Сансар дахь биетийн температур

Дэлхийн агаар мандлын гадна талд байгаа хиймэл дагуулын яг нар луу харсан хэсгийн 1м² талбай бүрт 1 секундэд тусах нарны туяаны энерги S ≈ 1361 Жоуль болно. Нарнаас холдож, ойртох үед энэ туяаны энерги зайн квадратад урвуу хамааралтай (зайг одон орны нэгжээр хэмжвэл S/d² байдлаар) өөрчлөгддөг. Хиймэл дагуулын температур анх маш бага байсан гэвэл, нарны туяаны нөлөөнд халж эхэлнэ. Температур нэмэгдсэнээр хиймэл дагуул дулааны цацраг ихээр цацруулж эхлэх бөгөөд нарны туяанаас авах энерги, дулааны цацрагаар алдах энерги хоёр тэнцэх яг тэр температурт хүрээд температур нь тогтворжих юм.

Хиймэл дагуулыг T температуртай абсолют хар бие гэж үзвэл уг биетийн гадаргуугийн 1м² талбай бүр 1 секундэд хэдэн Жоуль энерги цацруулах вэ гэдэг нь Стефан-Больцманы хууль гэгдэх

E = σ·T

томъёогоор өгөгдөнө. Үүнд T нь Кельвинээр хэмжигдэх бөгөөд σ ≈ 0.0000000567 нь Стефан-Больцманы тогтмол гэгддэг тогтмол.

Хэрэв хиймэл дагуулыг бөмбөрцөг хэлбэртэй гэвэл нарны туяанд өртөх гадаргуугийн талбай нь бүх гадаргуугийн талбайн 25% болно. Одоо

¼·S/d² = σ·T

тэгшитгэлд d-ийн оронд нарны аймгийн гаригуудаас нар хүртэлх зайг орлуулан, температурыг олбол гаригуудын ойролцоох хиймэл дагуулуудын тогтвортой температур ямар байхыг багцаалдаж болно:

Буд 172°C
Сугар 54°C
Дэлхий 5°C
Ангараг –48°C
Бархасбадь –151°C
Санчир –183°C
Далай ван –210°C
Тэнгэрийн ван –222°C

Яг үнэндээ гаригуудын өөрсдийнх нь температурыг ч гэсэн ингэж багцаалдаж болно. Бодит байдал дээр ямар ч биет нарнаас ирсэн бүх цацрагийг шингээхгүй, зарим хэсгийг нь шууд ойлгоно. Үүнийг нь бид альбедо гэж нэрлэгдэх коэффициентээр хэмждэг. Альбедог A үсгээр тэмдэглэвэл, дээрх томъёо

¼·(1 – AS/d² = σ·T

болж өөрчлөгдөнө. Жишээлбэл, Сугар гаригийн хувьд A ≈ 0.7, дэлхийн хувьд A ≈ 0.3 орчим байдаг. Үүнээс гадна, гаригууд абсолют хар биеийг бодвол бага дулааны цацаргалт хийх ба үүнийг E гэсэн коэффициентээр загварчлан

¼·(1 – AS/d² = E·σ·T

томъёо бичиж болно. Гаригийн гадаргаас гарч байгаа цацаргалтыг гаргалгүй хашдаг нэг гол хүчин зүйл нь агаар мандал дахь хүлэмжийн хийнүүд болно. Дэлхийн хувьд E ≈ 0.612 байдаг. Одоо альбедо болон цацаргалтын E коэффициентийг нь дэлхийнхтэй адилхан гэж аваад бүх гаригууд дээр тооцоо хийвэл дараах үр дүн гарч байна.

гариг тооцоолсон температур бодит дундаж температур
Буд 188°C 179°C
Сугар 65°C 453°C
Дэлхий 15°C 12°C
Ангараг –40°C –43°C
Бархасбадь –147°C –153°C
Санчир –180°C –185°C
Далай ван –207°C –214°C
Тэнгэрийн ван –221°C –225°C

Энэ үр дүн нь E=1, A=0 гэж авсан дээрх тооцооноос нэг их ялгарахгүй байгаа.
Мөн бодит өгөгдөлтэй жишвэл Сугараас бусад нь яг таарчээ гэхэд болохоор байна.
Үүнийг графикаар дүрсэлж үзье.

Улаан чагтнууд нь гаригуудын бодит (дундаж) температур. Цэнхэр график нь дээрх аргаар тооцсон A=0, E=1 параметртэй муруй. Улбар шар график нь альбедог A=0.75 гэж аваад, Сугар гаригийн температурыг 453°C байлгахын тулд цацаргалтын E коэффициент нь хэд байх ёстой вэ гээд хөөж гаргасан тооцоо. Эндээс гол сурах юм нь Сугар гариг дээр хүлэмжийн эффект асар их байдаг гэсэн үг. Жишээлбэл, дэлхийн агаар мандал Сугарынхтай адилхан байсан бол дундаж температур нь 350°C орчим байх байсныг харж болно.

Жич: Энэ графикийг зурсан Python програмыг сонирхвол хараарай.

Сурталчилгаа
This entry was posted in Одон орон, Физик, Хялбар тооцоо and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Хариу Үлдээх

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Та WordPress.com гэсэн бүртгэлээрээ сэтгэгдэл бичиж байна. Гарах /  Өөрчлөх )

Google+ photo

Та Google+ гэсэн бүртгэлээрээ сэтгэгдэл бичиж байна. Гарах /  Өөрчлөх )

Twitter picture

Та Twitter гэсэн бүртгэлээрээ сэтгэгдэл бичиж байна. Гарах /  Өөрчлөх )

Facebook photo

Та Facebook гэсэн бүртгэлээрээ сэтгэгдэл бичиж байна. Гарах /  Өөрчлөх )

Connecting to %s