적외선 창

Infrared window
'창' 스펙트럼의 주요 부분으로서 8~14μm 사이에 투명한 전자기 스펙트럼 전송 '창'을 볼 수 있다. '창' 스펙트럼의 파편화된 부분(혹은 '창'의 루브레드 부분이라고 말할 수 있다)도 0.2~5.5μm 사이의 가시 적외선에서 볼 수 있다.

적외선 대기 창은 대기 가스에 의한 지상 열 방사선의 흡수가 상대적으로 적은 적외선 스펙트럼의 영역을 말한다.[1] 창문은 들어오는 태양 복사와 우주로 나가는 IR 사이의 균형을 유지함으로써 대기 온실 효과에 중요한 역할을 한다. 지구 대기에서 이 창문은 수증기 연속체에서 강한 흡수를 하거나 구름에 의해 차단되기 때문에 습도가 높은 때와 장소에서 좁히거나 닫힐 수 있지만 대략 8에서 14 μm 사이의 지역이다. [2][3][4][5][6]5μm에서 시작하는 표면 열 방출에서 스펙트럼의 상당 부분을 차지한다. 주로 수증기 흡수 스펙트럼의 큰 간격이다. 이산화탄소는 긴 파장 끝에서 경계를 설정하는 데 중요한 역할을 한다. 오존은 창문 중앙의 송신을 부분적으로 막는다.

대기 에너지 균형에서 적외선 대기 창문의 중요성은 1928년 조지 심슨에 의해 G에 근거하여 발견되었다. 헥트너의[7] 1918년 실험실에서는 수증기의 흡수 스펙트럼의 틈새에 대한 연구 결과가 나왔다. 요즘, 컴퓨터, 심슨은 그는 근사치;그는 이 일에 대한 필요 요즘 정확한 line-by-line 계산 가능성은 외향적이고 IR방사능 치료:"한 정확한 해답을 얻을 희망이 없지만, 적합한 단순 추측을 함으로써.이다"[8]을 계산하는 것에 대해 글을 쓰고 조심스러운 s입수할 수는 없tu적외선 대기 가스의 분광학으로 인한 사망이 발표되었다.

적외선 대기 창의 메커니즘

그 중요도 순서에 따라 주요 천연 온실가스는 수증기 HO
2
, 이산화탄소 CO
2
, 오존 O
3
, 메탄 CH
4
, 아산화질소 NO이다
2.
이들 중 가장 흔하지 않은 NO
2 농도는 약 400ppb이다.[9]
온실 효과에 기여하는 다른 가스들은 pptV 수준으로 존재한다. 여기에는 클로로플루오로카본스(CFCs)와 하이드로플루오로카본스(HFCs 및 HCFCs)가 포함된다. 아래에서 논의한 바와 같이, 온실 가스만큼 효과적인 주요 이유는 적외선 대기 창에 떨어지는 강한 진동 밴드를 가지고 있기 때문이다. CO
2 의한 IR 흡수 14.7μm는 적외선 대기 창문의 긴 파장 한계치를 약간 더 긴 파장에서 HO
2 회전 전환에 의한 흡수와 함께 설정한다.
대기 IR 창의 짧은 파장 경계는 수증기의 가장 낮은 주파수 진동대에서의 흡수에 의해 설정된다. 창문 한 가운데 9.6μm의 강한 오존층이 있어 온실가스가 강한 역할을 한다. 수증기는 창문을 통해 확장되는 흡수선의 충돌 확대로 인해 연속적으로 흡수된다.[2][3][4][5][6][7][8][10] 국소적으로 매우 높은 습도는 적외선 진동 창을 완전히 차단할 수 있다.

아틀라스 산맥 상공에서 대기 창을 통과한 약 320K의 온도에서 지표면에서 발생한 방출과 주로 대류권에서 약 260K의 온도에서 발생한 비창 방출의 방출이 대기 중에 있음을 아틀라스 산맥[11] 상공에서 계량학적으로 기록한 스펙트럼에 의해 관측된다.

