Vapaa kuvaus

Aloituksia

6

Kommenttia

186

  1. "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+22:07https://keskustelu.suomi24.fi/t/15441227/energian-siirtyminen-lamposateilyn-avulla#comment-98118186Mainittu+oppikirja+löytyy+Library+Genesis+-+sivuston+kautta+luettavaksesi.+Käy+tarkistamassa+asia+ja+kysy+sitten+lisää+kun+olet+oppikirjan+sisältöön+tutustunut.
  2. 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.
  3. Yksinkertaistetussa+geometriassa+tehin+kaksi+oletusta:1.+Kaasupatsas+on+sylinterin+muotoinen.+Oikeasti+se+olisi+katkaistu+kartio+jonka+kärki+on+pallon+keskipisteessä+ja+joka+aukeaa+kuljettaessa+kaasukehän+lävitse+pallon+pinnasta+ylöspäin.2.+Gravitaation+voimakkuus+oletettiin+vakioksi.+Oikeasti+se+vähenee+sitä+pienemmäksi+mitä+korkeammalla+ollaan.Katsotaan+ensin+ykköskohtaa.+Pallon+säde+on+sama+kuin+Maapallolla+eli+R=6371+km.+Piirretään+pallon+keskipisteestä+ulospäin+ympyräkartio,+jonka+poikkipinta-ala+on+pallon+pinnan+kohdalla+1+neliömetri.+Tällöin+kartion+poikkipinta-ala+korkeudessa+z+pinnasta+ylöspäin+on+(1+z/R)^2+eli+1+z/6371km)^2Kolmenkymmenen+kilometrin+korkeudessa+z=30000+ja+kaasupatsaan+pinta-ala+on+1.0094+neliömetriä.+Pinta-alan+korkeuden+mukaan+kasvamisesta+aiheutuva+virhe+on+siis+alle+30+kilometrin+korkeudessa+keskimäärin+luokkaa+alle+0.5%.+Kun+yli+30+kilometrin+korkeudessa+on+kaasupatsaan+massasta+alle+3%+niin+pinta-alan+kasvamisesta+aiheutuva+virhe+ei+ole+lopputuloksen+kannalta+katsottuna+oleellinen+(vaikutus+paineeseen+alle+0.5%).Katsotaan+sitten+kakkoskohta.+Gravitaation+voimakkuus+on+kääntäen+verrannollinen+etäisyyteen+pallon+keskipisteestä.+Lähdetään+taas+tarkastelemaan+pallon+pinnasta,+jossa+oletetaan+gravitaation+aiheuttaman+kiityvyyden+suuruudeksi+g=9.81+m/s^2.+Kun+noustaan+ylöspäin+pinnasta+niin+gravitaation+voimakkuus+a(z)=g*(R/(R+z))^2a(z)=g*+1/(1+z/R)^2+joka+on+likimain+g*(1-2*z/R)+kun+z+<<RKolmenkymmenen+kilometrin+korkeudessa+gravitaation+voimakkuus+on+pudonnut+alkuperäisestä+hieman+alle+prosentin+verran.+Tästä+aiheutuu+paineeseen+keskimääräinen+virhe+alle+0.5%+sille+osalle+kaasua,+joka+on+tuon+korkeuden+alapuolella.+Yläpuolista+kaasua+on+vain+alle+3%+joten+sen+merkitys+lopputuloksen+kannalta+on+vähäinen.Itse+asiassa+ykköskohdasta+aiheutuva+virhe+ja+kakkoskohdasta+aiheutuvat+virheet+ovat+yhtäsuuria+mutta+vastakkaismerkkisiä.+Ne+kumoavat+toisensa+joten+lopputulos+paineprofiilin+osalta+saadaan+oikein+olettamalla+vakiosuuruinen+gravitaatio+ja+sylinterinmuotoinen+kaasupatsas+katkaistun+kartion+sijaan.
