- Ilmastolle+on+tietenkin+omat+määritelmänsä+ihan+samalla+lailla+kuin+on+ilmakehän+lämpötilan+mittaamisellekin,+sillä+ilman+määritelmiä+olisi+mittaustuloksia+aina+leivottava+yhteismitallisiksi+ennen+mallinnusta.+Takaisinsäteilystä+noin+kolmasosa+tulee+alle+10+metrin+korkeudesta+maan+tai+meren+pinnasta.
- Suosittelisin sinua lukemaan tuon Blundellien lämpöfysiikan oppikirjan "Concepts in Thermal Physics". Perusasioiden opettaminen trollatun keskusteluryhmän kautta tekstimuodossa ei ole kovin hyödyllistä ajankäyttöä enkä nytkään ryhdy kopioimaan oppikirjaa tänne suomennettuna.
Linkki kirjaan löytyy esimerkiksi täältä:
https://www.libgen.is/search.php?req=blundell
Jos tuo ei toimi niin käytä jotakin muuta Library Genesis osoitetta. Niitä löytyy googlettamalla sanoilla LIBRARY GENESIS PROXY - Arvatenkin kysymyksen ajatus on kuitenkin tässä: Jos ionisoitumaton eli neutraali typpimolekyylipilvi on avaruudessa niin menettääkö se energiaansa pitkäaaltoisena lämpösäteilynä tai ylipäätään lämpösäteilynä?
Kuten edellä kerroin tuollainen pilvi hajaantuisi yksittäisiksi joka suuntaan kiitäviksi ja toisiinsa törmäilemättömiksi molekyyleiksi varsin nopeasti. Eli molekyylit lakkaisivat vuorovaikuttamasta keskenään törmäysten avulla ja jatkaisivat liikettään sillä energialla mikä niille hajaantumisvaiheessa jäisi. Kun vuorovaikutuksia molekyylien väleillä ei enää olisi ei törmäyksilläkään saisi yksittäinen molekyyli omaa energiatilaansa nostettua. Ei siis olisi enää ensimmäisen kertaluvun mekanismia, joka tuottaisi sähkömagneettista säteilyä.
Jos pilvi olisi hyvin suuri astronomisessa mittakaavassa niin sitten tilanne voisi olla toinen. Mutta nyt kai ollaan kiinnostuneita siitä miten kaasut käyttäytyvät Maapallon ilmakehässä ja miksi happi ja typpi eivät ole kasvihuonekaasuja.
Huoneenlämpöisen typpi- tai happipilven siirtäminen avaruuteen ei saa sitä säteilemään lämpösäteilyä edes sen lyhyen hetken ajan jolloin pilvi ei vielä ole hajaantunut. - Jos laittaisit 20C 100 kPa paineista typpikaasua pilven avaruuteen niin ulkoisen kasassa pitävän voiman puuttuessa kaasu hyvin nopeasti hajaantuisi. Molekyylien keskimääräinen nopeus olisi luokka 500 m/s, jolla nopeudella kaasupilven uloin kerros syöksyisi ympäristön tyhjyyteen. Jäähtyminen tapahtuisi adiabaattisesti (äkillisesti) kaasun laajenemisen vuoksi.
Kuutiometrin kaasupilvi laajenisi minuutissa halkaisijaltaan noin 60 km palloksi ja tunnissa sillä olisi halkaisijaa jo luokkaa 3600 kilometriä...Tuossa vaiheessa molekyylit eivät enää törmäilisi toisiinsa joten lämpötilasta puhuminen olisi varsin vaikeaa.
Eli siis jäähtyminen tapahtuisi kaasun laajenemisen kautta. Jos ympärillä ei olisi muuta kuin avaruuden tyhjyyttä niin typpimolekyylit voisivat jatkaa matkaansa suoraan ulospäin vaikka kuinka kauan kunnes joku nopea hiukkanen ionisoi tai muuten hajoittaa molekyylin esimerkiksi seuraavan vuosimiljoonan kuluessa. - Juuri näin. Lämpötilassa T on molekyylillä tai atomilla energiaa keskimäärin 0.5*kB*T verran per vapausaste. Boltzmannin vakio kB = 1.38E-23J/K = 8.62E-5eV/K joten kun T = 293K niin energiaa löytyy vapausastetta kohti noin 0.013eV. Tyypillisesti vapausasteita on esimerkiksi kolme (yksittäisen atomin liikesuunnat) tai viisi (lisäksi molekyylin rotaatiosuunnat ja vibraatio), joten puhutaan termisen energian suuruusluokasta 0.04...0.07eV. Huoneen lämmössä kaksiatomisilla kevyillä kaasuilla kuten typpi ja happi ovat rotaatiot ja vibraatiot vielä jäätyneinä joten vapausasteita on kolme ja energia tuo 0.04eV.
