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RADIAZIONE SOLARE

- il flusso radiativo dipende dall’altitudine (spessore atmosfera)… ma in che modo?

- le caratteristiche dell’atmosfera modificano il flusso radiativo (effetto serra)

Perché?

Radiazione - effetti sulle piante:- effetti termici- fotosintesi- fotomorfogenesi- mutagenesi

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Natura della radiazione

… Newton pensava che la luce fosse costituita da “corpuscoli” (e aveva ragione!!). Oggi si sa che la luce è costituita da particelle. La luce è come una pioggia fatta di tante gocce chiamate FOTONI e quando è di uno stesso colore le gocce hanno la stessa dimensione… Ripeto: la luce si presenta sotto forma di particelle. Tutti i comportamenti della luce (che si propaga in linea retta, che si piega quando entra nell’acqua, che puo’ essere focalizzata con una lente, ecc) possono essere spiegati se si considera la sua natura corpuscolare.R. Feynman QED Adelphi (1989)

Quanta energia un fotone?

E= hc/

h = Costante di Plank 6.63 10-34 J sc = velocità della luce 3 108 m s-1

= lunghezza d’onda (c/ = = frequenza)

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The Electromagnetic Spectrum

Figure 2.5 Figure 2.6

• Shorter wavelengths have higher energy

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Spettro elettromagnetico

UV 10-400 nm (C_B_A)

Da Jones, 1992

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Che spettro di emissione hanno il sole e gli altri corpi?

Le transizioni energetiche coinvolte nell’emissione e nell’assorbimento sono le stesse (direzione opposta). Quindi gli spettri di assorbimento sono anche quelli di emissione

= assorbanza di un corpo: frazione di Rad Inc di una certa che è assorbita

= emissività: frazione che puo’ essere emessa a certa del massimo possibile a quella determinata T

Massima emissività = CORPO NERO = 1 a tutte le

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Emissione del sole (Planck distribution)

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Figure 2.7

Emissione SOLE e TERRA

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Lo spettro di emissione (=1) varia con la temp. del corpo

Scala logaritmica

m=2897/T

Legge Wien

mol m-2 s-1

40% tot

Da Jones, 1992

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Quanta energia emette un corpo?

Legge Stefan-Boltzmann

Energia emessa per unità tempo e unità superficie

Qe = flusso radiante (W)e = flusso netto per unità superficie = Flusso radiativo netto W m-2) Ie = flusso incidente per unità superficie = Irradianza (contrario: emittanza) W m-2) Es: assorb = I * W m-2)

= emissività; = cost S.B. (5.76 10-8 W m-2 K-4); T = temp. ass. K

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Abbiamo detto che la radiazione al suolo dipende da:

- inclinazione raggi

- spessore atmosfera

Adesso… quantifichiamo

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Legge del coseno di Lambert

Grafico 2,3 jones

Da Jones, 1992

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Attenuazione della radiazione

Es: effetto spessore dell’atmosfera

LEGGE DI BEER

Flusso livello lFlusso livello 0Cost. solare=1370 W m-2

distanza

Coeff. estinz

luce monocromatica mezzo omogeneo

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Beer + Lambert per la stima della radiazione diretta al suolo

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Trasmittanza atmosfera e massa ottica.

Graf Jones 2,6

m = (P/P0)/sin m=massa ottica dell’aria

P=898 hPa

Da Jones, 1992

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Cost solareTrasmittanza atmosfera 0.75 (tab)

Stima irradianza diretta al suolo

radiazione diffusa 10-30 % (nel caso spec. 22%!)

1370*(0.61*0.52)=434

0.52 0,61 434

m

31 1.72

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Radiazione misurate… dai vostri colleghi 2005

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Contributo dei diversi componenti atmosfera

Da Jones, 1992

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Assorbimento radiazione: onde frequenza intermedia

da Frova 2001

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Radiazione diretta e diffusa

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Bilancio energetico Annuale planetario

Costante solare1370 W m-2

±3.5%Esterno atmosfera

Bilancio annuo=0Superficie del suolo

stratosfera

Da Chapin, 2003

4919

troposfera

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