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温度(K)
图1.1典型的温度和压力资料。根据1976年美国标准大气。
温度(K)
图1.1典型的温度和压力资料。根据1976年美国标准大气。
辐射到达地面。角色啊,在吸收这些光子是至关重要的,因为250纳米波长的光子~ 5电动汽车的能量,足以打破化学键在DNA或以其他方式干扰生物过程(2 ^ 4),
幸运的是地球上的各种生命形式,啊,有一个惊人的能力吸收辐射的波长在200到300纳米之间。在其最大在250 nm,吸收截面啊,1.15 x 10”cm2,跌至3.4 x 10 19 cm2 300海里(见DeMore et al。[5],表7)。了解如何有效的操作系统是作为吸收剂,我们可以估计传输的辐射通过一个典型的常压塔使用Lambert-Beer指数吸收法:
Tr在哪里传播入射电子束的分数,一个是0的横截面(波长(cm2),和C是03年的总列丰富,这通常是在l () w分子2厘米”。在250 nm,传播-10年50。这是一个非常小的数字,表明,本质上没有250海里辐射事件的氛围使它通过O,浮出水面。在300 nm, O, cross-scction相当小。大约3%的入射电子束表面。
O的研究,已成为一个公共利益的主题,因为它注意到我们社会的废水可能导致逐步降低的量啊,在大气中。反过来,减少会导致增强紫外线辐射在地球表面,这将不利于各种生命形式的表面。大部分的研究在这本书进行详细的目标更好地理解人类的进程影响的丰富啊,。早期历史的研究(),,看到那些时光[71多布森(6 | Nicolet。
啊,也是一个重要组成部分的大气,更少的政治性原因。其中之一是角色啊,在平流层的能量平衡。正如上面所讨论的,啊,是一个令人惊讶的紫外光子的吸收器。此外,O,附近也在红外吸收强烈,尤其是下午9.6 [8]。这吸收太阳能和红外辐射治疗平流层,的主要原因之一,是平流层的温度随高度增加。
一年一度的和全球的意思是,平流层大约是辐射平衡。太阳能和红外辐射的吸收啊,超过了发射的红外辐射啊,约15 W m 2。因此,O,平流层的净热量来源。平流层的净加热平衡的净红外冷却有限公司和H . o [9]。
平流层的啊,也会造成净troposphere-surface系统的加热。太阳能吸收通过平流层0;减少的输入ios版雷竞技官网入口 troposphere-surface系统由7 W m \向下红外发射天价啊,,另一方面,温暖troposphere-surface系统2 W m增强红外发射从平流层有限公司和H,由于高平流层对流层温度变暖表面系统7 W m的净效应是气候变暖troposphere-surface系统2 Wm2 [9]。消耗平流层O,因此倾向于冷却表面[10],虽然确切的大小和符号的影响依赖于高度啊,改变[11]。
啊,确实是一个重要的分子在同温层。因为它在很多方面发挥作用的平流层,理解啊,需要的集成视图的动态的发展,化学和辐射过程的平流层。这种观点桥梁传统的化学和物理学科,并广泛的象征思维的必要性为了理解地球面临的问题。
1.1理想气体定律
之前谈论0„lei我们首先讨论理想气体定律,与压力,密度、温度和:
压力在平流层的研究中,通常是用百帕斯卡(hPa)或毫巴(mb),这是等价的单位,例如1 hPa = 1 mb。压力也偶尔表达托(1托= 1.3332 hPa)。当使用理想气体定律,然而,压力必须通常被转换成米帕斯卡(Pa;1 Pa = hPa = 1公斤0.01米2)。温度总是在K (K)表示。决定密度的形式使用的常数。如果常数是通用气体常数(R = 8.31 J mol1 K”)的密度是摩尔每立方米(摩尔“m”)。如果常数干燥的空气气体常数(R = 287 J公斤1 K ')的密度是千克每立方米(公斤米”)。最后,如果常数是玻尔兹曼常数(k = 1.38 x 10的23 J分子1 k),那么分子的密度是每立方meter-also数密度。它应该是显而易见的,它是至关重要的,以确保单位的方程是一致的。未能这样做会导致好几个数量级的错误,导致你在你的同事面前显得愚蠢。相信我。
最常见的用于平流层研究数密度,密度几乎总是与单位的分子每立方厘米。如果压力中使用理想气体定律是气体的分压,然后密度决定将特定气体的密度。的数密度组成X (X = 02, N >, 11日0,等等)通常是表示(X)。如果总压强是使用理想气体定律,然后总数密度,表示[M],是确定的。我们还将使用化学方程式中的M标志是指“任何分子”,不考虑其元素组成。在实践中,这意味着M指N2和02。一个有用的快捷方式计算数密度是压强P X在百帕斯卡的分压和温度T开尔文。如果P是总压强,然后总数密度计算[M]。注意个人的数密度的总和组件的气氛必须和密度正好总数作为分压之和必须和总压强。
另一个有用的方式表达的丰度组成的体积混合比(VMR)。从概念上讲,组成的VMR X是在给定的体积分数的分子X数学,VMR是X的数密度比密度总数:[Xj / IMJ。VMRs无因次压力=常数x密度温度
而且从不超过我。因为VMR通常是小,通常是乘以10 h, 10”,或1(12)来获得ppm(ppmv),十亿分之几按体积(ppbv),或兆分之分别由体积(pptv)。例如,VMR 5 x 10 6或5 ppmv O,意味着5每1 x10”(或每200000)样品中分子是一个O,分子。最后,VMRs之和的成分的空气质量必须等于1。
为什么VMR有用吗?假设X的数密度在一个空气包裹在P0压力和温度T [X]„„。现在,假设空气包裹在大气中移动到一个新的位置的温度和压力变化和T1KV。根据波义耳定律和查尔斯的法律,X的数密度的变化
现在考虑VMR。最初的混合比X = [XJu / lM],,, (MJ„初始密度总数。在新的温度和压力(VMR X |股价/ |毫升„电子战,在[X |, lv在方程1.4和给出
结合方程(1.4)和(1.5),VMR的新位置
因此,虽然组成的数密度变化当温度或压力在一个空气质量变化,VMR不。换句话说,VMR是守恒的压力或温度的变化的一个包裹。这个属性使VMR有用。应该注意的是,还可以定义一个质量混合比(见问题4的最后一章),但这是在平流层的研究中很少使用。
1.2臭氧形态
图1.2显示了轮廓的数密度和VMR O,在1我-tude-height飞机。啊,两数密度达到最大值(4.6厘米x 1012分子在-25公里)和VMR在-32公里)(10 ppmv赤道。作为一个远离赤道,数密度峰值移动到低海拔地区,但是
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