párosul 17C fokon.
- Harmadik közelítésben már a 70+40W/m2 sugárzás 90%-át tükrözi, ami 100W/m2, amihez 40W/m2 hősugárzás párosul 17C fokon.
- N-edik közelítésben már a ráeső 400W/m2 sugárzás 90%-át tükrözi, ami 360W/m2 (10%-át elnyeli, ami 40W/m2), amihez 40W/m2 hősugárzás párosul 17C fokon. És itt megáll a sor, mert pont annyi energiát nyel el mint amennyit kisugároz, egyensúlyi állapotban van. És így érthető, hogy az a=e=0.1 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkező erősen tükröző környezet környezeti sugárzása MÉGIS 400W/m2!
Amikor pedig egy olyan zárt rendszer háttérsugárzásáról beszélünk, mely egyik fele erősen tükröz (a=e=0.1 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkezik), másik fele pedig erősen elnyel és kisugároz (a=e=0.9 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkezik), akkor is összességben 400W/m2 sugárzást ad le azáltal, hogy:
- a tükröző rész a ráeső környezeti sugárzás 90%-át visszatükrözi, ami első közelítésben 324W/m2 (mert a vele átellenes erősen sugárzó felület 17C fokon 360W/m2 sugárzást bocsájt ki), továbbá önmaga is kisugároz 40W/m2 energiát 17C fokon.
- Második közelítésben az átellenes erősen elnyelő felület a ráeső 324+40W/m2 sugárzás 10%-át tükrözi, ami 36W/m2, amihez saját 360W/m2 hősugárzását párosítja 17C fokon.
- Harmadik közelítésben a tükröző rész már a 36+360W/m2 sugárzás 90%-át tükrözi, ami 356W/m2, amihez saját 40W/m2 hősugárzását párosítja 17C fokon.
- N-edik közelítésben már a ráeső 400W/m2 sugárzás 90%-át tükrözi, ami 360W/m2 (10%-át elnyeli, ami 40W/m2), amihez 40W/m2 hősugárzás párosul 17C fokon. És itt megáll a sor, mert pont annyi energiát nyel el mint amennyit kisugároz, egyensúlyi állapotban van. És így érthető, hogy a vegyes összetételű a=e=0.1 és a=e=0.9 elnyelési és sugárzási tényezővel rendelkező környezet környezeti sugárzása MÉGIS 400W/m2!
Tanulságként leszögezhetjük, hogy a háttérsugárzás NEM függ az azt alkotó tárgyak és közegek minőségétől, amennyiben mind EGYAZON HŐMÉRSÉKLETEN vannak: a háttérsugárzás a feketetest sugárzásával esik egybe.
Amennyiben azonban két átellenes felületünk van, különböző hőmérsékleten (vagy egy olyan zárt gömb, melynek egy része más hőmérsékletű), akkor az eredő háttérsugárzás a hideg és a meleg felület feketetest-sugárzása között lesz, arányosan a felületek nagyságával:
- egy 17C belhőmérsékletű repülő sugárzási tere 400W/m2 lesz, függetlenül attól, hogy a -3C fok hideg ablak sugárzása 300W/m2 (mert a jéghideg ablak a felületek csupán 1%-át adja) ,
- azonban egy 17C belhőmérsékletű jéghideg üveggömb sugárzási tere 300W/m2 lesz (a -3C fok hideg üveg sugárzása nem is 300W/m2, hanem 270W/m2, de az átellenes üvegfelület sugárzásának 10%-át visszatükrözi, és a legvégén mégis 300W/m2 sugárzás hagyja el az üvegfelületeket).
Az eddigiekben feltételeztük, hogy a gömb külső felületén kifelé sugárzás, energiaveszteség nincsen: az üresen kongó gömb kívülről egy második százszázalékban tükröző gömmbel van körülvéve, vagy egy nagyon vastag nikecell vagy kőzetgyapot bundával van bebugyolálva. Minden esetre nincsen hőveszteség kifelé, a külső búra a világűr hőmérsékletén van, ami abszolút nulla, nulla Kelvin fok, 0K (vagy pontosabban: 3K, az ősrobbanás fényfelvillanásának legyengült sugárzása, a kozmikus háttérsugárzás hőmérséklete).
Amennyiben azonban az üresen kongó gömb üvegből volna, mely átereszti a látható fényt, vagy olyan különös "üvegből", mely átereszti a 17C foknak megfelelő 400W/m2 hősugárzás 20%-át, a többit pedig mind elnyeli és újra kisugározza (de csak befelé, mert belső felülete 17C, külső felülete -270C=3K így kifelé nincs hősugárzás), akkor a belső sugárzási tér nem 400W/m2 értéken állapodna meg ami a 80% elnyelő-kisugárzó és 20% tükröző felületekre jellemző, hanem 320W/m2 értéken stabilizálódna, mert csak 80% elnyelés-kisugárzás van, a visszatükrözés hiányzik, 20% transzparencia (átlátszóság) van.
Ilyen rendszer valóban a Földünk, a földfelszín légköri búrájával. A kiáramló 20% hősugárzás ellenére mégis stacionárius rendszerünk van, mert egy másik ablakon (a látható fény ablakán!) bejön az elveszett energia...
 |