หัวขอที่เรียน
• การแผรังสีของ Blackbody Stefan-Boltzmann Law
• อุณหภูมิและความยาวคลื่น Wiendisplacement law
• Solar constant• Albedo• Diffuse radiation• Radiation Balance
พลังงานจากดวงอาทิตย
• การแผรังสีเปนวิธีเดียวที่ความรอนจะถายเทขามสูญญากาศได
• ดังนั้นรังสีจากดวงอาทิตยเปนพลังงานแหลงเดียวที่โลกไดรับจากดวงอาทิตย
http://www.wilhelm-aerospace.org/Sci-Fi/wsf/effects/4-earth-sun-bright.jpeg
Actinometry• วิชาการแผรงัสี : Actinometryวิชาฟสิคสแขนงหนึ่งที่เกี่ยวกับการศกึษาและการตรวจการแผรงัสี (radiation) ในวิชาอุตนุิยมวิทยาไดแกการตรวจวัดรังสีดวงอาทิตย (solar radiation) รังสีของบรรยากาศ (atmospheric radiation) และรงัสีของโลก (terrestrial radiation)
Blackbody
• วัตถุดํา : Black bodyวัตถุสมมติฐานซึ่งสามารถดูดกลืนปรมิาณการแผรังสีตกไดทั้งหมดโดยไมจํากัดความยาวคลื่นและทิศทาง นอกจากนี้ยังเปนตัวแผกระจายรังสีแมเหล็กไฟฟา (electromagnetic radiation) ออกไปไดหมดทุกชวงคลื่น และสามารถสงรังสีออกมาโดยมีความเขมมากที่สุด ณ อุณหภูมิที่กําหนด
Black Body Radiation
Stefan-Boltzmann Law
E* = sT4
where E* = the blackbody irradiance [in W m-2]s = 5.67x10-8 W m-2 deg-4 (Stefan-Boltzmann constant)T = the temperature of the radiating body [in degrees K]
Short - wave radiation
• การแผรังสีคลื่นสั้น : Short - wave radiation การแผรังสีซึ่งมีความยาวคลื่นนอยกวา 4 ไมครอน (micron)
Long - wave radiation
• การแผรังสีคลื่นยาว : Long - wave radiationการแผรังสีที่มีความยาวคลื่นมากกวา 4 ไมครอน (micron)
Lightแสงสวาง : Light1. การแผรังสีที่สามารถมองเห็นได (มคีวามยาวคลื่นประมาณ 0.4 - 0.7 ไมครอน) ซึ่งพจิารณาโดยคํานงึถึงประสิทธิภาพของการสองสวาง (luminous efficiency) ซึ่งไดสวนกับความสามารถในการที่จะกระตนความรูสึกของสายตา (sense of sight)
2. คุณสมบัติในการมองเห็น (perception) หรือความรูสึก (sensation) เกีย่วกับการมองเห็นทั้งหมด ซึ่งเปนลักษณะเฉพาะของอวัยวะเกีย่วกับการมองเห็น (organ of vision) และความรูสึกนั้นเกิดขึน้ไดโดยการทํางานของอวัยวะดังกลาว
3. รังสีซึ่งสามารถไปกระตุนอวัยวะเกี่ยวกบัการเห็น (รงัสีซึ่งสามารถมองเห็นได)
Wave Lenght
Wien displacement law
λmax = 2897 / T
where λ max = ความยาวคลื่นที่มีการแผรังสีสูงสุด
[micrometers (mm)]T = อุณหภูมิของวัตถุที่แผรังสี
[degrees K]
Blackbody Spectrum
From http://burro.astr.cwru.edu/Academics/Astr221/Light/blackbody.html
Peak Emission of the Sun
ดวงอาทิตยแผรังสีมากที่สุดที่ความยาวคลื่นเทาไร?
ดวงอาทิตยมีอุณหภูมิเฉลี่ย 5780ºK.
Irradiance of the Earth
ถาพื้นโลกมอีุณหภูมิเฉลี่ยถาพื้นโลกมอีุณหภูมิเฉลี่ย 0 0 ººCC
••โลกมีอัตราการแผรังสีโลกมีอัตราการแผรังสีที่ปริมาณเทาใดที่ปริมาณเทาใด??