Côte d'Ivoire 상공에서 계량학적으로 기록된 장파 복사[11] 스펙트럼은 약 265K의 온도에서 구름 상단에서 발생하여 대기 창을 통과한 방출과 주로 약 240K의 온도에서 대류권에서 발생한 비창 방출이다. 이는 거의 흡수되지 않은 파장 연속(8~14μm)에서 지구 표면에서 방출되는 방사선이 건조한 대기 중으로 방출되고 구름 꼭대기에 의해 대기를 통해 대부분 무흡수적으로 통과하여 우주로 직접 방출된다는 것을 의미한다. 또한 약 16~14 μm 사이의 원적외선 스펙트럼 라인에 부분적인 윈도우 전송이 있다. 28 μm. 구름은 적외선 방사선의 뛰어난 방출체다. 구름 꼭대기에서 나오는 창문 방사선은 공기 온도가 낮은 고도에서 발생하지만, 그 고도에서 볼 수 있듯이, 위 공기의 수증기 함량은 육해 표면의 공기보다 훨씬 낮다. 게다가 분자용 분자인 수증기 연속 흡수성은 압력 감소에 따라 감소한다.[10] 따라서 구름 위의 수증기는 농도가 낮다는 것 외에도 낮은 고도에서 수증기보다 흡수성이 떨어진다. 결과적으로, 구름 상단의 고도에서 볼 수 있는 유효 창문은 더 개방적이며, 그 결과 구름 상단은 사실상 창문 방사선의 강한 원천이 된다. 즉, 구름은 사실상 작은 정도까지만 창문을 방해한다(43페이지의[12] Ahrens (2009)가 제안한 이것에 대한 다른 의견 참조).

삶의 중요성

적외선 대기 창문이 없다면 지구는 태양계 역사 초기에 그랬듯이 생명체를 부양하기에는 너무 따뜻해지고, 아마도 물을 잃을 정도로 따뜻해질 것이다. 그러므로, 대기 창문의 존재는 지구에서 살 수 있는 행성으로 남아 있는 것에 매우 중요하다.

위협

최근 수십 년 동안 불소와 탄소, 또는 질소 사이의 결합을 함유한 고활성 기체의 개발로 적외선 대기 창문의 존재가 위협받고 있다. 이러한 화합물의 영향은 롤랜드몰리나성층권 오존을 파괴하는 클로로플루오로카본의 능력에 대해 훨씬 더 유명한 논문을 발표한 지 1년 [13]후인 1975년 인도계 미국인 대기과학자 베라브하드란 라마나탄에 의해 처음 발견되었다.

불소와 다른 가벼운 비금속 사이의 결합의 "스트레칭 주파수"는 탄소, 질소 또는 유황 이외의 비금속들의 불소가 가수분해로 인해 수명이 짧지만 [14]항상 대기 창에서의 강한 흡수가 그러한 결합을 포함하는 화합물의 특성이 될 것이다. 이 흡수는 불소 원자의 극한 전기성으로 인해 극성이 높기 때문에 강화된다. 다른 할로겐과의 결합은 훨씬 강하지는 않지만 대기 창에서도 흡수된다.[14]

더욱이 그러한 화합물들이 많은 산업적 목적을 위해 매우 가치 있게 만드는 비활성적인 성질은 그것들이 지구의 낮은 대기의 자연적인 순환에서 분리될 수 없다는 것을 의미한다. 극도로 작은 천연 자원 황산이나 탄산염 광물과 후속 형석 반응의 방사능 산화의 수단들에 의해 만들어지유황 hexafluoride,[15]에 대한 모든 perfluorocarbons 및 0.01ppt에 대해 40ppt의 대기 농도 가스 제거를 통해지만 중간층과 uppe에서 유일한 자연스러운 천장은via 광분해 생산한다.rs트라토스피어[16] 예를 들어 과불화탄소(CF
4
, CF
2

6
, CF
3

8
)는 2,650,000년 동안 대기 중에 머무를 수 있는 것으로 추정된다.[17]

이것은 그러한 화합물들이 엄청난 지구 온난화 잠재력을 가지고 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 1킬로그램의 육불화 유황은 100년 동안 23톤의 이산화탄소를 따뜻하게 할 것이다. 과불화탄소는 이 점에서 유사하며, 심지어 탄소 테트라클로라이드(CCL
4
)도 이산화탄소에 비해 1800의 지구온난화 잠재력을 가지고 있다.
이 화합물들은 대체 물질을 찾기 위한 지속적인 노력과 함께 여전히 매우 문제가 많다.

