2.3 Stralingsbalans

• Natuur, Leven en Technologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Stralingsbalans

V5 NLT - Summer in the City

Wat als de zon er niet zou zijn?

De zon zorgt ervoor dat onze aarde bewoonbaar is. Met haar stralingsenergie houdt ze ons lekker warm. 

Om te weten hoeveel energie de zon ons aardoppervlak bereikt, moeten we eerst weten hoeveel energie de atmosfeer bereikt.

Zonneconstante

De zonneconstante is de gemiddelde intensiteit van het zonlicht net buiten onze atmosfeer. 

let erop welke A er bedoeld wordt!!!

I​zon​​=​A​bol​​​​P​zon​​​​

Stralingswet van Stefan-Boltzman

Berekenen hoeveel energie de zon elke seconde uitstraalt.

P=A⋅σ⋅T​4​​

Stralingswet van Stefan-Boltzmann

Twee sterren hebben hetzelfde vermogen (zenden evenveel energie uit). De temperatuur van ster B is 2x zo hoog als die van ster A. Wat kunnen we zeggen over de oppervlakte van ster B?

Geef je antwoord in de volgende slide.

P​bron​​=A⋅σ⋅T​4​​

Twee sterren hebben hetzelfde vermogen (zenden evenveel energie uit). De temperatuur van ster B is 2x zo hoog als die van ster A.
Wat kunnen we zeggen over de oppervlakte van ster B?

Kleur en temperatuur

Hoe heter het vuur, hoe blauwer de vlam...... 'Koude' voorwerpen zenden ook straling uit.

Wet van Wien:

De planckkrommes schuiven naar links als de temperatuur toeneemt. Hierbij verschuift ook de piek. Dit is de golflengte met de grootste stralingsintensiteit. Dit is met een stippellijn aangegeven in het figuur op de vorige slide. De plaats van de piek wordt berekend met de verschuivingswet van Wien:

Langgolvige straling: weinig energie, de piek ligt bij een maximale golflengte rond 10 000 nm

Kortgolvige straling: veel energie, de piek ligt bij een maximale golflengte rond 500 nm

de grens tussen lang- en kortgolvige straling is 3000 nm

Maak keuzeopdracht 2 C:
vuurtje stoken

Elektromagnetisch spectrum

1. Fotonen hebben eigenschappen van deeltjes en van golven

2. Elk foton bevat energie (Joule)

3. Hoe hoger de frequentie (hoe blauwer) is, hoe meer energie het foton bevat.

Klimaat en weer

1. Zichtbaar licht
   
   
2. Infraroodstraling (IR)
   wordt uitgezonden door ieder voorwerp
   
   
3. Ultravioletstraling (UV)

Stralingsevenwicht

Alle geabsorbeerde stralingsenergie moet worden
afgestaan via stralingsemissie. 

Zwart voorwerp: absorbeerd alle straling

Zwarte straler: moet vanwege het evenwicht alle
straling weer uitzenden en is dus helemaal niet zwart (!)

In de natuurkunde is een zwarte straler is een voorwerp dat perfect zwart is. Alle straling die op dit voorwerp valt, wordt geabsorbeerd. Doordat het alle straling absorbeert, stijgt de temperatuur en gaat het zelf straling uitzenden. Als een zwarte straler evenveel straling absorbeert als uitzendt, heeft het een constante temperatuur. Zwarte stralers zijn theoretische modellen, maar benaderen de werkelijkheid vaak goed.

t + r + a = 1

Zonneconstante

De zonneconstante is de gemiddelde intensiteit van het zonlicht net buiten onze atmosfeer. 

Ongeveer de helft daarvan bereikt Nederland. 

1. toestand atmosfeer
2. zonshoogte
   hoek zonnestralen met aardoppervlak
   - tijdstip dag
   - dag vh jaar
   - locatie op aarde (breedtegraad)

Huiswerk

Maak nu opdracht 2 tm 4. Doe dit in word. De verzameling van gemaakte opgaven lever je later in in teams. 

Instralingshoek

Op de breedtegraad waar de zonnestralen recht op de aarde invallen is de invalshoek van het zonlicht 90 graden. 

De invalshoek van het zonlicht neemt één op één af met het verschil in breedtegraad ten opzichte van de breedtegraad waar de invalshoek 90 graden is. 

Straling in de atmosfeer

1. directe straling: de straling die rechtstreeks het aardoppervlak bereikt
2. diffuse straling: weerkaatste straling die het aardoppervlak alsnog bereikt
3. verstrooiing: als straling door lucht en stof in de atmosfeer wordt weerkaatst

reflectie vindt plaats door het aardoppervlak, maar ook door bijvoorbeeld wolken.

absorptie vindt plaats door het aardoppervlak, maar ook door bijvoorbeeld wolken.

verstrooiing

reflectie

reflectie

absorptie

absorptie

diffuse straling

directie straling

Huiswerk

Maak opdracht 5 en 7. Doe dit in word. De verzameling van gemaakte opgaven lever je later in in teams. 

(de verwijzing in opdracht 7 moet 'opdracht 6' zijn)