Weerkunde - Hoofdstuk 3: Energiebalans en temperatuur

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 3

Weerkunde - Hoofdstuk 3

Bijeenkomst 2 | 2023-2024
Vakdidactiek | Voltijd & deeltijd
Jelle Jagtenberg | Anne Hazenberg

Leerdoelen Hfdst. 3

Kennisdoelen:
Je kent de volgende vakinhoudelijke concepten en bent in staat eenvoudige opgaven te maken over:

- Straling van de zon.

- Verstrooiing, absorptie en reflectie.

- Stralingsbalans en temperatuur.

- Het broeikaseffect.

1. a) De meeste straling van de zon bevat golflengten in het zichtbare deel van het spectrum, met een maximum bij geel licht (ca. 550 nm). Bereken de gemiddelde temperatuur van de zon.

b) De gemiddelde temperatuur van de aarde is 287 K. Bereken de golflengte van de straling die aarde uitzendt.

2. a) Beschrijf in eigen woorden wat met het begrip zonneconstante wordt bedoeld.
b) Waarom neemt de intensiteit van de zonnestraling (het vermogen per m^2) af naar de polen toe?

3. a) Beschrijf deze grafiek in je eigen woorden.
b) Waarom heeft de hemel nooit een groene kleur?
c) Waarom is de hemel niet violet?

4. Het gedeelte dat wordt teruggekaatst heet het albedo en bedraagt voor de aarde als geheel 30%. Verklaar het verschil m.b.v. de tabel.

5. Voor zonlicht in de atmosfeer gaat het dan om verstrooiing aan luchtmoleculen. Rayleighverstrooiing heeft als eigenschap dat kleine golflengten veel sterker worden verstrooid: een factor 16 meer voor een halvering van de golflengte. Verklaar hiermee de kleur van de lucht.

6. Waarom wordt de aarde niet steeds warmer onder invloed van de zon?

7. a) Welke voorwerp zorgt voor het ingestraalde vermogen?
b)Welk voorwerp zorgt voor het uitgestraalde vermogen?

8. a) Hoe bereken je het oppervlak waarmee de aarde (straal R) de zonnestralen loodrecht opvangt?
b) Hoe bereken je het ingestraalde vermogen?

9. a) De uitstraling van de aarde vindt plaats in alle richtingen. Hoe bereken je dit oppervlak?
b) Hoe bereken je het uitgestraalde vermogen?

10. a) Werk Pin = Puit verder uit
b) Neem 𝑒=1 (in het infrarood is dit een redelijke aanname) en schrijf de formule met T voorop (T=…).
c) Bereken de bijpassende temperatuur.

11. Door het broeikaseffect is de temperatuur op aarde ongeveer 30 K hoger. Verklaar dit met de grafiek (zie powerpoint).

12. Leg in eigen woorden uit wat er in de afbeelding wordt weergegeven. (zie ppt)

13. a) De instraling hangt sterk af van de geografische breedte. Op hogere breedten is de instraling veel geringer dan op lagere breedten. Leg uit hoe dit komt.

b) Je zou verwachten dat dit leidt tot een steeds groter temperatuurverschil tussen lage en hoge breedten. Dit is echter niet het geval. Leg uit hoe dit komt.

14. Als we kijken naar het temperatuurverloop in de loop van een etmaal (dit noemen we de dagelijkse gang) dan valt op dat het maximum van de temperatuur niet wordt bereikt op het moment dat de zon op zijn hoogste punt staat maar pas later op de middag. Leg uit hoe dat komt.

Visualisatie van het simpele model

Leerdoelen Hfdst. 3

Kennisdoelen:
Je kent de volgende vakinhoudelijke concepten en bent in staat eenvoudige opgaven te maken over:
- Straling van de zon.
- Verstrooiing, absorptie en reflectie.
- Stralingsbalans en temperatuur.
- Het broeikaseffect.

Reflectie op Hfdst 3.
Waarover ben je tevreden en/of ontevreden?
Waardoor ben je verrast?
Wat heb je geleerd en/of ontdekt