08FE06 A Föld energiaháztartása | |
Második közelítésben el kell ismerni, hogy a napsugárzás-ablak ugyan átlátszó a napfény látható fényének és közeli infrasugárzásának, de valóban csak a napsugárzás fele jut a Föld felszínére: negyede a légkörből visszatükröződik a világűrbe, negyede pedig mégis elnyelődik a légkörben.
A tiszta levegő valóban átlátszó a környezeti hősugárzás középső 8-14μm hullámhosszsávjában, azonban a vízpára már nem átlátszó (lásd: felhők, köd), így a környezeti hősugárzás azon fele, 200W/m2, melynek ki kellene jutnia az űrbe, csak ötödrészben jut ki közvetlenül, 40W/m2, a többi elnyelődik az alsó páradús levegőrétegekben. A nedves rétegekben elnyelt energia újra kisugárzódik, a felső száraz rétegek azonban úgy szűrik meg a sugárzást (minél magasabban vagyunk annál hidegebb a levegő és annál kevesebbet sugároz ki, de átengedi az alsóbb rétegekből jövő 8-14μm sávot, elnyeli az azon kívüleső sugárzást ), hogy csak a 8-14μm hullámhosszsáv sugárzása, mindösszesen 240W/m2, jut ki a világűrbe.
A rádiósugárzás sem halad teljesen akadálymentesen a Föld légkörében.
A légkör nem átlátszó tartományai pedig nem teljesen átlátszatlanok: rövidebb távokon a gamma-, X-, infra-, mikro- sugárzás még át tud jutni, minél hoszabb a fénysugár útja (mert hát valójában minden sugárzás fotonokból van), annál több az elnyelődési lehetőség.
A Nap felszíne óriási mennyiségű hőt sugároz ki. A Föld távolságában ez 1360W/m2, ennyi energia éri a Föld légkörének legkülső rétegeit.
Mivel a Föld fele árnyékban van ez az energia felére átlagolódik: 680W/m2. Söt, mivel csak az egyenlítőn merőleges a napsugárzás, a sarkokon és mindenkori esthajnal övekben ferdén érik a napsugarak a földfelszínt, úgy a Földet érő átlagos napenergia tovább feleződik 340W/m2-re.
Az átlagosan beeső 340W/m2 napsugárzás közel harmada, 100W/m2, visszaverődik a légkörből és a Föld felszínéről (70 és 30W/m2 arányban), 70W/m2 a légkörben nyelődik el, és csak a fele, 170W/m2 jut a Föld felszínére.
A Föld felszíne ezen felül 320W/m2 (!) légköri sugárzást is kap (tehát mindösszesen 490W/m2), amiből 100W/m2 megy párolgásra és termik-képződésre (azaz 80W/m2 felhők-, és 20W/m2 felszálló légtömegek képződésére), az átlagosan 15C körüli földfelszín pedig 390W/m2 hősugárzást bocsájt ki.
A légkör 390W/m2 energiát kap a földfelszíntől, 100W/m2 energiát pára és termik alakjában, és 70W/m2 energiát közvetlenül a napsugárzás elnyelésével. Az összeharácsolt 560W/m2-ből 320W/m2-t visszasugároz a Föld felé, 240W/m2-t pedig az űrbe bocsájt ki.
Summa-summárum: a bejövő 340W/m2 napsugárzásból 100W/m2 rögtön visszaverődik az űrbe, 240W/m2 pedig környezeti infrasugarak formájában hagyja el a Föld felszínét.
Mindez röviden:
a Nap lead: 340W/m2=100+70+170, NapSug=TükrLevFöld+LevElny+FöldElny,
a felszín kap: 170+320=100+390, FöldElny+LevSug=TermikPárolg+FöldSug,
a légkör kap: 70+100+390=240+320, LevElny+TermikPárolg+FöldSug=KozmAbl+LevSug
adok-kapok: 340=100+240, NapSug=TükrLevFöld+KozmAbl.
 |