KHÍ HẬU HỌC
Chương 3. Sự truyền bức xạ
trong khí quyển và khí hậu
3.1 Photon và các thành phần vi lượng
Năng lượng truyền từ mặt trời xuống Trái đất chủ yếu bằng con
đường bức xạ điện từ
Khí quyển tương đối trong suốt đối với bức xạ mặt trời khoảng
một nửa bức xạ mặt trời xuống đến bề mặt bị hấp thụ bởi mặt đất
và đại dương
Để đạt được cân bằng năng lượng Trái đất phải phát xạ sóng dài
vào không gian vũ trụ Sự truyền bức xạ sóng dài trong khí
quyển đóng vai trò quan trọng
Quá trình truyền bức xạ trong khí quyển phụ thuộc vào tính chất
lý hóa của khí quyển: các thành phần khí, bản chất của các aerosol
và sự hiện diện mây chứa nước
Sự hấp thụ bức xạ nhiệt trong không khí được thực hiện bởi các
phân tử gồm một phần nhỏ của khối lượng khí quyển
Sự phụ thuộc của khí hậu vào vô số các thành phần vi lượng này
làm cho khí hậu nhạy cảm với những thay đổi tự nhiên và những
thay đổi do con người gây ra trong thành phần khí quyển
3.2 Bản chất của bức xạ điện từ
Bức xạ điện từ có thể xuyên qua hoặc dưới dạng
sóng hoặc dưới dạng các hạt nhỏ biểu diễn sự dịch
chuyển của năng lượng trong không gian
Khi xem xét quá trình hấp thụ và phát xạ bức xạ thì
năng lượng bức xạ là những hạt năng lượng rời rạc
mà ta gọi là photon
Tốc độ của bức xạ điện từ trong chân không là một
hằng số c*=3.108m/s tần số và bước sóng tỷ
lệ nghịch với nhau
*
c
*
c
= 6.625 x 1034Js là hằng số Planck
Nếu cho rằng ánh sáng như là những photon, khi đó photon có
năng lượng E tỷ lệ với tần số của nó
E
• Có thể mô tả ánh sáng dưới dạng sóng hoặc dưới dạng hạt
•Photon có năng lượng cao = Sóng ngắn;
Photon có năng lượng thấp hơn = Sóng dài hơn
•Hầu hết năng lượng bức xạ mặt trời nằm trong khoảng bước sóng
100 nm - 4 m, bao gồm bức xạ tử ngoại, bức xạ nhìn thấy và bức
xạ gần hồng ngoại.
•99% bức xạ mặt trời nằm trong phổ nhìn thấy (0.4-0.75m) và
gần hồng ngoại (0.75-5m)
•Bức xạ tử ngoại chỉ chiếm dưới 1%
•Năng lượng phát xạ của trái đất hầu như nằm trong khoảng
4200m (hồng ngoại)
Phổ bức xạ điện từ của mặt trời