2014年5月1日 星期四

熱能量…

身體和大氣互動產生熱能量,可以自我除濕去潮,
以下基礎文章請參考。
大氣的能量來源 :

       地球表面與大氣之間進行著各種形式的運動過程,而推動這些過程的能量泉源,便是太陽能。物體中的帶電粒子在原子或分子中的震動可以產生電磁波。太陽能便是以輻射的形式從太陽傳播到地球上的。所謂的輻射就是以各式各樣的電磁波形式,放射或輸送能量,其傳播速度等於光速,且傳播不須介質。日常生活中可感受到的就如當我們坐在火爐邊,可以感受到火焰給我們的溫暖,這就是輻射能的作用。可見光的波長範圍約從0.4-0.76μm;可見光經三稜鏡分光後成為一紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的七色光帶,稱為光譜。在可見光範圍之外的光譜使人眼所看不到的,但可用儀器測量出來。氣象學所著重研究的是太陽,地球和大氣的熱輻射,其波長範圍大概在0.15-120μm,太陽輻射的主要波長範圍大約是0.15-4μm,地面輻射和太陽輻射的主要波長範圍是3-120μm。因此氣象學上習慣把太陽輻射稱為短波輻射,而把地面及大氣的輻射稱為長波輻射。

       太陽為一個熾熱的氣態球體,其表面溫度為6,000K左右,而內部的溫度據估計則高達40,000,000K她不斷以電磁波的形式向四周發散光與熱,總稱為太陽輻射到達地球上的太陽輻射是非常巨大的,其他的能量來源與太陽輻射能相比,均是微不足道的。因此大氣中所發生的各種物理過程和物理現象,都直接或間接的依靠太陽輻射的能良來進行,太陽輻射可視為黑體輻射。用來表示太陽輻射能強弱的物理量,稱為太陽輻射強度;它表示單位時間內,垂直投射在單位面積上的太陽輻射能,以I表示,其單位為卡/釐米分;而到達地球大氣頂的太陽輻射強度是由太陽高度、日地距離和日照時間所決定的。
1.太陽高度:太陽的高度愈高,其輻射強度愈大;太陽高度愈低,其輻射強度愈小。此乃因為太陽高度高,則陽光直射到地面的面積小,因此單位面積上,所吸收的熱量多;太陽高度低時,則因陽光為斜射,照到地面上的面積大,因此單位面積上所吸收的熱量便減少。


2.日地距離:地球的繞日軌道是橢圓形的,因此日地間的距離便以一年為週期來變化。地球上受到的太陽輻射的強弱與日地距離的平方成反比。當地球通過近日點時,地表單位面積上所獲得的太陽能,要比遠日點多7﹪,理論上,此差異將造成北半球的冬季比南半球的冬季暖4℃,夏季則有相反的情形。但實際上,由於大氣中的熱量交換和海陸分布的影響,南北半球的實際氣溫並沒有上述的情形。


3.日照時間:太陽輻射強度尚與日照時間長短成正比,而日照時間會隨著季節和緯度的不同而更改。夏季時,晝長夜短,日照時間長;冬季時,晝短夜長,日照時間短。且晝夜長短的較差隨緯度增高而加大。


(一)大氣對太陽輻射的影響
當太陽輻射通過大氣層的時候,由於大氣層的吸收和散射作用而有顯著的變化。
1.總輻射通量明顯減弱。
2.大氣對太陽輻射的吸收作用主要集中在紅外線區,而大氣對太陽輻射的散射作用則在可見光和紫外線區。

(二)大氣對太陽輻射的吸收
大氣對太陽輻射的吸收帶,都位於太陽輻射光譜的兩端低能區,而大氣輻射的主要能量則是集中在可見光區,因此大氣因吸收太陽輻射而增溫的作用是很小的,也就是說,太陽輻射並不是對流層大氣的直接熱源。

(三)大氣對太陽輻射的散射
太陽輻射通過大氣遇到空氣分子、塵埃、雲滴等質點時,都會產生散射。散射將改變輻射的方向,使一部分的輻射到不了地面。大小不同的質點,其散射能力都不相同。晴空時,短波長的藍光,紫光散射作用最強,因此使天空呈蔚藍色。當陰天或大氣中存在較大粒的塵埃和霧粒時,一定範圍內的長短波都會被散射,而使天空呈現灰白色,這一現象稱為漫射。

(四)雲層對太陽輻射的減弱
雲層除了吸收散射太陽輻射外,尚有強烈的反射作用,雲的反射能力決定雲的厚薄。薄雲的反射率約為10-20%,厚雲的反射率可90%,平均反射率為50-55%,因此陰天地面接受太陽光特別少。

(五)太陽的顏色
一般時候我們所見到的太陽為黃白色,在日出及日落的時候,則可看到紅色的太陽,這是由於我們與太陽的視線距離較長,因此短波長的光大部分都被散射,於是紅色光在太陽光中的比例逐漸增加,因此日出即日落時的太陽便呈紅色。


大氣的增溫與冷卻

空氣的增溫和冷卻,取決於空氣所得熱量與失去熱量之間的差值。地面是空氣增熱的直接熱源,因此大氣的增溫和冷卻隨地表面的熱狀況而定。白天地面吸收日光的長波輻射,導致地面溫度高於空氣的溫度,熱量由地面向空氣傳送,空氣增溫;夜晚因地面輻射冷卻,導致地面溫度比空氣溫度低,空氣向地面輸送熱量,空氣冷卻。物質之間的熱量傳遞或是交換的方式有下面幾種:

(一)傳導
傳導是依靠分子的熱運動將熱能由一個分子傳遞給另一個分子,而分子本身並沒有發生位置的變化。當空氣與地面之間,或是空氣包與空氣包之間,當有溫度差異時,就會因傳導作用交換能量。由於地面及大氣都是熱的不良導體,因此實際上以此方式交換的量很少,此作用只在近地面的氣層中較明顯。

(二)輻射
大氣主要依靠吸收地面的長波輻射而增熱,同時地面也可吸收大氣所放出的長波輻射,如此兩者之間,便可以透過長波輻射的的方式,不斷地來交換熱量。空氣團彼此之間,也是透過長波輻射來交換熱量。

(三)對流
當暖而輕的空氣上升,周圍較冷較重的空氣,便會下降來補充,這種升降運動便稱為對流。如此上下層的空氣互相混合,熱量也隨之得到交換。此為對流層中熱量交換的重要方式。

(四)湍流
空氣的不規則運動稱為湍流,又稱為亂流。湍流是在空氣層相互摩擦,或是空氣流過粗糙地面時所產生。藉此,空氣團之間發生混合,熱量也得到交換。此為摩擦層中熱量交換的最主要方式。

(五)水的潛熱
我們已經知道,水的三態變化,會伴隨著熱能量而變化。
以上文章摘自http://lain.atm.ncu.edu.tw/libary/lain_4/encyclopaedia/lainbook/Ch5/5p0.htm

沒有留言:

張貼留言