Bayram, S. B., Arndt, P. T., & Freamat, M. V. (2015). Rotational spectra of N2 : An advanced undergraduate laboratory in atomic and molecular spectroscopy.
https://sci-hub.se/10.1119/1.4926960
Kertaalleen ionisoidulla typpimolekyylillä olisi rotaatioon liittyvää energiaspektriä 392nm paikkeilla (violetti valo), joka vastaa 3.2eV energiaa. Molekyylin terminen energia 0.04eV on siis noin sadasosa siitä mikä tarvittaisiin rotaatioiden aikaansaamiseen. Lisäksi tietenkin se pieni "yksityiskohta", että kun ei-ionisoitunut N₂ molekyyli ei ole polarisoitunut niin tuo rotaatio ei pystyisi kytkeytymään sähkömagneettiseen säteilyyn vaikka sillä olisikin oikea aallonpituus. Koetta varten typpimolekyylit erikseen ionisoitiin sähköpurkauksella jotta rotaatioita saatiin näkyviin. - "Jos kaasut säteilisivät vain aallonpituutta, jota ne absorboivat, niin esittämäsi mukaan typpi säteilisi lämpösäteilyä UV- alueella, tuntuu hieman uskomattomalta."
Tarpeeksi kuuma typpi säteilee myös näkyvää valoa ja infrapunaa, kun sen molekyylit ovat virittyneet korkeisiin energiatiloihin joiden välinen energiaero on pieni. Huoneenlämmössä vain alimmat typen energiatilat ovat virittyneinä ja niiden välinen energiaero on suuri, mistä absorptio ja emissio vain UV - alueella.
Tuo on edelleenkin oppikirja-asiaa ja löytyy myös nimellä Kirchoffin säteilylaki. Tässä aiempi vastaukseni aiheesta vuodelta 2019, mukana tieto siitä mistä oppikirjasta voit halutessasi asian lukea:
Aesdifaeger 30.06.2019 22:07
https://keskustelu.suomi24.fi/t/15441227/energian-siirtyminen-lamposateilyn-avulla#comment-98118186
Mainittu oppikirja löytyy Library Genesis - sivuston kautta luettavaksesi. Käy tarkistamassa asia ja kysy sitten lisää kun olet oppikirjan sisältöön tutustunut. - Mainitsemani kaukokartoitusta käsittelevä artikkeli "Pinnan pitkäaaltoisen säteilyn budjetti" löytyy tällä hetkellä tämän linkin kautta:
https://sci-hub.se/10.1016/B978-0-12-385954-9.00009-5
Kannattaa googlata sci-hub mikäli tämä kyseisen sivuston haara sattuu sulkeutumaan. - Kun kaasuilla ei ole mitään hyvin määriteltyä pintaa josta emissio tapahtuu on niiden käsittely lämpösäteilyn kannalta katsottuna usein varsin monimutkaista. Kaasukerroksen paksuudesta riippuen mukaan tulee transmissiota kerroksen läpi ja mahdollisesti peräkkäisiä eri paikoissa tapahtuvia absorptio-emissio - tapahtumia. Lisäilona tietenkin se, että emissiokertoimet kasvavat selvästi lämpötilan noustessa ja ovat varsinkin NTP olosuhteissa huomattavan riippuvaisia aallonpituusalueesta jota tarkastellaan.
Mikäli kiinnostuksesi liittyy nimenomaan lämpösäteilyn käyttäytymiseen ilmakehässä niin sinun kannattaisi ehkä aloittaa tästä kolmisen vuotta sitten aloittamaani keskusteluun kirjoittamastani viestistäni nimimerkillä lämmön.nettosiirron.teho 29.10.2018 16:41
https://keskustelu.suomi24.fi/t/15441227/energian-siirtyminen-lamposateilyn-avulla#comment-95426444
Tuossa mainitut artikkelit löytää niiden DOI - koodien avulla sci-hub - palvelusta luettavakseen kokonaisuudessaan. Varsinkin se jälkimmäinen eli kaukokartoitusta käsittelevän kirjan luku "Pinnan pitkäaaltoisen säteilyn budjetti" saattaisi olla hyödyksi. Tällä hetkellä ainakin sci-hub.se näyttää toimivan.
