स्थलीय विकिरण: लक्षण और विनिमय

इस लेख को पढ़ने के बाद आप स्थलीय विकिरण की विशेषताओं और विनिमय के बारे में जानेंगे।

स्थलीय विकिरण के लक्षण:

निरपेक्ष शून्य से अधिक तापमान वाली प्रत्येक वस्तु अपने पूर्ण तापमान की चौथी शक्ति के अनुपात में विकिरण का उत्सर्जन करती है। बाहरी स्थान पूर्ण शून्य पर या उसके निकट है। वातावरण का तापमान अत्यधिक ठंड से लेकर लगभग 323 ° K (50 ° C) के स्थलीय तापमान तक रहता है।

इसलिए, वायुमंडल पृथ्वी की ओर लंबी तरंग विकिरण और अंतरिक्ष में भी जाता है। सूर्य से विकिरण प्राप्त करने के बाद पृथ्वी की सतह गर्म हो जाती है। नतीजतन, यह विकिरण का एक स्रोत बन जाता है। पृथ्वी की सतह पर औसत तापमान लगभग 288 ° K है।

यह अनुमान लगाया गया है कि पृथ्वी की सतह से उत्सर्जित होने वाले विकिरण का 99 प्रतिशत से अधिक इन्फ्रा-रेड रेंज में 4 से 100 from तक की चोटी के साथ लगभग 10 more है। पृथ्वी की सतह से उत्सर्जित होने वाली इस लंबी लंबी तरंग विकिरण को स्थलीय विकिरण कहा जाता है। अधिकांश स्थलीय विकिरण क्षोभमंडल के निचले हिस्से में अवशोषित होते हैं।

वायुमंडलीय खिड़की:

लंबी लहर विकिरण 8.0 wave और 13.0 this के बीच अंतरिक्ष में भाग जाती है, इसे वायुमंडलीय खिड़की के रूप में जाना जाता है।

स्थलीय विकिरण का आदान-प्रदान:

इस प्रकार, वायुमंडल द्वारा अवशोषित विकिरण का एक बड़ा हिस्सा काउंटर विकिरण के रूप में वापस पृथ्वी की सतह पर भेजा जाता है। यह काउंटर विकिरण रात में पृथ्वी की सतह को अत्यधिक ठंड से बचाता है। इस प्रकार के विभेदक विकिरण के शुद्ध प्रभाव को खिड़की प्रभाव या ग्रीन हाउस प्रभाव कहा जाता है।

वायुमंडल विशेष रूप से पानी के वाष्प, बादल और कार्बन डाइऑक्साइड पृथ्वी द्वारा उत्सर्जित 90 प्रतिशत लंबी तरंग विकिरण (अवरक्त विकिरण) को अवशोषित करते हैं। लंबी तरंग विकिरण का एक बड़ा हिस्सा वायुमंडल द्वारा पृथ्वी पर काउंटर किया जाता है। हालांकि लंबी तरंग विकिरण का उत्सर्जन रात के दौरान होता है, लेकिन दिन के समय उच्च स्थलीय तापमान के कारण लंबी तरंग विकिरण की मात्रा अधिक होती है।

वायुमंडल की सभी परतें विकिरण के अवशोषण और उत्सर्जन में भाग लेती हैं, लेकिन निचली परतों में प्रक्रियाएँ अधिक महत्वपूर्ण होती हैं जहाँ लंबी तरंग विकिरण के प्रभावी अवशोषक जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रस ऑक्साइड और मीथेन होते हैं।

कुल गोलार्ध विकिरण:

यह आकाश से संयुक्त विकिरण प्रवाह (शॉर्ट वेव डायरेक्ट रेडिएशन, विसरित विकिरण और लंबी तरंग विकिरण) है। स्वाइनबैंक (1963) ने जमीन से लगभग 1.5 से 2 मीटर ऊपर स्क्रीन में मापा गया वायु तापमान का उपयोग करके गोलार्ध प्रवाह की भविष्यवाणी की।

यह निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

आर _lw = 5.31 x 10 ^-13 टी ⁶

जहाँ, R _lw को Wm ^-2 में मापा जाता है और T को डिग्री निरपेक्ष (° K) में लिया जाता है।

