Näkymätön maailma: Osa II (lämpösäteily)

Edellisessä blogissa käsiteltiin vähän laveasti sähkömagneettisen säteilyn spektriä.

Joka on huikean laaja ja taatusti osa jokaisen elävän ihmisen (myös eliöiden) elämään vaikuttava asia, varsinkin lämpösäteilyn osalta.

Lämpösäteily on nykyisin uutisissa liki päivittäin, sillä harvoin on päivää, ettei uutisoinnissa mainita sanaa ilmastonmuutos. Ja se jos mikä liittyy olennaisesti lämpösäteilyyn.

Kaikki esineet/asiat  jotka ovat absoluuttista nollapistettä korkeammassa lämpötilassa säteilevät energiaa sähkömagneettisen säteilyn muodossa lämpötilansa mukaan, mitä kuumempi, sitä lyhyempi aallonpituus. Lämpösäteilyn tehohuippu on karkeasti aallonpituusalueella ihmisen arjessa 8-14µm välillä (4 – 200) µm.

Kaasut ovat pääsääntönä erittäin heikkoja säteilemään poislukien aineille ominaiset spektriviivat, joista voidaan tunnistaa aine. Samaten kaasut eivät kovin kerkeästi absorboikkaan säteilyä, kuin ominaisilla spektrin osillaan.

Ilmastonmuutoskeskustelu ja tutkimuskin vouhottavat pahasta hiilidioksidista, ymmärtämättä (tai välittämättä) sitä tosiseikkaa, että kaikkein merkittävin asia telluksella on lämpösäteilyn kannalta vesi, oli se sitten jäänä, pisaroina (neste) tai puhtaana höyrynä.

Vesi on nestemuodossaan täysin läpinäkymätön lämpösäteilyn osalta. Jos hiuksen paksuisen vesikerroksen alla on vaikka kuuma esine, ei sitä pysty lämpökameralla näkemään, vaikka silmin sen voi havaita helposti. Kuulostaa varmasti hämmentävältä ja jotenkin arkijärjen vastaiselta, koska valo läpäisee puhtaan veden helposti.

Ohessa muutama kuva lämpökameralla ja näkyvässä valossa.

Kuvassa vasemmalla ylhäällä on kuuma mortteli, johon on kaadettu vettä. Oikea ylhäällä on tilanne, jossa vesi ja mortteli ovat niin saman lämpöisiä kuin voivat olla ja vasen ala kertoo tilanteesta, jossa vesi alkaa höyrystymään ja siten jäähtyy.

Vesi myöskin säteilee lämpöä ja yllättäen myös heijastaa sitä myös. Asian voi havaita hyvin tuosta morttelin pohjalla olevasta vesi pisarasta. Säteilyn huomaa noista omituisista kuvioista vesipisarassa. Jotka syntyvät konvektiosta. Heijastusta tuosta ei voi erottaa, mutta ensimmäisen blogin kuvista asia näkyy oikein selvästi.

Tästä päästään siihen asiaan, että ilmastomalleissa on päin prinkkalaa pilvet, jotka ovat moneltakin osalta arvoitus ja äärimmäisen vaikea asia mallintaa, sillä ne ovat syklisiä asioita, riippuen monesta tekijästä. Linkistä voi tutkia parin vuosikymmenen satelliitti mittauksia aiheesta.

https://neo.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=MODAL2_M_CLD_FR&date=2021-10-01

Tästä päästään siihen tosiasiaan, että telluksen ilmakehä on läpinäkyvä kirkkaan taivaan osalta 7-14µm (vesi-ikkuna) aallonpituuksilla. Co2 alkaa absorboimaan sieltä 14µm aallonpituudesta ja menettää asemansa pelkälle vesihöyrylle jo 15µm kohdalla.

Jotta asia alkaisi aukenemaan, niin tässä on mustan kappaleen säteilyn aallonpituus/lämpötila/teho kuvaaja kolmessa lämpötilassa (+20 punainen/ 0 keltainen /-20C sininen), jotka kattavat merkittävän osan koko telluksen pinta-alasta liki pitäen aina.

