Atmosferik Gazlar Tarafından Soğurma ve Emisyon
Moleküler yapının, atmosferik gazların hangi dalga boylarını soğurup yaydığını nasıl belirlediği, böylece uzaya ve yüzeye ulaşan radyasyon spektrumunu şekillendirmesi.
Tanım
Atmosferik gazlar tarafından soğurma ve emisyon, radyasyonun gaz molekülleriyle dalga boyuna seçici etkileşimidir ve atmosferin radyasyonu nasıl ilettiğini, soğurduğunu ve yeniden yaydığını belirleyen nicelenmiş enerji geçişleri tarafından yönetilmektedir.
Kapsam
Moleküler dönme, titreşim ve elektronik geçişleri; su buharı, karbondioksit, ozon, metan ve azot oksidin soğurma bantlarını; çizgi şekillerini ve basınç ile Doppler genişlemesini; bant modellerini ve çizgi-çizgi hesaplamalarını; atmosferik pencereyi; ve gazsal soğurmayı hesaplamak için kullanılan spektroskopik veri tabanlarını kapsar.
Temel sorular
- Farklı gazlar neden karakteristik dalga boylarında soğurma yapmaktadır?
- Bireysel soğurma çizgilerinin gücünü ve genişliğini ne belirlemektedir?
- Atmosfer, 10 mikrometre civarındaki termal kızılötesi pencerede neden nispeten şeffaftır?
Temel kuramlar
- Atmosferik gazların moleküler spektroskopisi
- Nicelenmiş dönme ve titreşim geçişleri, konumları ve güçleri moleküler yapı tarafından belirlenen ayrık soğurma çizgileri üretmektedir ve bunlar radyatif hesaplamalar için HITRAN gibi veri tabanlarında düzenlenmektedir.
Mekanizmalar
Bir gaz molekülü, enerjisi nicelenmiş dönme, titreşim veya elektronik durumlar arasındaki bir geçişle eşleştiğinde bir fotonu soğurur; karbondioksit ve su buharı gibi sera gazları, kızılötesi bölgede güçlü titreşim-dönme bantlarına sahiptir. Bireysel çizgiler, düşük irtifada moleküler çarpışmalar (basınç genişlemesi) ve yüksek irtifada termal hareket (Doppler genişlemesi) ile genişlemektedir. Üst üste binen çizgiler soğurma bantları oluşturarak, yüzeyin uzaya verimli bir şekilde radyasyon yaydığı nispeten şeffaf spektral pencereler bırakmaktadır.
Klinik önem
Doğru gazsal soğurma verileri, hava durumu ve iklim modellerindeki radyasyon şemalarını ve sıcaklık ile eser gaz konsantrasyonlarının uydu ve yer tabanlı spektrometrelerden elde edilmesini desteklemektedir.
Tarihçe
Tyndall'ın on dokuzuncu yüzyıldaki laboratuvar ölçümleri, su buharı ve karbondioksitin güçlü kızılötesi soğurmasını ilk kez ortaya koymuştur. Yirminci yüzyıl spektroskopisi bireysel moleküler çizgileri çözmüş ve 1970'lerden beri sürdürülen HITRAN veri tabanı gibi derlemeler, modern radyatif transfer hesaplamalarında kullanılan çizgi parametrelerini sağlamaktadır.
Öne çıkan isimler
- John Tyndall
- Kuo-Nan Liou
İlgili konular
Temel eserler
- liou2002
- gordon2022
Sıkça sorulan sorular
- Atmosferik pencere nedir?
- Atmosferik pencere, berrak atmosferin zayıf bir şekilde soğurma yaptığı, yüzeyin ısıyı doğrudan uzaya yaymasına izin veren, 8 ila 12 mikrometre civarındaki termal kızılötesi bir banttır.