••สูงสุดที่ความยาวคลื่นใดสูงสุดที่ความยาวคลื่นใด??
Terrestrial radiation
การแผรงัสีของโลก : Terrestrial radiation
• การแผรงัสีจากผิวพื้นโลกรวมทั้งจากบรรยากาศของโลกดวย
Solar constantคาคงทีข่องดวงอาทิตย : Solar constant• ปริมาณรังสีดวงอาทิตยที่ตกลงบนหนึ่งหนวยพื้นที่ตอหนึ่งหนวยเวลา ซึ่งพื้นที่นั้นตั้งไดฉากกับแนวรังสีและอยูนอกขอบเขตของบรรยากาศ โดยมีระยะหางเทากับระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย
Solar Constant
คือพลังงานรังสีจากดวงอาทิตยที่ตกกระทบพื้นระนาบตั้งฉากกบัรงัสีที่ระยะทางเฉลี่ยระหวางโลกและดวงอาทิตย
So = E(sun) x (R(sun)/r)2
เมื่อE(sun) = irradiance of the sunR(sun) = รัศมีของดวงอาทิตย r = ระยะทางเฉลี่ยระหวางโลกและดวงอาทิตย
Solar Constant
Solar Constantมีคาเทาไร?
• รัศมีของดวงอาทิตย = 7x105 km• ระยะทางเฉลีย่ระหวางโลกและดวงอาทิตย = 1.5x108 km
Solar Constant
• คาคงที่ของดวงอาทิตย ของสถาบันสมิธโซเนยีนมีคาเทากับ 1.94 หรือ 1.95 กรัม - แคลลอรี่ตอตารางเซนติเมตรตอนาที
ALBEDO
Albedo (Latin – white) หมายถึงความสามารถในการสะทอนรังสีของพื้นผิวหรือวัตถุ คือสัดสวนของรังสีที่สะทอนออกจากพื้นผิวตอรังสีที่ตกกระทบ
Albedo ของว ากับ 0ัตถุดําสนิทเท
Diffuse Radiation
การแผรังสจีากดวงอาทิตยแบบแพรกระจาย ไมใชรังสีตกโดยตรงจากดวงอาทิตย (direct solar radiation)
• Diffuse radiation is radiation that has been scattered by atmospheric constituents (e.g. clouds,particulates,aerosols)
Global radiation
การแผรังสีของโลก : Global radiation• รังสีรวมของรังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย
(direct solar radiation) กับรังสีที่แพรกระจายจากทองฟา (diffuse sky radiation) ซึ่งตกลงมา หรือรบัไวบนพื้นที่หนึ่งหนวยเนื้อที่ในแนวนอน เครื่องมือที่ใชวัดการแผรังสีของโลกเรียกวา ไพรานอมิเตอร (pyranometer)
Atmospheric absorption
การดูดกลืนของบรรยากาศ : Atmospheric absorption
• การเปลี่ยนแปลงพลังงานจากการแผรังสีไปเปนรูปของพลังงานความรอน พลังงานกลศาสตร และพลังงานไฟฟา ฯลฯ เปนตน โดยเกิดปฏกิริยากับสวนประกอบในบรรยากาศรวมถึงการทีป่ริมาณรังสีลดนอยลงในขณะผานบรรยากาศของโลกดวย
Net radiation
Net radiation• ผลตางระหวางรังสีที่แผลงมากับรงัสีที่สงกลับขึ้นไป (รังสีทั้งหมดและรังสีของโลก) ซึง่ก็คือปรมิาณรงัสีสุทธิ (net flux) ของรังสีทั้งหมด
Radiation Balance
RN = SN + LN
S D LD
RN
LU
SD = Short wave downwardD = Diffused radiationA = AlbedoSN = Net short wave
= (S + D)(1-a)LD = Long wave downwardLU = Long wave upwardLN = Net long wave
= LD - LURN = Net radiation
Energy Balance
RN = P + G + S + LE
S = Sensible heat fluxLE = Latent heat of
evaporation
P = Photosynthesis
G = Ground heat fluxG
P
LE
S