Denge sıcaklığı

Denge sıcaklığı açık bir sistem sıcaklığı olan sabit bir denge giriş ve çıkış arasında gücü olmayan “olarak karıştırılmamalıdır - termodinamik denge kavramı olarak,” sıcaklığı sağlar. Astronomide, gaz bulutlarının ve gezegen yüzeylerinin denge sıcaklıkları önemlidir.

Bir gezegenin yüzeyinin denge sıcaklığı

Varsayımlar altında

1. gezegenin kendine ait enerji kaynağı yoktur , ısınmaz veya soğumaz,
2. gezegene çarpan radyasyon gücünün oranı aynı dalga boyuyla yansıtılır, yani sadece orantısı emilir${\ displaystyle \ eta}$${\ displaystyle (1- \ eta)}$
3. yüzey homojen bir sıcaklığa sahiptir (hızlı dönüş, kutup bölgelerinde verimli ısı transferi),
4. yüzeyin kızılötesinde 1 emisyon gücü vardır, bu nedenle siyah bir cisim gibi yayılır,

ve atamalarla

${\ displaystyle L = L _ {\ text {güneş}} = 3 {,} 83 \ cdot 10 ^ {26} \, \ mathrm {Y / s}}$ güneşin parlaklığı için

${\ displaystyle d}$uzaklığa için güneş ,

${\ displaystyle R}$ gezegen yarıçapı için,

${\ displaystyle T}$ sıcaklık için ve

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

başlangıçta emilen radyant güç için geçerlidir

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

ve termal radyasyonun gücü için

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

Denge koşulu verir ${\ displaystyle L _ {\ text {in}} = L _ {\ text {out}}}$

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

Bu , gelen kısa dalga radyasyonu için de siyah bir cisim olduğu varsayılırsa ve daha gerçekçi varsayılırsa , dünya için sonuçlanır . Ancak dünya yüzeyinde gözlemler yapılır . Bu yüksek sıcaklık, sera etkisinden kaynaklanmaktadır . Radyasyon dengesine karşılık gelen bir sıcaklığa sahip alan daha yüksek atmosferdedir. Sera etkisi özellikle (bulut yüzeyi, ölçülen) ve (hayali okyanus, buzsuz, bulutsuz) ile hesaplanan sıcaklıkların sırasıyla 250 ve 318 K olduğu, ancak zemin sıcaklığının 740 K olduğu Venüs'te özellikle güçlüdür.${\ 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}$

Bireysel kanıt

1. ^ R. Haus ve diğerleri: Orta ve alt atmosferin geliştirilmiş modellerine dayanan Venüs'ün radyatif enerji dengesi. Icarus 272, 2016, doi: 10.1016 / j.icarus.2016.02.048 .