Maapallon lämpötase yksinkertaisemmin – päivitetty 12.1.2019

Luodaan yksinkertaistettu perusmalli ja lasketaan suuntaa antavasti, mitä tapahtuu.

Kun on kysymys lämpötiloista, meillä on käytettävissä Stefan-Bolzmann säteilylaki, jonka mukaan mustan kappaleen säteilemä teho (F) pinta-alaa kohti on suoraan verrannollinen lämpötilan neljänteen potenssiin:

F = σT^4

σ = Stefan-Bolzmann vakio (5.67 x 10-8 W/m2 K^4)

T = absoluuttinen lämpötila (°K)

Maapallon lämpö-taseeseen vaikuttaa 3 tekijää:

  1. Aurinko
  2. Ilmakehä
  3. Maan pinta

Lähtökohta on se, että Auringon lähettämä lämpö-säteily mikä tulee Maahan, tulee myös poistua takaisin avaruuteen.

Yksinkertainen laskuesimerkki jolla voimme laskea Maapallon pintalämpötilan (Tp) luonnollisen kasvihuoneilmiön vallitessa, soveltamalla yhtälöä:

F = σT^4

2σTi^4 = σTp^4 => 

Tp = 2^1/4 Ti => 

Tp = 1,2 T= 1,2 x 255K = 306K ≈ +33°C

(ks. artikkelikuva)

Kun haluamme laskea Maapallon ilmakehän efektiivisen säteilylämpötilan (Te) silloin, kun aurinkovakio (S) = 1365W/m2 ja albedo so. emissiivisyys (ε) = 0,3 eli 30%, missä maapallon pinta-alayksikköä kohden ilmakehän ylärajalle tuleva keskimääräinen säteilyteho = SπRe2 / 4πRe2 = S/4 ≈ 341W/m2 :

Te = [S (1 – α) / 4σ]^1/4

On huomioitava, että ilmakehän kasvihuoneilmiöstä johtuen, maan pinta-lämpötila (Tp) on korkeampi. Se riippuu ilmakehän emissiivisyydestä (ε), joka on 0, jos kasvihuonevaikutusta ei ole ja 1, kun kaikki infrapunasäteily jää kasvihuonekaasuihin:

Te = [S (1 – α) / 4σ]^1/4 ≈ 255 °K ≈ -18°C

Pintalämpötilalle pätee myös silloin:

Tp = ƒ Te , missä ƒ on vahvistuskerroin:

ƒ = (1 – ε / 2)^ -1/4

Jos ƒ Te olisi 288°K (eli sama kuin havaittu maapallon keskimääräinen lämpötila +15°C) ja jos haluamme ratkaista, mikä olisi silloin emissiivisyyden (ε) arvo =>

*) ƒ Te = 288°K =>

ƒ = 288°K / 255°K = 1,13 =>

ƒ = (1 – ε/2)^-1/4 = 1,13 =>

(1 – ε/2) = -1/4√ 1,13 = 0,6133 =>

ε/2 = 1 – 0,6133 => ε = (1 – 0,6133) x 2 = 0,78

Kun ε = 0,78 ƒ:n lukuarvoksi tuli 1,13 ja maapallon pintalämpötilaksi 288°K, se on likimain sama kuin havaittu maapallon keskimääräinen lämpötila +15°C.

Kasvihuone-efektin pintalämpötilaa voimistavaksi vaikutukseksi saadaan siis:

[18]°C + [15]°C = n. +33°C

Jos maapallon pintalämpötila olisi 289°K, se olisi sama kuin havaittu maapallon keskimääräinen lämpötila +16°C. Silloin ƒ olisi 1,1335 ja ε 0,7886 (ks. *)

Kasvihuone-efektin pintalämpötilaa voimistavaksi vaikutukseksi saataisiin silloin:

[18]°C + [16]°C = n. +34°C.

Lämpötilan nousua olisi siis +1°C jos ilmakehän emissiivisyys kasvaisi:

0,78 Δ% 0,7886 = 1,1%.

****************************************************************************************************************************************************************************************

Tiede ei ole denialismia, tiede ei ole myöskään alarmismia ja kaikkein vähiten se on kreationismia tai scientologiaa. Intersubjektiivisuus on eräs tieteen tunnusmerkki. Intersubjektiivisuuteen riittää, että jokainen tutkija voi päätyä samaan lopputulokseen tiedeyhteisössä hyväksytyillä metodeilla (objektiivisuus intersubjektiivisuutena). Tieteellisissä teorioissa subjektiiviset tekijät on pyritty poistamaan luomalla yhtenäinen mittaus- ja analyysijärjestelmä. Tutkijoiden välisten näkemyserojen vähentyminen merkitsee tässä mielessä sitä, että ollaan lähempänä totuutta ja tämä lopulta johtaa tieteelliseen konsensukseen.

****************************************************************************************************************************************************************************************

HannuSinivirta

Työura: (el. vanh. tut. / 2016) FMI / avaruusteknologia ja havaintopalvelut 1990 - 2016 (26v). Eflab Oy - Labsystems Oy / lääketieteellinen teknologia / tutkimus ja tuotekehitys 1980 - 1990v (10v). Nokia Oy / atomivoimalaitostekniikka ja militaaritekniikka 1975 - 1980 (5v). Planar Ky / tietoliikennetekniikka / tutkimus ja tuotekehitys 1968 - 1975 (7v). Kantavia voimia mm. Albert Einsteinin 10 - 12 kenttäyhtälöä.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu