Kosmoloogia - 1. osa: Maa ja taevas

[ Peatüki indeks | Õpiku tekst | Illustratsioonid | Viited | Kordamisküsimused ]

1. peatükk: Maa

Maakera soojusmasinana

JAAK JAANISTE

Päike, kiirgusvõimsusega L = 3,8 * 10^26 W, asudes meist 150 miljoni kilomeetri kaugusel, saadab ümbritsevasse ruumi kiirgusvoo, mille tihedus Maa lähikonnas on W_B = 1,36 kW/m^2. Seda arvu nimetatakse solaarkonstandiks. Termodünaamiline tasakaal nõuab, et Maa poolt neelatud energiahulk peab võrduma Maa poolt ruumi kiiratud energiahulgaga. Lihtsuse mõttes oletame, et kiirgusvahetus toimub vastavalt musta keha seadustele: kiirgumis- ja neelamisvõime suhe on kõigil kehadel sama. Maa kohta on teada, et ta peegeldab maailmaruumi umbes 40% kiirgusest, seega on neeldumiskoefitsient 0,6 ja täpselt sama peab olema kiirgumiskoefitsient musta kehaga võrreldes. Võttes Maa raadiuseks R_opluss = 6370 km, saame

E_N = 0,6 * W_B * pii * R_opluss^2.
Ruumi kiirguva energiahulga leiame Stefan-Boltzmanni seadusest:
E_k = 0,6 * S_opluss * sigma * T^4 = 0,6 * 4 * pii * R_opluss^2 * sigma * T^4.
Kiirguva ja neelduva energia võrdsusest saame tasakaalulise temperatuuri Ttk:
E_N = E_k ==> W_B * pii * R_opluss^2 = sigma * T_tk^4 * 4 * pii * R_opluss^2
T_tk = (W_B / (4 * sigma))^1/4 = 280 K.

Näeme, et Maa kui soojusmasina kasuteguriks on

eeta = (T_opunkt - T_opluss) / T_opunkt = (6000 - 280) / 6000 = 0,95 = 95%.

Küsimus: Miks ei tohi võtta jahutaja temperatuuriks maailmaruumi temperatuuri T = 3 K ?

[ Peatüki indeks | Õpiku tekst | Illustratsioonid | Viited | Kordamisküsimused ]

Õpiku tegijad / opik@obs.ee
© Tartu Tähetorni Astronoomiaring 1997

3. oktoober 1997

 [Avatud Eesti Fond]

Selle õpiku valmimist on toetanud Avatud Eesti Fond.