Решение: Прозрачность атмосферы для ИК
Статья к заданиюПарниковый эффект
Прочитайте текст и выполните задания.
Парниковый эффект
Эффект «парника» известен всем, имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так. Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, играющую роль стекла или плёнки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучение – инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем приходящего от Солнца, и потому атмосфера, почти прозрачная для видимого света, пропускает инфракрасное излучение значительно хуже.
Пары воды поглощают около 62 % инфракрасного излучения, что способствует нагреву нижних слоёв атмосферы. За водяным паром в списке парниковых газов следует углекислый газ (CO₂), поглощающий в прозрачном воздухе 22 % инфракрасного излучения Земли.
Атмосфера поглощает восходящий от поверхности планеты поток длинноволнового излучения, нагревается и, в свою очередь, нагревает поверхность Земли. Максимум в спектре излучения Солнца приходится на длину волны около 550 нм. Максимум в спектре излучения Земли приходится на длину волны примерно 10 мкм. Роль парникового эффекта иллюстрирует рисунок.
Рисунок а. Кривая 1 – расчётный спектр излучения Солнца (с температурой фотосферы 6000 °С); кривая 2 – расчётный спектр излучения Земли (с температурой поверхности 25 °С).
Рисунок б. Поглощение (в процентном отношении) земной атмосферой излучения на разных длинах волн
На участке спектра от 10 до 20 мкм находятся полосы поглощения молекул CO₂, H₂O, O₃, CH₄. Эти газы и поглощают излучение, приходящее с поверхности Земли.
Используя общий текст о парниковом эффекте, определите, для какой(-их) области(-ей) солнечного инфракрасного излучения земная атмосфера непрозрачна. Значительная часть энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Условно различают три составляющие диапазона инфракрасного излучения: коротковолновая область (0,80–2,5 мкм), средневолновая область (2,5–50 мкм) и длинноволновая (50–100 мкм). Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаСогласно общему тексту, максимум излучения Земли приходится на длину волны около 10 мкм. Эта длина волны относится к средневолновой области инфракрасного излучения (2,5–50 мкм).
Пары воды и углекислый газ поглощают значительную часть инфракрасного излучения, поэтому атмосфера плохо пропускает средневолновое излучение.
Длинноволновое инфракрасное излучение также поглощается атмосферой парниковыми газами, поэтому для длинноволновой области атмосфера считается непрозрачной. Коротковолновая область в основном проходит через атмосферу.
Земная атмосфера непрозрачна для средневолновой и длинноволновой областей солнечного инфракрасного излучения. Это связано с поглощением инфракрасного излучения парами воды и углекислым газом. Коротковолновое излучение атмосфера пропускает значительно лучше.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывают только средневолновую область, забывая о поглощении длинноволнового излучения.
Считают, что атмосфера непрозрачна для всего инфракрасного диапазона.
Не объясняют роль паров воды и углекислого газа.
Путают максимум излучения Солнца с максимумом излучения Земли.