Cán cân bức xạ là gì? Thành phần và công thức tính cán cân bức xạ

Cán cân bức xạ là gì?

Cán cân bức xạ là gì? Cán cân bức xạ (sự cân bằng bức xạ) là trạng thái mà năng lượng bức xạ tới và năng lượng bức xạ rời khỏi một bề mặt là bằng nhau. Trong trường hợp của Trái đất, cán cân bức xạ được xác định bởi sự cân bằng giữa bức xạ mặt trời tới, bức xạ mặt đất phát ra, và bức xạ nghịch của khí quyển.

Cụ thể, trạng thái cân bằng bức xạ trên Trái đất được xác định bởi các yếu tố sau:

• Lượng bức xạ mặt trời tới: Lượng bức xạ mặt trời tới phụ thuộc vào độ cao của Mặt trời trên đường chân trời, góc chiếu của tia sáng mặt trời, và lượng mây trên bầu trời.

• Đặc tính của bề mặt Trái đất: Đặc tính của bề mặt Trái đất, chẳng hạn như màu sắc, độ phản xạ, và độ dẫn nhiệt, sẽ ảnh hưởng đến lượng bức xạ mặt trời được hấp thụ và phát ra.

• Thành phần của khí quyển: Thành phần của khí quyển, chẳng hạn như lượng hơi nước, bụi, và các khí nhà kính, sẽ ảnh hưởng đến lượng bức xạ mặt trời và bức xạ mặt đất được hấp thụ và phát ra.

Công thức tính cán cân bức xạ

Cán cân bức xạ được tính bằng công thức tổng quát như sau:

Q*= [(S+D) - (S+D)a] + L↓ - L↑

Trong đó:

• Q* là bức xạ ròng

• S là bức xạ mặt trời trực tiếp

• D là bức xạ khuếch tán

• a là suất phản chiếu

• L↓ là bức xạ sóng dài trên mặt đất

• L↑ là  bức xạ ngược sóng dài từ khí quyển

Bức xạ ròng có thể dương, âm hoặc bằng 0. Bức xạ ròng là dương khi có nhiều bức xạ tới hơn bức xạ đi. Điều này thường xảy ra vào ban ngày khi mặt trời tắt và nhiệt độ không khí ấm nhất. Vào ban đêm, bức xạ thực thường có giá trị âm vì không có bức xạ mặt trời tới và tổng sóng dài bị chi phối bởi dòng sóng dài đi ra mặt đất. Bức xạ ròng bằng 0 khi các thành phần vào và ra ở trạng thái cân bằng hoàn hảo, điều này không xảy ra quá thường xuyên.

Thông thường, cán cân bức xạ ở bề mặt Trái đất là dương, nghĩa là bức xạ tới lớn hơn bức xạ đi. Điều này cho thấy bề mặt Trái đất đang hấp thụ nhiều năng lượng hơn là giải phóng. Năng lượng dư thừa này được tích lũy dưới dạng nhiệt và làm cho Trái đất nóng lên.

Các bài viết không thể bỏ lỡ

Bức xạ ion hóa là gì? Phân loại, nguồn gốc và ứng dụng thực tiễn

Bức xạ nhiệt là gì? Định nghĩa, nguồn gốc, tính chất và tác động

Bức xạ điện từ là gì? Khái niệm, đặc điểm, phân loại và ứng dụng thực tế

Vai trò của cán cân bức xạ

Vai trò của cán cân bức xạ là gì? Cán cân bức xạ đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu khí tượng học, biến đổi khí hậu và các lĩnh vực khác. Cụ thể:

• Khí tượng học: Cán cân bức xạ được sử dụng để hiểu cách hoạt động của hệ thống khí hậu Trái đất. Nó giúp các nhà khí tượng học dự đoán thời tiết và khí hậu.

• Biến đổi khí hậu: Cán cân bức xạ là một trong những yếu tố chính gây ra biến đổi khí hậu. Sự gia tăng lượng khí nhà kính trong khí quyển làm tăng lượng bức xạ mặt trời bị khí quyển hấp thụ. Điều này dẫn đến sự nóng lên của Trái đất.

• Sinh học: Cán cân bức xạ ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của thực vật và động vật. Nó cũng ảnh hưởng đến phân bố của các loài trên Trái đất.

• Hải dương học: Cán cân bức xạ ảnh hưởng đến nhiệt độ và lưu lượng của các đại dương. Nó cũng ảnh hưởng đến các quá trình sinh học trong đại dương.

• Khí quyển học: Cán cân bức xạ ảnh hưởng đến thành phần của khí quyển. Nó cũng ảnh hưởng đến các quá trình vật lý trong khí quyển.

Ngoài ra, cán cân bức xạ cũng được ứng dụng trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như nông nghiệp, thủy sản và xây dựng. Ví dụ như: Ước tính năng suất cây trồng; Thiết kế các hệ thống thủy sản; Xây dựng các tòa nhà hiệu quả năng lượng;...

Các phương pháp đo đạc cân bằng bức xạ hiện nay

Có nhiều phương pháp đo đạc cân bằng bức xạ. Một số phương pháp phổ biến bao gồm:

• Phương pháp nhiệt kế: Phương pháp này sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ của bề mặt Trái Đất. Nhiệt độ bề mặt Trái Đất phụ thuộc vào lượng bức xạ mặt trời mà nó nhận được.

• Phương pháp pyranometer: Phương pháp này sử dụng pyranometer để đo lượng bức xạ mặt trời mà bề mặt Trái Đất nhận được. Pyranometer là một thiết bị đo bức xạ mặt trời. 

• Phương pháp radiometer: Phương pháp này sử dụng radiometer để đo lượng bức xạ từ Trái Đất phát ra vào không gian. Radiometer là một thiết bị đo bức xạ hồng ngoại.

• Phương pháp vệ tinh: Phương pháp này sử dụng vệ tinh để đo lượng bức xạ mặt trời và bức xạ từ Trái Đất phát ra vào không gian. Vệ tinh có thể thu thập dữ liệu từ không gian, từ đó có thể ước tính cân bằng bức xạ. 

Xem thêm:

1. Monkey Apps - Bộ ứng dụng học tập giúp trẻ phát triển toàn diện về tư duy và ngôn ngữ
2. Bức xạ điện từ là gì? Khái niệm, đặc điểm, phân loại và ứng dụng thực tế

Cách chọn phương pháp đo đạc cán cân bức xạ là gì còn phụ thuộc vào mục đích của việc đo đạc. Nếu mục đích là đo đạc cân bằng bức xạ tại một điểm cụ thể trên Trái Đất, thì có thể sử dụng phương pháp nhiệt kế hoặc pyranometer. Nếu mục đích là đo đạc cân bằng bức xạ trên diện rộng, thì có thể sử dụng phương pháp radiometer hoặc vệ tinh.

Như vậy, bài viết này đã giúp bạn giải đáp thắc mắc về cán cân bức xạ là gì một cách đơn giản dễ hiểu nhất. Đồng thời, chúng tôi cũng cung cấp cho bạn các thông tin về công thức tính, vai trò và phương pháp đo lường cán cân bức xạ. Hy vọng những kiến thức trên đây sẽ giúp ích cho bạn. Xin chân thành cảm ơn vì đã theo dõi!