NyheterFritextsökIndexInnehållInbjudanRegistreringLogga inVillkorOm
Klimatfakta.info

2021-05-30

Strålning

Strålning (även radiation) är överföring av energi i form av vågor eller partiklar.

Tre formerna av strålning är elektromagnetisk strålning, partikelstrålning och gravitationsstrålning.

  • Elektromagnetisk strålning består av vågor av ett elektriskt fält och ett magnetiskt fält. Exempel är synligt ljus, mikrovågsstrålning, infraröd strålning, röntgenstrålning och gammastrålning.
  • Partikelstrålning är strålning av partiklar. Exempel är alfastrålning, betastrålning och neutronstrålning.
  • Gravitationsstrålning är krusningar i krökningen av rumstiden som från källan utbreder sig som vågor. Foton är det elektromagnetiska fältets minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning.

Det är den elektromagnetiska strålningen som är av intresse för klimatet.

Foton är det elektromagnetiska fältets energikvantum, den minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning.

Vissa observationer förstås bäst om ljuset uppfattas som en vågrörelse, och andra om ljuset uppfattas som en partikelström. [1]

Några funderingar kring termisk strålning

(Detta avsnitt bygger på en artikel av Jonas Rosén publicerade i Klimatupplysningen.[2])

Elektromagnetisk strålning uppstår när en laddning, dvs ett elektriskt och magnetiskt fält, rör sig. Vid långsammare svängning (frekvens) strålar värme, vid snabbare svängning strålar ljus. Det som inte har en laddning avger heller inte någon strålning.

I en kropp svänger atomerna runt sina jämviktslägen genom förskjutningar mellan atomkärnan (positivt laddad) och omgivande elektroner (negativt laddade). Svängningen skapar elektromagnetiskt fält i kroppen. (Enligt Maxwells ekvationer [3])

När en kropp uppvärms svänger det elektromagnetiska fältet snabbare och får större amplitud. Fältet sprids inom kroppen. När det når ytan fortsätter det ut i omgivningen. Kroppen avger då värmestrålning.

Det är alltså atomernas vibration i materialet som skapar värmestrålningen.

title Atmos Ucla Edu

Stefan-Boltzmans lag[4] säger att utstrålningen från en kropp är proportionell mot temperaturen upphöjt till 4 (T*T*T*T).

S= e*k*T^4
S är utstrålad effekt
k är en konstant
e är emissivitet (värde mellan 0 och 1)
T är temperaturen

Stefan Boltzmanns lag i dess grundform gäller för hur strålningen ser ut vid jämvikt i ett ihåligt utrymme. Max Planck räknade ut spektralfördelningen, d.v.s. intensiteten för varje våglängd.

Det finns ingen teori som säger att värmestrålningen inne i ett material ska vara samma som värmestrålningen i en ihålig låda. Det är inte säkert att strålningen inne i ett material är proportionellt mot temperaturen upphöjt till 4. Det kan mycket väl finnas andra komponenter som är proportionella mot temperaturen upphöjt till ett, två eller tre.

Idag "hanterar" man detta genom att säga att emissiviteten[5], dvs hur mycket av inkommande strålning som reflekteras, kan variera beroende på material, våglängd och temperatur. Man har helt enkelt skaffat en godtycklig korrektionsfaktor.

Det fungerar inte att göra så om man har fel temperaturberoende (utstrålningen bara beror av temperaturen upphöjt till 4). Om temperaturberoendet är fel så kommer man att få fel resultat för utstrålningen när man använder Stefan Boltzmanns lag..

Källor

Fotnoter

1) Våg-partikeldualitet, Wikipedia (2020-12-29)
2) Några funderingar kring termisk strålning (2021-06-02)
3) Maxwells ekvationer, Wikipedia
4) Stefan-Boltzmanns lag, Wikipedia
5) Emissivitet, Wikipedia

Etiketter med länkar

Etikett: Strålning
Jordens strålningsbalans (Artikel)
Etikett: Elektromagnetisk strålning
Inga länkar
Etikett: Partikelstrålning
Inga länkar
Etikett: Gravitationsstrålning
Inga länkar
Etikett: Foton
Inga länkar

Klimatfakta.info
Adm: Hans Iwan Bratt, hibratt@gmail.com