14. Maapallon säteilytasapaino Flashcards
Mitä sähkömagneettinen säteily on? Mihin se jaetaan?
Energiaa voi siirtyä paikasta toiseen myös sähkömagneettisena säteilynä. Se ei vaadi edetäkseen väliainetta, eli pystyy etenemään myös tyhjiössä. Tyhjiöllä tarkoitetaan tilaa, jossa ei ole lainkaan ainetta. Sähkömagnettinen säteily jaetaan seitsemään alalajiin eli säteilylajiin. Niitä ovat gammasäteily, röntgensäteily, ultraviolettisäteily, näkyvä valo, infrapunasäteily, mikroaallot ja radioaallot. Eri säteilylajit eroavat toisistaan aallonpituuksiltaan, ja siten energialtaan.
Mitä eroa on ionisoivilla ja ionisoimattomilla säteilylajeilla?
Ionisoiva säteily on sellaista säteilyä, jolla on niin paljon energiaa, että se pystyy tekemään atomista ionin. Täten se kykenee irrottamaan atomista elektronin tai katkaisemaan kemiallisen sidoksen. Elävässä solussa DNA eli solun perimäaine voi vaurioitua, jonka seurauksena voi syntyä esimerkiksi syöpä.
Kerro ionisoivista säteilylajeista.
Ionisoivaa säteilyä hyödynnetään laajasti esimerkiksi lääketieteessä. Ionisoivia säteilylajeja ovat:
gammasäteily: eniten energiaa omaava säteilylaji, käytetään mm. syöpätautien hoidossa eli sädehoidossa.
röntgensäteily: pystyy läpäisemään pehmytkudoksen, mutta absorboituu luuhun -> ominaisuutta hyödynnetään lääketieteen kuvantamismenetelmissä
ultraviolettisäteily: ruskettaa ihoa, mutta aiheuttaa myös syöpää. Hyödynnetään esimerkiksi hammaspaikkojen kovettamisessa.
Kerro ionisoimattomista sätelylajeista.
Ionisoimatonta säteilyä hyödynnetään esimerkiksi puhelimissa ja mikroaaltouunissa. Ionisoimattomia säteilylajeja ovat:
näkyvä valo: ihminen voi nähdä, eri aallonpituudet aistitaan ei väreinä, hyödynettään esimerkiksi valokuvauksessa ja valaistuksessa
infrapunasäteily: aistitaan lämmön tunteena, hyödynnetään esimerkiksi lämpökameroissa ja kaukosäätimissä
mikroaallot: mikroaaltouunin toiminta perustuu, hyödynnetään tutkissa ja puhelinverkossa
radioaallot: hyödynnetään viestinnässä, esimerkiksi TV- ja radiolähetysten välittämisessä
Mitä tarkoitetaan lämpöliikkeellä ja lämpösäteilyllä? Mitkä asiat vaikuttavat niiden suuruuteen?
Lämpöliikkeellä tarkoitetaan aineen rakenneosasten liikettä. Kappaleessa on sitä enemmän lämpöliikettä, mitä korkeampi lämpötila sillä on. Kappaleen lämpötila vaikuttaa myös sen lähettämän lämpösäteilyn määrään. Jokainen kappale lähettää ympäristöönsä lämpösäteilyä, mutta sen määrä ja energia, siten myös aallonpituus, riippuvat kappaleen lämpötilasta.
Esimerkiksi raudan kuumennus (punainen hehku 460 astetta).
Avaruuden säteilyenergia; Aurinko, tähdet, Maa.
Auringon pintalämpötila on noin 5800 K ja se säteilee lämpösäteilyn lisäksi pääosin näkyvää valoa. Avaruudesta katsottuna Aurinko näyttää lähinnä valkoiselta. Aurinkoa kuumempien tähtien lähettämällä säteilyllä on keskimäärin enemmän energiaa, jonka seurauksena sen aallonpituus on myös lyhyempi. Tämän takia tähdet näyttävät sinertäviltä.
Aurinkoa viileämmät tähdet näyttävät samasta syystä puolestaan punaisilta.
Muut taivaankappaleet, kuten Kuu ja Maa lähettävät pääosin infrapunasäteilyä ympäristöön.
Mitä tarkoitetaan lämpötasapainolla?
Ihmiskeho ja huoneenlämmön esineet lähettävät infrapunasäteilyä. Ympäristöään läpimämpi kappale säteilee energiaa enemmän ympäristöön kuin vastaanottaa sitä, ja sen seurauksena jäähtyy. Lämpötasapainossa kappaleen ympäristöön lähettämä säteilyenergian määrä on sama, kuin mitä se vastaanottaa ympäristöltä.
Lämpöä siirtyy myös johtamalla ja kuljettumalla.
Mitä Auringon lähettämälle sähkömagneettiselle säteilylle tapahtuu Maassa?
Osa Auringosta tulevasta sähkömagneettisesta säteilystä pääsee Maan ilmakehän läpi, jolloin ilmakehän kaasut, hiukkaset ja pilvet sirottavat tai absorboivat sitä. Maanpinnalle päässeestä säteilystä osa heijastuu takaisin avaruuteen ja osa säteilystä absorboituu maanpintaan -> suurin osa energiasta veden haihduttamiseen ja maan+vesistöjen pintakerrosten ja alailmakehän lämmittämiseen.
Maapallo on lämpötasapainossa. Maapallo vastaanottaa siis valtavan määrän energiaa koko ajan Auringon säteilynä ja poistaa sitä puolestaan säteilemällä itse infrapunasäteilyä, josta osa kuitenkin absorboituu Maan ilmakehän kaasuihin, kuten vesihöyryyn ja hiilidioksidiin.
Ilmakehän vaikutus Auringon lähettämään säteilyyn.
Maailmankuva lajeni, kun ymmärrettiin avaruuden kohteiden säteilevän muitakin aallonpituuksia kuin näkyvää valoa. Tähtitaivasta oli ennen tätä havainnoitu vuosituhansien ajan lähinnä näkyvän valon aallonpituuksilla.
Vain osa avaruudesta tulevasta sähkömagneettisestä säteilystä pääsee Maan pinnalle, sillä ilmakehä absorboi itseensä gamma- ja röntgensäteilyn, sekä osan infrapuna- ja UV-säteilystä. Ilmakehä estää siten haitallisen säteilyn pääsyn Maahan ja suojelee siten elämää maapallolla.
Mitä tarkoittaa kasvihuoneilmiö? Mistä se johtuu?
Kasvihuoneilmiössä ilmakehän kasvihuonekaasut, kuten hiilidioksidi ja vesihöyry, absorboivat Maan avaruuteen lähettämää infrapunasäteilyä itseensä ja lämmittävät siten alailmakehää. Kasvihuoneilmiö on maapallon elämän kannalta välttämätön ilmiö, sillä sen ansiosta keskilämpötila on 33 astetta lämpimämpi.
Kasvihuonekaasujen molekyylit sisältävät vähintään kolme atomia, jonka takia säteilyn energia voi saada ne värähtelemään monella tavalla. Värähtelyyn tarvittavan energian suuruus on infrapunasäteilyn luokkaa, jonka vuoksi juuri sitä absorboituu ja lämpöliike lisääntyy.