Lueskelen tätä palstaa näin kesäaikaan lähinnä silloin kun kesämökki - nimisen orjatyöleirimme aikataulu antaa siihen myös meille orjille mahdollisuuden. Poikkeuksellisesti säät suosivat ulkotöitä joten... - Korrelaatio ja kausaatio ovat edelleenkin eri asioita. Olen samaa mieltä siitä että todennäköisesti tuo syy-yhteys on olemassa. Mielipide on kuitenkin aivan eri asia kuin tieto.
Niin kauan kun syy-yhteyttä ei tieteen keinoin ole saatu selville ei ole oikein väittää että nyt nähtävät polaaripyörteen hidastumisesta aiheutuvat erikoiset sääilmiöt olisivat ilmastonmuutoksesta seurausta. Jos katsot uutisia niin niissäkään ei väitetä ilmastonmuutosta tämän ilmiön syyksi ellei sitten toimittaja uutisoi omia mielipiteitään tieteenä.
Tällä hetkellä poliitikot joutuvat asiantuntijoiden lausuntojen perusteella miettimään sitä, onko korrelaatio ja mielipide riittävä peruste olettaa että polaaripyörteen hidastuminen on pysyvä ilmiö. Jos se on pysyvä ilmiö se joudutaan ottamaan huomioon rakennusten kunnossapidossa, teiden kunnossapidossa, lämmityskustannusten arvioinnissa ja maa- ja metsätaloudessa.
JOS polaaripyörteen hidastumisen voidaan osoittaa aiheutuvan ilmaston lämpenemisestä niin silloin löytyisi yksi vahva ja ikkunasta ulos katsomalla näkyvä peruste käyttää rahaa AGW:n torjuntaan. KUN tämä ei vielä ole tiedossa niin ilmastonmuutoksesta käytävässä keskustelussa viitataan vain pitkän ajan kuluessa näkyviin ilmiöihin. - Ilmastonmuutoksen ja polaaripyörteen hiidastumisen välinen yhteys ei minun ymmärtääkseni ole mitenkään selvä asia.
https://keskustelu.suomi24.fi/t/16667033/ilmastonmuutos-on-pakkastalven-tappaja!#comment-105248005
Jos teillä on tiedossanne aiheesta vertaisarvioiduissa tiedelehdissä julkaistuja tutkimuksia joista tuo yhteys selviää niin laittakaa ihmeessä näkyviin tänne. - Onko polaaripyörteen hidastumisen ja ilmastonmuutoksen välistä yhteyttä saatu jo selvitettyä? Viimeksi kun asiasta yritin tietoa löytää ei tuosta löytynyt tieteellistä julkaisua jossa olisi uskallettu esittää mitään vahvoja väitteitä asiaan liittyen. Tätä hidastumista ja siitä aiheutuvia tavanomaista pitkäkestoisempia kylmän tai lämpimän sään jaksoja ei ainakaan toistaiseksi voi laittaa ilmastonmuutoksen piikkiin.
Jos tästä on nyt parempaa tarkistettavissa olevaa tietoa niin laittakaa linkki, doi-koodi tai artikkelin kirjoittaja ja vuosiluku näkyviin. Blogispekulaatiot eivät kiinnosta. - Ongelmia on aina tiedossa silloin, kun pitkään vallinneet olosuhteet nopeasti muuttuvat johonkin suuntaan. Kreikassa tilannetta ei helpota se, että Lähi-Idästä ja Afrikasta tulleet laittomat siirtolaiset ovat leireillä, joiden kylmänkestävyys on suunniteltu aiempien talvien mukaan. Osa maataloudesta on myös hyvin riippuvainen lämpötiloista jolloin pieni muutos voi aiheuttaa suuren ongelman.
