Visa fråga/svar

 

Ljud-Ljus-Vågor [20940]

Fråga:
Jag undrar hur det kommer sig att jorden är en approximativ svartkropp? När jag söker på detta kommer det endast upp fakta om huruvida solen är en approximativ svartkropp. Jag vet att det beror på jordens effekt etc, men hur visar man detta m.h.a. beräkningar?
/Emelie L, Nacka Gymnasium, Saltsjö-Boo

Svar:
Wikipedia: En svartkropp är ett objekt som absorberar all infallande elektromagnetisk strålning, och därmed inte reflekterar någonting. Detta medför att den strålning som avges från kroppen inte kan bero på den strålningsmiljö som kroppen befinner sig i, utan enbart på inre egenskaper hos kroppen.

Det visar sig då att den enda egenskap som påverkar den avgivna svartkroppsstrålningen är svartkroppens absoluta temperatur. Det är inte praktiskt möjligt att tillverka ideala svartkroppar, men man kan komma ganska nära en sådan konstruktion i form av en låda som invändigt har svarta väggar och som någonstans har ett mycket litet hål. Den strålning som lämnar hålet är till en god approximation fördelad på olika frekvenser i enlighet med Plancks strålningslag. (Svart_kropp )

Plancks strålningslag beskrivs i fråga 12397 . Från denna kan man härleda Stefan–Boltzmanns lag (totala utstrålningen) och Wiens förskjutningslag (positionen av maximum hos planckfördelningen). Se fråga 12397 .

Nedanstående figur (från länk 1) visar planckstrålningen från solen och jorden. (Observera att solens kurva ligger mycket högre eftersom den har högre temperatur.)

Fördelningen för jorden är en idealisering. I verkligheten finns det naturligtvis bland annat reflekterat solljus om vi skulle betrakta jorden från rymden. Vi skulle även se absorptionsband i fördelningen. Även för solen orsakar atmosfären absorptionslinjer.

Om vi tillämpar Wiens förskjutninglag får vi
För solen: våglängd för maximum = 0.002898/5780 = 500 nm
För jorden: våglängd för maximum = 0.002898/290 = 10 mikrometer

Detta stämmer bra med värdena i figuren nedan.

Det är förskjutningen i strålningsenergi från infallande synligt ljus till mikrometerstrålning som orsakar växthuseffekten genom att utstrålningen från jorden fångas upp i atmosfären, framför allt av koldioxid, se fråga 12668



/Peter E

1 https://www.researchgate.net/figure/Black-body-emission-curves-from-the-sun-T-5780-K-and-the-earth-T-290-K-showing_fig1_325914607

*

 

 

Frågelådan innehåller 7350 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-12-18 09:30:06.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.