Ligevægtstemperatur

Den ligevægt er temperaturen af et åbent system i konstant ligevægt af input og output power - ikke at forveksle med ”i termodynamisk ligevægt ”, som begrebet temperatur giver. I astronomi er ligevægtstemperaturerne for gasskyer og planetoverflader vigtige.

Ligevægtstemperatur på en planets overflade

Under de antagelser, at

1. planeten har ingen energi kilder til sin egen , ikke varme op eller køle ned,
2. andelen af strålingseffekten, der rammer planeten, reflekteres med den samme bølgelængde, dvs. kun andelen absorberes${\ displaystyle \ eta}$${\ displaystyle (1- \ eta)}$
3. overfladen har en ensartet temperatur (hurtig rotation, effektiv varmetransport i polære områder),
4. overfladen har en emissivitet på 1 i det infrarøde, så den udstråler som en sort krop,

og med betegnelserne

${\ displaystyle L = L _ {\ text {sun}} = 3 {,} 83 \ cdot 10 ^ {26} \, \ mathrm {Y / s}}$ for sollysets lysstyrke

${\ displaystyle d}$for afstanden fra solen ,

${\ displaystyle R}$ for planetarien,

${\ displaystyle T}$ for temperatur og

${\ displaystyle \ sigma = 5 {,} 67 \ cdot 10 ^ {- 8} \, \ mathrm {W} / (\ mathrm {m} ^ {2} \ mathrm {K} ^ {4})}$til Stefan-Boltzmann-konstanten ,

gælder oprindeligt for den absorberede strålekraft

${\ displaystyle L _ {\ text {in}} = (1- \ eta) \ pi R ^ {2} {\ frac {L} {4 \ pi d ^ {2}}}}$

og for kraften i termisk stråling

${\ displaystyle L _ {\ text {out}} = 4 \ pi R ^ {2} \ sigma T ^ {4}}$.

Ligevægtsbetingelsen giver ${\ displaystyle L _ {\ text {in}} = L _ {\ text {out}}}$

${\ displaystyle T = {\ sqrt [{4}] {\ frac {(1- \ eta) \ cdot L} {16 \ pi d ^ {2} \ sigma}}}}$

Dette resulterer for jorden, hvis den også antages som en sort krop for den indgående kortbølgede stråling , og hvis den antages mere realistisk . Imidlertid foretages observationer på jordens overflade . Denne højere temperatur skyldes drivhuseffekten . Området med en temperatur svarende til strålingsligevægten er i den højere atmosfære. Drivhuseffekten er særlig stærk på Venus , hvor temperaturerne beregnet med (skyoverflade, målt) og (fiktivt hav, isfri, skyfri) er henholdsvis 250 og 318 K, men jordtemperaturen er 740 K. ${\ displaystyle T = 277 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle \ eta = 0}$${\ displaystyle T = 255 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle \ eta = 0 {,} 3}$${\ displaystyle T = 288 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle \ eta = 0 {,} 76}$${\ displaystyle \ eta = 0 {,} 1}$

Individuelt bevis

1. ^ R. Haus et al.: Strålingsenergibalance af Venus baseret på forbedrede modeller for den mellemste og lavere atmosfære. Icarus 272, 2016, doi: 10.1016 / j.icarus.2016.02.048 .