Globaali ilmastonmuutos on suunnaltaan lämpenemään päin mutta tämä on keskimääräinen ilmiö eli sen perusteella ei voi suoraan ennustaa mitä esimerkiksi Kreikassa tai Suomessa tapahtuu. Paikalliset ilmastot voivat lämmetä tai viilentyä riippuen siitä, miten pohjoisten merialueiden jääpeitteet, merivirrat, polaaripyörre ja tuulien keskimääräiset suunnat muuttuvat.
Suomessa näyttää AGW:n vuoksi olevan maan keski- ja eteläosaan luvassa selkeästi aiempaa lämpimämpiä talvia ja epävakaisia kesäsäitä. Talvien lämpenemistä voi itsekin käydä tarkistamassa Ilmatieteen laitoksen tilastoista vuodesta 1961 alkaen. Pohjoisessa muutokset ovat pienempiä. Elämme edelleen toivossa että kesäaikaan eivät Keski- ja Etelä-Suomessa vallitsevat tuulet käänny puhaltamaan Siperian suunnasta.
Suurin vaikutus Suomessakin on polaaripyörteellä. Sen mahdollisten muutosten (hidastuminen ja paikalleen jäävät säätilat) yhteyttä globaalin ilmaston lämpemiseen ei vielä ole selvitetty eli siinä asiassa ei mahdollinen syy-seuraussuhde ole tiedossa. - Olen samaa mieltä. Ei kannata tuhlata aikaansa ylivertaisuusharhan vallassa olevan valistamiseen enää siinä vaiheessa, kun hän on selvästi osoittanut olevansa kyvytön ottamaan tietoa vastaan.
Kunnolla moderoiduilla palstoilla tätä ongelmaa ei ole sillä moderaattori puuttuu tilanteeseen ja pysäyttää trollauksen ja trollin ruokkimisen. Suomi24 ei ole kunnolla moderoitu foorumi. - Niin ja siis tuon edellisen kirjoitin rekisteröitymättä mutta allekirjoitan sen nyt tässä vielä erikseen. Ilmastonmuutoksen torjunnasta ei pidä tehdä uskontoa eikä ideologiaa vaan panostus siihen missä joka eurolla saadaan parhaiten tulosta aikaan. Jos (eli siis kun) parhaat kohteet ovat nyt Suomen ulkopuolella niin sitten pitäisi panostaa niiden korjaamiseen. Vasta sen jälkeen lähdetään nyppimään niitä pienempiä päästöjen lähteitä. Tekopyhä teollisuustuotannon siirto Kiinaan hiilidioksidipäästöineen ja samanaikainen rahan tuhlaus ja ihmisten elämän vaikeuttaminen Suomessa päästöjen määärää mitättömästi vähentäviin ratkaisuihin on älyvapaata puuhaa,
- Yksinkertaistetussa+geometriassa+tehin+kaksi+oletusta:
- Karkeimmassa+arviossa+kaasun+tiheyden+muutoksella+ei+ole+merkitystä+kaasupatsaan+alaosan+paineen+suhteen.+Pohjapinta-alan+varassa+kun+on+koko+kaasupatsas.+Lopputulos+on+siis+sama+vaikka+kaasu+olisi+tasapaineista+alhaalta+esimerkiksi+20+kilometrin+korkeuteen+asti+kunhan+kokonaismassa+on+sama.+Tässsä+siis+otaksutaan+katkaistun+kartion+sijaan+sylinterin+muotoinen+kaasupatsas+ja+gravitaatio+joka+on+muuttumaton+patsaan+matkalla.+
- Noin siinä tapauksessa, että pallon pinnan emissiivisyys olisi sama 1 sekä tulevalle että lähtevälle säteilylle eli kyseessä olisi musta kappale.
Auringon säteily on 5700K lämpötilassa olevan mustan kappaleen säteilyä ja osuu suurelta osin näkyvän valon ja lyhytaaltoisen infrapunan alueelle eli jonnekin 500 nm molemmille puolille. Planeetan pinnan säteily on luokkaa 287K lämpötilassa olevan kappaleen säteilyä ja osuu kymmenen mikrometrin aallonpituuden kummallekin puolelle. Aallonpituuksissa on siis parikymmenkertainen ero.