  4. 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.+Seuraavien+etäisyysriippuvien+tarkasteluiden+kannalta+on+merkittävää+sillä,+missä+korkeudessa+kaasun+massa+todellisuudessa+on.+Kun+tiedetään+paine+P(z)+ja+tiedetään+kaasun+tiheys+niin+voidaan+arvioida+näiden+huomioitta+jätettyjen+tekijöiden+aiheuttamaa+virhettä.Otetaan+kaasun+tiheys+kuivan+ilman+tiheyden+perusteella.+Tässä+jäisi+huomioitta+argonista+aiheutuva+pieni+virhe,+sillä+Ar+moolimassa+on+39+g/mol+kun+N2+on+28+g/mol+ja+O2+on+32+g/mol.+Kun+argonin+osuus+kuitenkin+on+varsin+pieni+eli+0.9%+niin+moolimassojen+erosta+aiheutuva+muutos+kaasun+tiheyteen+jää+reilusti+alle+puolen+prosentin+suuruusluokkaan.Kuivan+ilman+tiheys+olosuhteissa+15+°C+ja+101.325+kPa+on+1.2250+kg/m³+(wikipedia).Korjataan+lukua+todelliseen+lämpötilaan+15+°C+ja+todelliseen+paineeseen+98.1kPa:tiheys0=(273.15+15)/(273.15+14)*(98.1/101.325)*1.2250+kg/m³=1.19+kg/m³Kun+kaasun+tiheys+on+suoraan+verrannollinen+paineeseen+niin+paineprofiili+antaa+nyt+suoraan+tiheysprofiilinrhoo(z)=+tiheys0*exp(-z/H)Ohuen+paksuudeltaan+dz+olevan+kaasukerroksen+massa+on+dz*A*tiheys0*exp(-z/H)+Oletetaan+tässä+vaiheessa+vielä,+että+kaasupatsaan+pinta-ala+A+on+vakio+1+neliömetri.Integroimalla+saadaan+korkeudesta+h1+korkeuteen+h2+ulottuvan+kaasukerroksen+massaksi+MM(h1,+h2)=+tiheys0*A*H*(exp(-h1/H)+-+exp(h2/H))Katsotaan+mikä+on+pallon+pinnasta+äärettömyyteen+ulottuvan+patsaan+massa+M0+edellä+tehdyillä+oletuksilla:M0=M(0,+ääretön)+=+tiheys0*A*H*(exp(0)+-+exp(-ääretön)+)+=+tiheys0*A*HSijoitetaan+lukuarvot+niin+M0=1.19kg/m^3*(1m^2)*8500m+=+10115+kg+eli+ollaan+yhden+prosentin+päässä+aloituksessa+halutusta+10000+kg+massasta.+Tarkkuus+riittää+hyvin+tässä+vaiheessa+tehtäviin+arvioihin.Katsotaan+seuraavaksi+kuinka+suuri+osa+tuollaisen+kaasupatsaan+massasta+on+alle+30+km+korkeudella+pallon+pinnasta:M(0,h)=10115kg*(1+-+exp(+h/(8500m)+)+)Nähdään+helposti,+että+kaasun+kokonaismassasta+on+osuus+1/(1-exp(++h/(8500m)+)+välillä+pallon+pinnasta+korkeuteen+h.++Korkeuden+10000+m+alapuolella+on+69.16%+koko+massasta,+korkeuden+20000+m+alapuolella+90.05%+massasta,+Taulukoidaan+massaosuutta+korkeuden+h+alapuolella,+suluissa+yläpuolinen++osa:10+km+69.16%20+km+90.05%30+km+97.07%+(2.93%)40+km+99.10%++(0.90%)60+km+99.91%+(0.086%)80+km+99.99992%+(0.0082%)Nyt+siis+tiedetään,+että+korkeuden+30+km+yläpuolella+on+kaasupatsaan+massasta+vain+alle+3%+ja+40+km+yläpuolella+alle+1%+massasta.+Tarkastellaan+seuraavaksi+geometrian+ja+gravitaation+kohdalla+tehdyistä+yksinkertaistuksista+aiheutuvaa+virhettä.
  5. 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.