Strålning

Strålning (även radiation) är överföring av energi i form av vågor eller partiklar. Det finns tre former av strålning:

• Elektromagnetisk strålning består av vågor av ett elektriskt fält och ett magnetiskt fält. Exempel är synligt ljus, mikrovågsstrålning, infraröd strålning, röntgenstrålning och gammastrålning.
• Partikelstrålning är strålning av partiklar. Exempel är alfastrålning, betastrålning och neutronstrålning.
• Gravitationsstrålning är krusningar i krökningen av rumstiden som från källan utbreder sig som vågor. Foton är det elektromagnetiska fältets minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning.

Elektromagnetisk strålning

Elektromagnetisk strålning är strålning i form av vågor, som består av ett elektriskt fält och ett magnetiskt fält. Exempel på elektromagnetisk strålning av olika våglängd är synligt ljus, mikrovågsstrålning, infraröd strålning, röntgenstrålning och gammastrålning.

Elektromagnetiska strålningen har olika frekvenser, eller våglängder. De kan indelas i

• Radiovågor (våglängderna kan vara kilometerlånga)
• Mikrovågor
• Infrarött ljus
• Synligt ljus
• Ultraviolett ljus
• Röntgenstrålning
• Gammastrålning (pikometerlånga våglängder)

Foton är det elektromagnetiska fältets energikvantum, den minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning.

Vissa observationer förstås bäst om ljuset uppfattas som en vågrörelse, och andra om ljuset uppfattas som en partikelström.

Det är den elektromagnetiska strålningen som är av intresse för klimatet.

Termisk strålning

Termisk strålning, värmestrålning, är den elektromagnetiska strålning, som en kropp emitterar p.g.a. sin
temperatur.

Elektromagnetisk strålning uppstår när en laddning, dvs ett elektriskt och magnetiskt fält, rör sig. Vid långsammare svängning (frekvens) strålar värme, vid snabbare svängning strålar ljus. Det som inte har en laddning avger heller inte någon strålning.

I en kropp svänger atomerna runt sina jämviktslägen genom förskjutningar mellan atomkärnan (positivt laddad) och omgivande elektroner (negativt laddade). Svängningen skapar elektromagnetiskt fält i kroppen. (Enligt Maxwells ekvationer )

När en kropp uppvärms svänger det elektromagnetiska fältet snabbare och får större amplitud. Fältet sprids inom kroppen. När det når ytan fortsätter det ut i omgivningen. Kroppen avger då värmestrålning. Det är alltså atomernas vibration i materialet som skapar värmestrålningen.

Atmos Ucla Edu

Stefan-Boltzmans lag säger att utstrålningen från en kropp är proportionell mot temperaturen upphöjt till 4 (T*T*T*T).

S= e*k*T^4
S är utstrålad effekt
k är en konstant
e är emissivitet (värde mellan 0 och 1)
T är temperaturen

Stefan Boltzmanns lag i dess grundform gäller för hur strålningen ser ut vid jämvikt i ett ihåligt utrymme. Max Planck räknade ut spektralfördelningen, d.v.s. intensiteten för varje våglängd.

Det finns ingen teori som säger att värmestrålningen inne i ett material ska vara samma som värmestrålningen i en ihålig låda. Det är inte säkert att strålningen inne i ett material är proportionellt mot temperaturen upphöjt till 4. Det kan mycket väl finnas andra komponenter som är proportionella mot temperaturen upphöjt till ett, två eller tre.

Idag "hanterar" man detta genom att säga att emissiviteten, dvs hur mycket av inkommande strålning som reflekteras, kan variera beroende på material, våglängd och temperatur. Man har helt enkelt skaffat en godtycklig korrektionsfaktor.

Det fungerar inte att göra så om man har fel temperaturberoende (utstrålningen bara beror av temperaturen upphöjt till 4). Om temperaturberoendet är fel så kommer man att få fel resultat för utstrålningen när man använder Stefan Boltzmanns lag.

Röntgenstrålning

Röntgenstrålning är en typ av fotonstrålning, det vill säga joniserande elektromagnetisk strålning med kort våglängd (cirka 0,01-10 nm) och höga fotonenergier (100 eV - 100 keV).

De kortare våglängderna förmår tränga igenom en människokropp, bättre genom vävnad än genom ben, vilket gör denna strålning lämplig att använda inom till exempel sjukvården för röntgenundersökningar.

Partikelstrålning

Partikelstrålning är en form av joniserande strålning som har massa och består av ett flöde av antingen atomer eller delar av atomer. Exempel på partikelstrålning är alfa- , beta-, och neutronstrålning.

Joniserande strålning

Joniserande strålning är ett samlingsbegrepp på strålning som har förmågan att slå ut elektroner ur atomer som den kolliderar med, vilket förvandlar atomerna till joner. Joniserande strålning kan antingen vara elektromagnetisk strålning (ultraviolett, röntgen-, och gammastrålning) eller partikelstrålning (energirika elektroner, protoner med mera som har en energi på några elektronvolt).

Joniserande strålning är en naturlig miljöfaktor som funnits sedan jorden bildades. All utveckling på jorden av t.ex. liv har alltså skett i en miljö med joniserande strålning.

Radioaktiva substanser avger joniserande strålning. Begreppet "radioaktiv strålning" är missvisande och bör inte användas.

Källor

• Strålning, Wikipedia
• Termisk strålning, Klimatupplysningen
• Om strålning, Strålsäkerhetsmyndigheten