참고 항목

참조

  1. ^ "American Meteorological Society Meteorology Glossary".
  2. ^ Jump up to: a b Paltridge, G.W.; Platt, C.M.R. (1976). Radiative Processes in Meteorology and Climatology. Elsevier. pp. 139–140, 144–7, 161–4. ISBN 0-444-41444-4.
  3. ^ Jump up to: a b Goody, R.M.; Yung, Y.L. (1989). Atmospheric Radiation. Theoretical Basis (2nd ed.). Oxford University Press. pp. 201–4. ISBN 0-19-505134-3.
  4. ^ Jump up to: a b Liou, K.N. (2002). An Introduction to Atmospheric Radiation (2nd ed.). Academic. p. 119. ISBN 0-12-451451-0.
  5. ^ Jump up to: a b Stull, R. (2000). Meteorology, for Scientists and Engineers. Delmont CA: Brooks/Cole. p. 402. ISBN 978-0-534-37214-9.
  6. ^ Jump up to: a b Houghton, J.T. (2002). The Physics of Atmospheres (3rd ed.). Cambridge University Press. pp. 50, 208. ISBN 0-521-80456-6.
  7. ^ Jump up to: a b Hettner, G. (1918). "Über das ultrarote Absorptionsspektrum des Wasserdampfes". Annalen der Physik. 4. 55 (6): 476–497 including foldout figure. Bibcode:1918AnP...360..476H. doi:10.1002/andp.19183600603.
  8. ^ Jump up to: a b "Archived copy". Archived from the original on 2008-04-22. Retrieved 2009-06-26.CS1 maint: 제목으로 보관된 복사본(링크) Simpson, G.C. (1928). "Further Studies in Terrestrial Radiation". Memoirs of the Royal Meteorological Society. 3 (21): 1–26.
  9. ^ Blasing, T.J. (2009). "Recent Greenhouse Gas Concentrations". doi:10.3334/CDIAC/atg.032. Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  10. ^ Jump up to: a b Daniel, J.S.; Solomon, S.; Kjaergaard, H.G.; Schofield, D.P. (2004). "Atmospheric water vapour complexes and the continuum". Geophysical Research Letters. 31 (6): L06118. Bibcode:2004GeoRL..31.6118D. doi:10.1029/2003GL018914.
  11. ^ Jump up to: a b Hanel, R.A.; Conrath, B.J.; Kunde, V.G.; Prabhakara, C.; Revah, I.; Salomonson, V.V.; Wolford, G. (1972). "The Nimbus 4 infrared spectroscopy experiment. 1. Calibrated thermal emission spectra". Journal of Geophysical Research. 77 (15): 2629–41. Bibcode:1972JGR....77.2629H. doi:10.1029/JC077i015p02629.
  12. ^ Ahrens, C.D. (2009). Meteorology Today. Belmont CA: Brooks/Cole. ISBN 978-0-495-55573-5.
  13. ^ 라마나단, 베라브하드란; '클로로플루오로카본에 의한 온실 효과: 기후적 영향'; 과학, 제190권, 제4209호(1975년 10월 3일), 페이지 50~52
  14. ^ Jump up to: a b 베라, 파르타 P.; 프란시스코, 요셉 S.와 리, 티모시 J.; '지구온난화의 분자 기원 규명'; 물리 화학 저널 113(2009), 페이지 12694-12699.
  15. ^ Harnisch, J., 그리고 아이젠하우어, A.: '지구의4 자연6 CF와 SF', 지구 물리학 연구서, 제25권(1998), 페이지 2401–2404
  16. ^ 코바흐스, 타마스, 우후 펑, 토테르딜, 안나, 비행기, 존 M.C., 돔스, 산디프, 고메즈-마틴, 후안 카를로스, 스틸러, 가브리엘레 P; 해넬, 플로리안 J.; 크리스토퍼, 포스터, 피어스 M.; 가르시아, 롤란도 R.; 마쉬, 다니엘 R., 치퍼필드; '3차원 모델을 이용한 육불화 유황의 대기 수명과 지구 온난화 잠재력 결정';
  17. ^ 미들리, P.M.과 맥컬로치, A.; 파비안, 피터, 싱, 온카르 N. (편집자)에 있는 산업용 할로겐화탄소의 특성용도 대기 반응성 할로겐 화합물, 제4권, 페이지 134 ISBN 3540640908

책들

외부 링크