यह अभिव्यक्ति सौर विकिरण की अनुपस्थिति में रात में दर्ज की गई टिप्पणियों से विकसित हुई थी। भले ही इस समीकरण में सापेक्ष आर्द्रता का अभाव है, लेकिन पाल्ट्रिज (1970) ने इसे रात में बहुत सटीक पाया। हालांकि, दिन के समय में मापा और अनुमानित मूल्यों के बीच महत्वपूर्ण विचलन पाया गया।

पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली का विकिरण संतुलन:

पृथ्वी:

पृथ्वी की सतह = 124 Kly द्वारा अवशोषित विकिरण

पृथ्वी द्वारा उत्सर्जित प्रभावी लंबी तरंग विकिरण = 52 Kly

पृथ्वी की सतह पर शुद्ध विकिरण संतुलन वायुमंडल = 72 Kly

वायुमंडल:

वातावरण द्वारा अवशोषित विकिरण = 45 Kly

वातावरण से विकिरण खो गया = 117 Kly

वायुमंडल का शुद्ध विकिरण संतुलन = -72 Kly

प्रभावी निवर्तमान विकिरण:

पृथ्वी की सतह से निकलने वाले विकिरण का लगभग 90 प्रतिशत जल वाष्पों द्वारा 5.3 और 7.7µ और 20µ से आगे के बीच अवशोषित किया जाता है। ओजोन 9.4 और 9.8 9.4 के बीच की सीमा में बाहर जाने वाले विकिरण को अवशोषित करता है और कार्बन डाइऑक्साइड 13.1 से 16.9 from तक अवशोषित करता है जबकि बादल सभी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं।

स्थलीय विकिरण 8.0 और 13.0 est के बीच बाहरी स्थान से बच जाता है। वायुमंडल द्वारा अवशोषित विकिरण का एक बड़ा हिस्सा पृथ्वी की सतह पर वापस विकिरणित होता है। इसे काउंटर रेडिएशन या बैक रेडिएशन के रूप में जाना जाता है। वायुमंडलीय काउंटर विकिरण रात में पृथ्वी की सतह को अत्यधिक शीतलन से प्रभावी ढंग से रोकता है।

काउंटर विकिरण की तीव्रता हवा के तापमान, हवा की जल वाष्प सामग्री और क्लाउड कवर के साथ बदलती है। निवर्तमान स्थलीय विकिरण और वायुमंडल काउंटर विकिरण के बीच अंतर को प्रभावी आउटगोइंग विकिरण के रूप में जाना जाता है।

वार्षिक आधार पर, पृथ्वी की सतह लगभग 124 Kly सौर विकिरण को अवशोषित करती है और 52 Kly की लंबी तरंग विकिरण को प्रभावी रूप से वायुमंडल में पहुंचाती है। पृथ्वी की सतह का शुद्ध विकिरण संतुलन 72 Kly है। इसी तरह वायुमंडल 45 Kly विकिरण को प्रतिवर्ष अवशोषित करता है और वायुमंडल द्वारा खोया विकिरण 117 Kly है।

इसलिए, 72-Kly का अंतर वायुमंडल का विकिरण संतुलन है। यह इंगित करता है कि पृथ्वी की सतह के लाभ के रूप में वातावरण प्रति वर्ष अधिक से अधिक विकिरण ऊर्जा खो देता है और पृथ्वी के वायुमंडल संतुलन शून्य हो जाता है।

इस प्रणाली के संतुलन को बनाए रखने के लिए, सतह को गर्म होने और वातावरण को ठंडा होने से रोकने के लिए ऊर्जा को पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में स्थानांतरित किया जाता है।

ऊर्ध्वाधर गर्मी विनिमय मुख्य रूप से पृथ्वी की सतह से पानी के वाष्पीकरण (गर्मी के नुकसान) और वायुमंडल (गर्मी लाभ) में संक्षेपण के माध्यम से होता है और सतह से समझदार गर्मी के प्रवाहकत्त्व और संवहन के माध्यम से वातावरण में स्थानांतरित होता है। वायुमंडल में जल वाष्प 5.3 से 7.7 beyond और 20µ से परे की तरंग दैर्ध्य रेंज में विकिरण को अवशोषित करते हैं।