Warmtestraling:

 In het kort:

De zon straalt naar de aarde met ongeveer 1367 Watt per vierkante meter. Het meest in de vorm van zichtbaar licht en nabij infrarood.

Een groot deel komt op het aardoppervlak terecht, de rest wordt geabsorbeerd in de atmosfeer.
De aarde zelf warmt hierdoor op.

Alles bij elkaar kan op een zeer heldere dag in de zomer, 10 kWh (36MJ) op een vierkante meter terecht komen.

's Winters is dit natuurlijk veel minder, maximaal 3kWh.

Op enig moment verdwijnt de warmte weer. Anders zou uiteindelijk de aarde oververhit raken.

De energie verdwijnt weer van de aarde met gemiddeld 350-400 Watt per vierkante meter. (afhankelijk van de temperatuur van het oppervlak.)

Het zal duidelijk zijn dat het niet in de vorm van zichtbaar licht is maar in de vorm van warmtestraling.

DAG en NACHT  !!! en OVERAL OP DE WERELD, ook op de Noord- en Zuidpool.

Het is deze warmte/kou die we willen gebruiken.

Het bovenstaande is natuurlijk heel kort door de bocht. Een mooi overzicht is te vinden in dit plaatje.

De effecten van thermische uitstraling kom je overal tegen.

  Grondmist: bij helder weer is er veel uitstraling.
Met name het aardoppervlak, het gras koelt af. De lucht er omheen dus ook.
De lucht komt onder het dauwpunt en er ontstaat mist of dauw. Het gras wordt nat. 
Vaak zie je dit verschijnsel: De auto is 's ochtends nat.
Bij helder weer is er veel uitstraling. De auto koelt af tot onder het dauwpunt.
Hierdoor condenseert het vocht uit de omgeving en dus wordt de auto nat.
Zodra de zon tevoorschijn komt, warmt de lucht op, komt de temperatuur en dus de auto boven het dauwpunt en verdampt het water weer.
  Nat onder de bomen.
Net als bij de auto worden de bladeren van de bomen ook nat als gevolg van de uitstraling bij helder weer. (het heeft niet geregend)
Door de condensatie van het water in de lucht komt er meer water op het blad dan kan blijven plakken.
Hierdoor valt het water op de grond met de natte plekken als gevolg.
In regenwouden gebeurt het dat de bovenste bladeren gaan "regenen" waarna onderliggende bladeren het weer opvangen en verdampen omdat de temperatuur daar weer iets hoger is.
Op de grond gebeurt dan niets. 
  Geen dubbel geïsoleerd glas? Zeker wel: het glas is zo goed geïsoleerd dat de buitenkant niets meer voelt van de temperatuur van de binnenkant. De ramen zelf kunnen afkoelen door uitstraling bij helder weer. Hierbij gebeurt hetzelfde als bij de auto alleen is glas doorzichtig (tenminste dat is de bedoeling). De condens zit dus niet aan de binnenkant van het raam maar aan de buitenkant. Het glas is dus eventjes te goed geïsoleerd.
  En als het winter is, dan gebeurt het ook.
De bloemen op het raam zitten buiten.

Vroeger zaten de bloemen bij enkel glas aan de binnenkant van het raam.
Dat had niets met straling te maken. 
  Het mooiste bewijs dat het bij straling om enorme hoeveelheden energie gaat. Bij een heldere nacht kan er wel 5 cm ijs groeien. Dat vertegenwoordigt een enorme hoeveelheid uitstralingsenergie.  
  De nieuwslezer laat een foto zien van een bevroren paardenbloem als gevolg van de uitstraling. De temperatuur van de lucht was ruim boven het vriespunt. De uitdrukking van de temperatuur op klomphoogte heeft dus te maken met  de uitstraling en ter plekke weinig luchtbeweging (wind). 
  Op de twee infrarood foto's links is te zien dat de temperatuur van de atmosfeer lager is dan 40 graden onder nul. Op de rechtse foto is bewolking te zien die duidelijk een hogere temperatuur heeft.
De IR camera kan niet lager meten dan - 40°C.

hoeveel is de instraling per vierkante meter?
dit is P = c x ɛ x T
c = constante van Boltzman = 5,67 x 10-8
ɛ = de emissiviteit tussen 0 en 1    0 is een reflector , 1 is een goede straler
T = de absolute temperatuur  = temperatuur in °C + 273,15

De koeling door straling is het evenwicht van instraling en uitstraling. 
Bij helder weer is de instraling heel laag:
T is minder dan 200  ( < -70°C)
De balans slaat dan sterk over naar uitstraling.

 
hoeveel is de instraling per vierkante meter?
dit is P = c x ɛ x T
c = constante van Boltzman = 5,67 x 10-8
ɛ = de emissiviteit tussen 0 en 1    0 is een reflector , 1 is een goede straler
 
T = de absolute temperatuur  = temperatuur in °C + 273,15





Rijp op de bomen. Wellicht de mooiste foto:
Door uitstraling worden de bomen en planten koud, kouder dan de omgeving.
Het vocht vormt direct rijp op de koudste plek.
Het zandpad is nog relatief warm door de grote thermische massa en daarom vormt zich daar geen rijp.
Deze situatie komt gemiddeld minder dan een keer per jaar voor.

De condities zijn dan redelijk bijzonder:
Een voorgaande dag moet redelijk vochtig geweest zijn met temperaturen rond het vriespunt, dan moet er een heldere nacht zijn met weinig wind.
De temperatuur zal dan zakken tot wel 10 graden onder nul, de rijp kan aangroeien.

(click op plaatje voor grote foto)

Vierhouten, Gelderland

Home