Jos materiaalin emissiivisyys (ja samalla absorptiokerroin) on näkyvälle valolle ja lähi-infrapunalle lähellä ykköstä mutta pinnan itsensä lähettämän säteilyn aallonpituuksilla paljon pienempi niin silloin pinta voi lämmetä reilusti kuumemmaksikin kuin tuo 14 astetta. Materiaalien ominaisuuksia valitsemalla saadaan satelliittien lämpenemistä hallittua avaruudessa pitämällä emissiokerroin näkyvälle valolle pienenä mutta pitkäaaltoiselle säteilylle suurena. - Mitä tarkoitat pallon jäähtymisellä? Alkuehdoissa kerroit että pallon pinta on vakiolämpötilassa joten se määritelmänomaisesti ja nimenomaan ei voi jäähtyä.
Lämpösäteily tuollaisesta pallosta avaruuteen lähtee vain pallon pinnasta eli sen määrä on pallon pinnan materiaalin emissiivisyydestä riippuva. Kaasukehällä ei ole asiaan vaikutusta kun kaasun joukossa ei ole antenneina toimivia kasvihuonekaasujen molekyylejä, jotka kytkisivät kaasukehän pallon pinnasta lähtevään lämpösäteilyyn. - Kirjoitit: "Edellä esitetty väite että sitä aallonpituutta, mitä aine ei absorboi se ei voisi myöskään emittoida, on lienee väärinkäsitys."
Ei ole väärinkäsitys vaan tuon suoraan kertoo Kirchhoffin lämpösäteilylaki. Se on tunnettu jo vuodesta 1860. Jos kiinnostaa tarkemmin niin katso Blundellien oppikirjasta, jonka löytää googlaamalla ISBN 978–0–19–956209–1 . Voit myös katsoa englanninkielisestä Wikipediasta kyseisen lain kohdalta. Se löytyy lyhytlinkillä urly piste fi kauttaviiva 1HjS
Nämä eivät ole mitään uusia asioita vaan jo kauan tunnettuja ja moneen kertaan kokeellisesti todennettuja ilmiöitä. - Sinulla on tuossa ajatusvirhe jonka olen nähnyt täällä ennenkin eli se on jostakin blogista tai videosta kopioitu.
Ilmeisesti ajattelet että kun emissioon kuluu keskimäärin aika T niin jos kaasumolekyylin törmäysten välinen aika on lyhyempi kuin tuo T niin (tässä siis virhe) emissiota ei pääsisi tapahtumaan ollenkaan. Kaasumolekyylien törmäysväli riippuu kaasun paineesta ja lämpötilasta, jota kautta sitten päätellään virheellisesti että 9 kilometrin alapuolella emissioita ei tapahtuisi lainkaan kun siellä törmäysväli on paljon lyhyempi kuin T.
Tuossa tehdään virheellinen oletus siitä, että jokaisen molekyylin olisi odotettava aina vähintään aika T voidakseen emittoida lämpösäteilyä. Ei se näin tietenkään mene vaan tuo T on keskiarvo (odotusarvo) sille ajalle, jossa molekyylin viritystila purkautuu emissiona. Osa molekyyleistä emittoi nopeammin ja osa hitaammin Poisson - jakauman mukaisesti samalla lailla kuin mitä tapahtuu radioaktiivisessa hajoamisessa.
Aikayksikköä kohti on virittyneessä tilassa olevan molekyylin tai radioaktiivisen ytimen emissiotodennäköisyys aina vakio. Vaikka isotoopin ytimien keskimääräinen hajoamisaika olisi 10 vuotta niin aine säteilee kuitenkin koko ajan vaikka isotooppi olisikin esimerkiksi tunti sitten valmistettu neutronisäteilytyksen avulla. Ytimien ei tarvitse odotella kymmentä vuotta hajotakseen vaan osa hajoaa nopeammin kuin muut.
Molekyylin lämpösäteily-emissio tapahtuu keskimäärin siinä vaiheessa, kun se useamman törmäyksen välisinä aikoina on viettänyt viritetyssä tilassa yhteensä ajan T. Tuon ajan ei tarvitse muodostua yhdestä törmäysvälistä vaan siinä voi ihan hyvin olla vaikkapa tuhat lyhyttä korkean viritystilan jaksoa miljoonan matalan viritystilan jakson joukossa. Siksi emissiota tapahtuu myös korkeissa paineissa ja lähellä maan pintaa, kuten havainnot eli pitkäaaltoisen infrapunasäteilyn mittaukset osoittavat.