Rovnovážná teplota

Rovnovážná teplota je teplota otevřeného systému v konstantní rovnováze vstupního a výstupního výkonu - nelze zaměňovat s „v termodynamické rovnováze “, protože pojem teploty poskytuje. V astronomii jsou důležité rovnovážné teploty plynových mraků a planetárních povrchů.

Rovnovážná teplota povrchu planety

Za předpokladu, že

1. planeta nemá vlastní zdroje energie , neohřívá se ani neochladí,
2. podíl energie záření dopadající na planetu se odráží se stejnou vlnovou délkou, tj. absorbuje se pouze část${\ displaystyle \ eta}$${\ displaystyle (1- \ eta)}$
3. povrch má jednotnou teplotu (rychlá rotace, efektivní přenos tepla v polárních oblastech),
4. povrch má v infračervené oblasti emisivitu 1, takže vyzařuje jako černé těleso,

as označeními

${\ displaystyle L = L _ {\ text {sun}} = 3 {,} 83 \ cdot 10 ^ {26} \, \ mathrm {Y / s}}$ pro svítivost slunce,

${\ displaystyle d}$pro vzdálenost od slunce ,

${\ displaystyle R}$ pro planetární poloměr,

${\ displaystyle T}$ pro teplotu a

${\ displaystyle \ sigma = 5 {,} 67 \ cdot 10 ^ {- 8} \, \ mathrm {W} / (\ mathrm {m} ^ {2} \ mathrm {K} ^ {4})}$pro Stefan-Boltzmannovu konstantu ,

zpočátku platí pro absorbovaný sálavý výkon

${\ displaystyle L _ {\ text {in}} = (1- \ eta) \ pi R ^ {2} {\ frac {L} {4 \ pi d ^ {2}}}}$

a pro sílu tepelného záření

${\ displaystyle L _ {\ text {out}} = 4 \ pi R ^ {2} \ sigma T ^ {4}}$.

Rovnovážná podmínka dává ${\ displaystyle L _ {\ text {in}} = L _ {\ text {out}}}$

${\ displaystyle T = {\ sqrt [{4}] {\ frac {(1- \ eta) \ cdot L} {16 \ pi d ^ {2} \ sigma}}}}$

To má za následek pro Zemi, pokud je také považována za černé těleso pro příchozí krátkovlnné záření , a pokud je považována za realističtější . Pozorování se však provádějí na povrchu Země . Tato vyšší teplota je způsobena skleníkovým efektem . Oblast s teplotou odpovídající radiační rovnováze je ve vyšší atmosféře. Skleníkový efekt je obzvláště silný na Venuši , kde teploty vypočítané pomocí (povrch mraků, měřeno) a (fiktivní oceán, bez ledu, bez mráčku) jsou 250, respektive 318 K, ale teplota země je 740 K. ${\ displaystyle T = 277 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle \ eta = 0}$${\ displaystyle T = 255 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle \ eta = 0 {,} 3}$${\ displaystyle T = 288 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle \ eta = 0 {,} 76}$${\ displaystyle \ eta = 0 {,} 1}$

Individuální důkaz

1. ^ R. Haus a kol.: Radiační energetická bilance Venuše založená na vylepšených modelech střední a nižší atmosféry. Icarus 272, 2016, doi: 10.1016 / j.icarus.2016.02.048 .