Kuvaajasta huomaa, että +20C ja -20C välillä on likipitäen huipputehossa spektrin suhteen 50% ero, eli -20C säteilee ~50% kuin +20C kappale. Josta pääsemme siihen, että mitä korkeampi on lämpötila, sitä ylemmäs säteilyspektrissä teho siirtyy ja sitä selkeämmin ilmakehän ns. vesi-ikkunaan, jossa veden absorbtio on pienin mahdollinen ja ilmakehä läpinäkyvin muutamaa poikkeusta lukuunottamatta.

Säteilyspektrin kuvaajasta selviää hyvin se, kuinka absurdia on puhua telluksen keskilämpötilasta (~ +15C), joka on puhtaasti laskennallinen suure, eikä sillä ole mitään tekemistä ihmisten arjen kanssa.

Omassa torpassanikin viime talvena tuumailin -39C ulkolämpötilassa, että kumpa se pirskatin Co2 kykenisi lämmittämään tätä ilmastoa oikein roimasti, sillä ilmalämpöpumpuistani (2kpl) alkaa loppumaan noilla kohdin lämmöntuotto.

Tähän liittyen on absurdia ja täysin todellisuudesta irronnutta puhua asteen kymmenyksistä tai jopa sadas-osista (millikelvin), joiden mittaaminenkin alkaa olla tavallisille lämpöantureille hyvin vaikeaa (virallisesti ”haasteellista”), jos puhutaan absoluuttisista arvoista, joita voitaisiin verrata keskenään.

Tästä syystä Glasgovissa ”sovittu” 1,5C skenaario on oikeasti tavallisen taatelin tallaajan näkökulmasta samantekevä. Keskilämpötila on puhtaasti matemaattinen asia, enemmän tavallista ihmistä kiinnostaa se vaihteluväli ja ns. mediaani-lämpötila.

Lämpötilan keskiarvoa heilauttaa hyvinkin yksikin ääripää, joka kestää riittävän pitkään, josta hyvä esimerkki on kuluneen kesän (2021) helletilastot, joiden seurauksena kulunut vuosi saattaa olla tilastollisesti äärimmäisen lämmin, vaikka tosiasiassa se on ollut vain hitusen lämpimämpi kesä. Toisaalta talvi 2020-2021 oli taas hyvin kylmä ääripäiltään (ainakin paikallisesti) ja kovemmat pakkaset kestivät kotijärveni rannoilla useita viikkoja. Jopa niin, että maaliskuussa jäällä pystyi ajamaan autolla ilman hikeä (40cm jäätä), mutta kun aurinko pääsi porottamaan jäälle, niin se katosi ennätysvauhtia muutamassa viikossa.

Tämäkin järven jään katoaminen on puhtaasti sähkömagneettisen säteilyn ansiota, sillä jään sulattaminen tapahtuu pelkän säteilyn takia ja vieläpä pääosin näkyvän valon avulla, vaikka ilmakehän lävitse puskee auringosta aikamoinen pätkä sähkömagneettistä säteilyn spektriä, pelkästään tehon avulla. Keväällä lähi-inrapunasäteily vaikuttaa lumen/jään sulamiseen yllättävän paljon (700nm -2µm). Tätä asiaa valottaa auringon laskennallinen säteilyspektri (kuvassa).

Kuvaajassa ei ole kuin pelkästään näkyvän valon spektri, joka sisältää merkittävän osan auringon säteilytehosta (~55MW/m2). Ultravioletin säteilyn osuus on poissa kuvaajasta, koska se vaihtelee hyvin huomattavasti auringon koronasta johtuen.

Ja jottei tämä blogi venyisi kohtuuttoman pitkäksi, niin jätän seuraavalle osalle jatkon.

+4
isoveli

Usko jääköön papeille ja paaville, sillä mittarilla ei ole mielipidettä.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu