Pohlcování záření

(Korekce a obrazová příloha RNDr. Jan Hollan Ph.D)

Sluneční paprsky směřující k naší planetě neproniknou beze zbytku k zemskému povrchu. Téměř čtvrtina energie je rozptýlena ovzduším zpět do vesmíru a rovněž téměř čtvrtina je atmosférou pohlcena. Kyslík a dusík pohlcují záření nepatrně, nejvíce záření pohlcuje vodní pára, oxid uhličitý a tříatomová modifikace kyslíku – ozón. Kyslík a ozón pohlcují zejména ultrafialové záření o vlnové délce 0,20 až 0,36 mikrometru. Toto záření by na zemském povrchu bylo smrtelné pro živé organizmy. Energii pohlcenou zemským povrchem příroda vrací. Část energie uniká vyzařováním, část ohřívá vzduch a část se spotřebuje na výpar vody. Latentní teplo ukryté ve vodních parách se uvolňuje kondenzací. Přebytek tepla v rovníkových oblastech je tak přenášen do vysokých zeměpisných šířek, takže ani na nejchladnějším místě planety neklesne teplota pod -90ºC. Energie unikající vyzařováním je zadržována některými plyny, jako je vodní pára, oxid uhličitý, metan, oxid dusný nebo freony, jež označujeme jako skleníkové. Ty pak samy také vyzařují, ale zpravidla již ne tak mnoho, neboť jsou chladnější než povrch Země. Současné oteplování naší planety znamená, že ovzduší příjme větší množství vodních par. Koncentrace oxidu uhličitého stoupla v době industriální společnosti již o 40­ %. Je to důsledek spalování, ale taky odlesnění a rozšiřování pouští. Část zoxidovaného uhlíku sice pohlcuje zrychlený růst lesů, to je ale jen věc dočasná, nevydrží déle než do poloviny století. Výrazně stoupá koncentrace metanu, kde je zdrojem pěstování rýže, spalování biomasy, důlní činnosti aj. Někteří odborníci předpokládají, že oteplením mořské vody by se mohl uvolňovat metan ve větší míře z moří a okrajů oceánů.

Nárůst u oxidu dusného se přičítá zejména intenzivnímu zemědělství. Freony neznala přírodní atmosféra vůbec. Rozhodující skleníkové plyny pohlcují dlouhovlnné záření zemského povrchu o vlnových délkách od čtyř do čtyřiceti mikrometrů. Vodní pára má široké pásmo pohlcování, oxid uhličitý má dvě úzká pásma, avšak s vysokou mírou pohltivosti. Pro oba plyny platí, že z větší části propouštějí do kosmického prostoru záření o vlnové délce okolo 10 mikrometrů, přesněji o délkách od 8 do 13 mikrometrů. Na tuto oblast připadá téměř třetina sálání vydávaného povrchem o teplotách od 0ºC do +40ºC.

Fyzikální zákon Wienův nás poučuje, že délku vlny / 1 mikrometr, při níž je spektrální hustota záření nejvyšší, vypočítáme podle vzorce 2880 děleno absolutní teplotou / 1 kelvin.
Příklad: 2880:288=10

Při teplotě +15ºC je to tedy 10 mikrometrů. Další skleníkové plyny mají v atmosféře mnohem menší zastoupení, jejich míra pohltivosti je však mimořádná. Nebezpečí těchto plynů spočívá v tom, že jejich absorpční spektrum zasahuje i do vlnových délek okolo 10 mikrometrů.

spektrum_zareni_z_tropu_001

zdroj: http://amper.ped.muni.cz/gw/obrazky/