8 Klimat och väder: 8.1 Förutsättningar för klimat och väder
Ljuset från solen
8.1 Förutsättningar för klimat och väder
Ljuset från solen
Synligt ljus, det vill säga sådant ljus som våra ögon kan registrera, har våglängder som ungefär ligger mellan \(400 \text{ nm}\) för violett ljus och \(700 \text{ nm}\) för rött ljus. Se figur 8.1.
Ljus som har kortare våglängd kallas för ultraviolett ljus (UV-ljus) och ljus med längre våglängd kallas för infrarött ljus (IR-ljus). Det ljus som vi kan se med våra ögon är bara en väldigt liten del av hela det elektromagnetiska spektret.
Allt ljus är elektromagnetiska vågrörelser. Elektromagnetiska vågorbildas då elektriska laddningar svänger fram och tillbaka. All materia består av atomer och i atomerna finns det gott om elektroner som ju är elektriskt laddade. Därför sänder alla föremål ut elektromagnetiskstrålning med olika våglängd beroende på vilken temperatur föremålet har. Ju längre våglängd strålningen har desto mindre energi innehåller den.
Alla föremål "glöder", även du. Egentligen är det många olika våglängder som du strålar ut men vi kan beräkna den våglängd som strålar mest intensivt. Det finns ett enkelt samband som du kommer att läsa mer om i senare kurser som kallas Wiens lag: \[ \lambda_\text{max} \cdot T = k \] där \(\lambda_\text{max}\) är den våglängd som strålar mest intensivt, \(T\) är temperaturen i kelvin och \(k \approx 2{,}9 \cdot 10^{-3} \text{ m} \cdot \text{ K}\).
Din hud har en temperatur omkring \(33 \text{ °C}\) vilket motsvarar \(306 \text{ K}\). Wiens lag ger: \[ \lambda_\text{max} = \frac{k}{T} = \frac{2{,}9 \cdot 10^{-3} }{306} = 9{,}4 \cdot 10^{-6} \text{ m} \] Din "glöd" strålar alltså ut vågor i mikrometerområdet och dina vågor har \(10\) — \(20\) gånger längre våglängd än det synliga ljuset.
Om man placerar en yta på en kvadratmeter vinkelrätt mot solen utanför jordatmosfären kommer ytan att motta effekten \(1 \ 370 \text{ W}\). Detta kallas solarkonstanten, \(1 \ 370 \text{ W/m\(^2\)}\).
Ungefär \(30 \ \%\) av solljuset reflekteras mot atmosfären, tillbaka ut i rymden. Resten av ljuset går igenom atmosfären och träffar jorden. Jorden värms upp och sänder i sin tur ut elektromagnetisk strålning i form av värmestrålning. Som vi såg i exempel 1 har värmestrålningen längre våglängd än solljuset.
