4. Зрачење у атмосфери и физиолошки процеси у биљкама (2)

Transcript

1 Зрачење у атмосфери и физиолошки процеси у биљкама (2)

2 4.1 Основни појмови o зрачењу 4.2 Начини преношења енергије у природи Провођење (кондукција) пренос топлоте кроз чврста тела Конвекција (мешање) пренос топлоте струјањем воде или ваздуха (флуиди) Зрачење (радијација) пренос топлоте електромагнетним зрачењем Провођење Конвекција Зрачење

3 Провођење (кондукција) 4.2 Провођење (кондукција) топлоте или термална кондукција је спонтани пренос топлотне енергије кроз материју, из подручја више температуре у подручје ниже температуре, и због тога делује у сврху изједначавања температурних разлика.

4 Конвекција (мешање) 4.3 Пренос топлоте или масе конвекцијом је појава до које долази када флуид размењује топлоту (масу) унутар самог себе, простим мешањем (конвекцијом) материје. Овај процес одвија се под условом да постоји разлика у температури (или густини ако се преноси маса) унутар самог флуида. Уколико се, на пример, суд са водом загрева одоздо, доњи слојеви воде, услед загревања, постају специфично лакши и струје навише, а горњи хладнији слојеви падају на дно суда.

5 Зрачење (радијација) 4.4 Зрачење је процес у коме енергетске честице или енергетски таласи путују кроз вакуум, или кроз материју, која није неопходна за њихово простирање. Таласи самог медијума, као што су водени или звучни таласи, обично се не сматрају зрачењем у овом смислу. Електромагнетско зрачење представља простирање таласа. Електромагнетско зрачење има електричне и магнетске компоненте поља која осцилују нормално једно на друго и у правцу простирања енергије. Простирање електромагнетских таласа. Вектори јачине електричног поља (црвено) и магнетске индукције (плаво) су нормални један на други, као и на смер простирања таласа. E = E 0 sin(ωt) Е вектор јачине електомагнетног поља Е 0 вектор јачине електомагнетног поља у вакууму ω фреквенција електромагнетног зрачења

6 Таласна дужина, брзина и фреквенција таласа 4.5 λ таласна дужина c брзина простирања таласa ν фреквенција λ ν = c Фотон Електромагнетно зрачење које се понаша као честица. Најмањи износ електромагнетног зрачења Енергија фотона E=hν h = 6,62 x Js -1 Таласна дужина фотона λ = c /ν

7 Спектар електромагнетског зрачења 4.6 Електромагнетско зрачење се класификује у типове према фреквентном опсегу таласа, а ти типови су (по растућој фреквенцији): радио-таласи, микроталаси, терахерцно зрачење, инфрацрвено зрачење, видљива светлост, ултраљубичасто зрачење, икс зраци и гама зраци. Од тога, радио таласи имају најдуже таласне дужине (најнижа енергија), а гама зраци имају најкраће таласне дужине и стога највишу енергију. Мали опсег фреквенција, који се назива видљиви спектар или светлост, осећају очи различитих организама. Зрачења у систему земља - атмосфера Сунчево зрачење (видљиво - краткоталасно) Земљино израчивање (инфрацрвено дуготаласно) Противзрачење атмосфере (инфрацрвено дуготаласно)

8 4.7 Спектар електромагнетског зрачења Извор:

9 4.2 Зрачење у атмосфери 4.8 Зрачење је преношење енергије посредством електромагнетских таласа. Спектар електромагнетског зрачења се може, с обзиром на вредности таласних дужина, поделити на две области и то: краткоталасно зрачење са таласним дужинама мањим од 3 µm и дуготаласно зрачење са таласним дужинама већим од 3 µm. Краткоталасно зрачење укључује у себи три подобласти: ултраљубичасто зрачење (0,20 µm - 0,40 µm), видљиво зрачење или светлост (0,40 µm - 0,76 µm) и инфрацрвено зрачење (0,76 µm - 3,0 µm). Уобичајено је да се износ овако пренесене енергије описује преко интензитета зрачења Интезитет зрачења представља количину енергије (Ј) која у јединици времена (1 s) падне на јединичну површину (1 m 2 ) нормално постављену на правац простирања зрачења, јединица интензитета зрчења је Ј m -2 s -1 или W m -2. Директно Сунчево зрачење је електромагнетско зрачење, израчено од стране Сунца, које без расејавања (директно) доспева на Земљину површину. Услед великог растојања између Земље и Сунца директно Сунчево зрачење се може сматрати снопом паралелних зрака

10 Соларна константа S 0, је интензитет директног Сунчевог зрачења на горњој граници атмосфере. Према мерењима која се наводе у раду од Меккракена (McCracken, 1985) вредност соларне константе износи 1368,31 W m -2 при међусобном растојању Земље и Сунца од m 4.9 Дифузно зрачење представља онај део Сунчевог зрачења који доспева на хоризонталну површину после расејавања у атмосфери и његовог одбијања од облачних честица, прашине, снежних кристала и других примеса. У састав дифузног зрачења улази, такође, и зрачење одбијено разним предметима који се налазе изнад региструјућег инструмента. Интензитет дифузног зрачења D, се изражава у истим јединицама као и интензитет директног Сунчевог зрачења Глобално зрачење је укупно Сунчево зрачење које доспева на хоризонталну површину, а његов интензитет G је једнак збиру интензитета вертикалне компоненте директног Сунчевог зрачења (S) и дифузног зрачења G = S + D

11 4.10 Активан апсорпциони слој је слој у ком се практично, са изузетком рефлектованог зрачења, апсорбује целокупан износ зрачења. На пример, за дуготаласно зрачење активан апсорпциони слој су површински слој земљишта, снега и воде дебљине, реда величине, 1 mm. За краткоталасно зрачење то су: слој песка, до неколико милиметара, снег, до неколико центиметара, вода до неколико метара или десетина метара итд. Вегетациони покривач представља активан апсорпциони слој како за краткоталасно тако и за дуготаласно зрачење. Фотосинтетски активно зрачење је део краткоталасног Сунчевог зрачења, у опсегу 380 m nm које биљке користе у процесу фотосинтезе. Рефлектовано зрачење (R) је део глобалног зрачења који се одбија од активног апсорпционог слоја, а потом враћа у атмосферу. Албедо (А)

12 4.11

13 4.12

14 4.3 Зрачење и фотосинтеза 4.13 Фотосинтеза (из грчког φώτο- [фотос], "светлост" и σύνθεσις [синтесис], "спајање с нечим") је процес претварања светлосне енергије у хемијску и њено похрањивање у виду молекула шећера. Процес фотосинтезе се одиграва у биљкама, и у неким бактеријама и алгама, које у својим ћелијама имају хлорофил. За процес фотосинтезе биљкама је неопходан угљен-диоксид, вода и светлосна енергија. Процес се одвија у хлоропластима, малим органелама у цитоплазми биљних ћелија које садрже зелени пигмент звани хлорофил. Фотосинтеза се највећим делом одвија у листовима биљака, а веома мало или никако у другим деловима биљке (стаблу, корену и др.)