DINAMICA ATMOSFEREI - Facultatea de Fizică din Bucureşti

secţiunilor masice de absorbţie şi de împrăştiere. În plus, când secţiunea transversală masică de
extincţie este multiplicată prin densitate (g ⋅ cm –3 ) se obţine coeficientul de extincţie, care se
măsoară în cm –1 .
În domeniul transferului radiativ în infraroşu, secţiunea transversală masică de absorbţie
este şi mplu denumită coeficient de absorbţie.
O înţelegere fundamentală a proceselor de împrăştiere şi absorbţie din atmosferă, datorită
mai ales aerosolului atmosferic, este foarte importantă în studiile bilanţului radiativ şi climatului
atmosferei planetei şi în explorarea tehnicilor de sondaj necesare în deducerea compoziţiei şi
structurii atmosferei.
Principalele legi ale radiaţiei, stabilite de Kirchhoff, Ştefan şi Boltzman, Wien şi Plank au o
largă aplicabilitate în calculul schimburilor radiative dintre Soare, suprafaţa terestră şi atmosferă.
Corpurile din natură care au temperatura peste 0 K emit energie sub formă de radiaţii cu
diferite lungimi de undă.
Cantitatea de energie radiată pe o anumită lungime de undă, de suprafaţa de un cm 2 a
unui unui corp cu temperatura T, timp de 1 minut, reprezintă puterea de emisie – eT a corpului
respectiv.
Puterea de emisie depinde atât de natura şi temperatura absolută a corpului cât şi de
lungimea de undă a radiaţiei emise.
Un corp absoarbe parţial şi reflectă parţial radiaţia incidentă. Mărimea care exprimă
fracţiunea de energie absorbită se numeşte putere de absorbţie-kT iar cea care exprimă fracţiunea
reflectată se numeşte putere de reflexie- a.
Corpul “absolut negru” sau “receptorul integral” (inexistent în natură), absoarbe toate
radiaţiile indiferent de lungimea de undă, deci k = 1 şi a = 0.
Reflexia totală a radiaţiei solare incidente ar putea fi realizată numai de suprafeţe netede şi
lucioase ca oglinda, corpuri aproape neîntâlnite în natură; numai zăpada are cel mai mare
coeficient de emisie, apropiindu-se de cel al oglinzilor perfecte.
Conform legii lui Kirchhoff raportul dintre puterea de emisie eλT şi puterea de absorbţie
kλTcare corespunde unei anumite lungimi de undă şi unei temperaturi T, este o mărime constantă,
aceeaşi pentru toate corpurile şi egală cu puterea de emisie a corpului absolut negru – E T.
Legea lui Kirchhoff este:
E
e
λT
λ T = 3.2
kλT
Distribuţia energiei radiante în spectrul de emisie a corpului absolut negru pentru diferite
temperaturi, T, poate fi descrisă pe baza legii lui Planck:
C1λ
Eλ T =
3.3
⎡ C2
⎤
exp⎢ −1⎥
⎣λT
⎦
unde EλT (Wm –2 sr –1 µm –1 ) este energia emisă în unitatea de timp de unitatea de arie în intervalul
[λ, λ + dλ] iar C1 şi C2 sunt constante.
C1 = 2πhc 2 iar C2 = hc/k.
k este constanta lui Boltzmann cu valoarea: 1,38 ⋅ 10 –23 JK –1 .
Din ecuaţia (3.2) se poate concluziona:
• Corpurile absorb radiaţiile cu λ pe care le pot emite la aceeaşi temperatură.
• Corpurile care absorb bine radiaţia emit bine şi invers
• Corpul real din natură, nefiind corp absolut negru (kλ < 1), emite numai o anumită parte
din radiaţia pe care o emite corpul negru absolut la aceeaşi temperatură.
Legea Ştefan-Boltzmann stabileşte că puterea emisiei integrale sau puterea radiantă totală
(E) a corpului absolut negru este proporţională cu temperatura absolută a acestuia la puterea a
−5