Jak uniká teplo Země do vesmíru?

TL; DR: Přesně stejnou metodou uniká teplo ze Slunce do vesmíru. Elektromagnetické záření nevyžaduje médium. Ve skutečnosti elektromagnetické záření funguje nejlépe ve vakuu; není vyžadováno žádné médium. Zasahující hmota má nepříjemnou tendenci absorbovat elektromagnetické záření. Tato absorpce, ve zkratce, je účinek skleníkových plynů.

Teplo Země uniká do vesmíru pomocí komplexní sady procesů. Jedním z nich je konvekce. Orli, jestřábi a další ptáci používají tyto stoupající termiky k bezplatné jízdě do výšky. Druhým mechanismem je latentní teplo. Odpařování vody je endotermický proces, což znamená, že absorbuje energii z okolí (proto vás pocení ochladí). Kondenzace je exotermický proces. Zatímco padající déšť ochladí povrch, čistý přenos je vzhůru.

Ty stoupající sloupce teplého vzduchu mohou jít jen tak vysoko; jen zřídka překračují tropopauzu (hranici mezi troposférou a stratosférou), a to je pouze v případě extrémně nestabilních podmínek. Latentní teplo spolu s ptáky projíždí těmito stoupajícími sloupy vzduchu. To přináší třetí a konečný mechanismus, kterým zemské teplo uniká do vesmíru, kterým je elektromagnetické záření.

Každý objekt, včetně povrchu Země, elektromagneticky absorbuje a vyzařuje teplo. Atmosféra dělá totéž. Atmosféra pohlcuje většinu elektromagnetického záření vyzařovaného zemským povrchem. (To jsem kvalifikoval jako „většina“, protože v tepelném infračerveném záření je malé okénko, které jde přímo do vesmíru, alespoň když tam nejsou mraky.) Toto absorbované záření je rychle znovu emitováno jako tepelné záření, ale náhodně směr.

Teplo přenášené směrem nahoru termy, latentním teplem a povrchovým zářením se nakonec dostává do vesmíru jako elektromagnetické záření.

Prostřednictvím záření, které k přenosu tepla nevyžaduje hmotu. Zde je dobré vysvětlení: Jak cestuje teplo?

Odpověď, jak již byla uvedena, je „Radiací“. Avšak komentáře a další podrobnosti odpovědí přidaly další informace, které mohou být užitečné k pochopení toho v širším kontextu, zejména v souvislosti s argumenty o energetickém rozpočtu Země a změně klimatu. Zde je několik dalších věcí, které je třeba vzít v úvahu; Položíme stejnou otázku planetě Venuše. Venuše má atmosféru složenou z téměř čistého CO2 (ve skutečnosti asi 96,5%). Povrchová teplota na Venuši je kolem 750K na rovníku, když je obrácena ke slunci, a přes noc klesá o pouhých 5K. Noc a den jsou dlouhé asi 120 pozemských dní, takže je to docela pomalá axiální rotace a velmi pomalá ztráta povrchového tepla během noci planety. Nyní je atmosféra na Venuši velmi hustá, hmotnosti tohoto krásného CO2 a povrchový tlak je asi 90krát větší než tlak Země (9,2 MPa). Pokud spočítáte optický útlum atmosféry na přicházející sluneční záření, pak je sluneční tok na povrchu pouhé 4 W na m 2. Je tedy zřejmé, že na povrchu je tak malý sluneční tok, že přímé záření ze slunce nemůže zahřejte povrch na 750 K. Je proto zajímavé nakreslit několik diagramů energetického toku (podobně jako trenberthové pro Zemi) a vypočítat zdroj všeho toho extra tepla ohřívajícího povrch. Nezapomeňte nakreslit 2 diagramy, jeden pro noc a druhý pro den, abyste si ověřili, že rozumíte tomu, jak funguje čistá atmosféra CO2.

Toto je skvělé cvičení pro studenty školy (a kohokoli jiného) se zájmem o skleníkový efekt CO2.