Caracteristici ale proceselor atmosferice.
Exospheres - un strat exterior al atmosferei de peste 450 km.
Caracteristica principală a proceselor atmosferice este neomogenitatea atmosferei. Acest lucru se datorează faptului că atmosfera interacționează în mod constant cu suprafata, mediul de spațiu al Pământului și soarele. Direct din atmosfera de soare încălzit puțin în principal, de încălzire este de la sol, radiații mergând de la Soare absorbit inițial de suprafața pământului și ca suprafața pământului, la rândul său prea eterogenă (teren, suprafata apei, lemn, oraș), respectiv are loc în mod variat de încălzire atmosferică în diferite zone geografice.
A doua caracteristică a proceselor atmosferice este prezența vaporilor de apă din atmosferă. În anumite condiții, vaporii de apă condensează pentru a forma diferite fenomene atmosferice: nori, ceață, care la rândul lor servesc ca sursă de alte precipitații atmosferice fenomene, furtuni, un număr de fenomene optice, etc.
In plus norii de schimbare și resursele energetice atmosferă inutil când formarea unei cantități mari de căldură este eliberată (când condensarea aburului). și apariția de nori reduce fluxul de căldură la suprafață și reduce pierderea de energie a suprafeței Pământului. Acest lucru complică studiul proceselor atmosferice și de predicție a acestora.
A treia caracteristică a proceselor atmosferice, care evoluează continuu și constant pe întregul teritoriu al Pământului. Aceasta conduce la faptul că monitorizarea proceselor atmosferice este sarcina complexa si foarte consumatoare de timp.
A patra caracteristică este procesele atmosferice de diferite scări. Procesele atmosferice la scară pot varia de la câțiva metri până la mii de kilometri în înălțime și lungime.
surse de căldură. In viata, atmosfera este crucială pentru energia termică. Cea mai importantă sursă de această energie este soarele. Alte corpuri cerești emit, de asemenea, de energie, dar are puțină influență. In mod semnificativ mai multă energie termică permite căldura internă a Pământului. Dar este atât de mic, încât să ia în considerare ca nu este nevoie. Astfel, singura sursă de energie termică numai poate fi considerat soare pe suprafața pământului.
Radiațiile solare. The Sun, având fotosfera (suprafață radiantă) temperatură de aproximativ 6000 °, radia energie în spațiul în toate direcțiile. O parte din această energie sub forma unui imens soare fascicul paralel cade pe pământ, este împrăștiată și o porțiune absorbită de atmosferă. Energia solară, care a atins suprafața Pământului sub forma de razele directe ale soarelui, se numește radiația solară directă. Acea parte din energia solară, care este disipată în atmosferă, numită radiația împrăștiată. radiația solară rupt în atmosferă se propagă și intră suprafața pământului. Avem acest tip de radiații este perceput ca lumina zilei uniformă atunci când Soarele este complet acoperit de nori sau pur și simplu a dispărut în spatele orizontului.
Radiația solară directă și difuză ajung la suprafata Pamantului nu este complet absorbit de ea. O parte din radiația solară este reflectată de suprafața pământului înapoi în atmosferă și stocate acolo ca razele flux, așa-numita radiație solară este reflectată.
Figura 1. Fluxul de energie solara care ajunge pe Pământ.
Intensitatea radiației solare. Sub intensitatea radiației solare directe în cantitatea de calorii de căldură produse în 1 min. energia radiantă de la suprafața soarelui de 1 cm2, este perpendicular pe razele solare.
La limita atmosferei în care este posibil de a absorbi și disipa impactul tecii pământ aer, intensitatea radiației solare directe este de aproximativ 2 cal per 1 cm2 de suprafață de 1 min. Această valoare se numește constanta solară. Intensitatea radiației solare în 2 cal per 1 cm2 în 1 minut. oferă o mare cantitate de căldură în timpul anului, ar fi suficient pentru a topi stratul de gheață într-o grosime de 35 m, în cazul în care un astfel de strat acoperă suprafața întregului Pământului.
radiația solară intensă nu este constantă și depinde de latitudine, anotimp, transparența atmosferică și reflectivitatea de suprafața pământului și suprafața de dedesubt, astfel încât nava să poată fi apă, terenuri, paduri, deserturi, etc.
Figura unghiul 2.Change de incidență a razelor solare, în funcție de latitudinea
Astfel, în cazul în care cantitatea de radiatii primite ecuator luate pentru 1, apoi timp de 60 minute, în paralel, este exprimată de 0,5 și pol este egal cu 0.
Globe are în plus o mișcare diurn și anual, axa pământului este înclinată pe planul orbital la 66 °, 5. În virtutea acestei înclinații formează un unghi de 23 ° 30 „între planul ecuatorial și planul orbital. Acest fapt conduce la faptul că unghiurile de incidență a luminii solare pentru aceleași latitudini vor varia între 47 ° (+ 23.5 23.5).
În funcție de perioada anului, nu numai unghiul de incidență al razelor, dar, de asemenea, durata de iluminare. Dacă la tropice, în toate anotimpurile, durata de zi și de noapte sunt aproximativ egale, regiunile polare, dimpotrivă, este foarte diferit. (Zi și noapte polară Polar)
Efectul asupra fluxului de factor de transmisie atmosferică a radiației solare la suprafața Pământului. În partea superioară a atmosferei, adică în cazul în care în mod convențional suprafața nici atmosfera Pământului la diferite latitudini pe zi ar fi primit suma următoarea de căldură, exprimată în calorii per 1 cm2 (a se vedea. Tabelul 1).
Raportat la distribuția radiației Tabelul pe suprafața pământului se numește un climat solar.
Tabelul 1. Cantitatea de căldură primită de pământ, în funcție de latitudine.
Atenuarea radiației solare în atmosferă. Radiația solară trece prin atmosferă, se confruntă cu disiparea și, de asemenea, absorbția. Ambele procese atenuează împreună radiația solară într-o mare măsură.
Dispersia este creat astfel încât razele de lumină refractate și reflectate de moleculele de aer și particulele solide și lichide în aer deviat de la calea cea dreaptă ideystvitelno „dispersat“.
Atunci când cantitatea de particule de vapori de apă și praf crește în special disipare și radiație atenuat. În orașele mari și zonele de deșert, unde cea mai mare praf de aer, efectul de imprastiere atenuează de radiații asupra 30-45%. Cauzele de dispersie și cea mai bună culoare a cerului.
Cantitatea mică de gaze de bază de energie absorbită radiante incluse în atmosferă. Cu toate acestea, vapori de apă, ozon, dioxid de carbon și praf, dimpotrivă, caracterizat printr-o capacitate ridicată de absorbant.
În troposferă, cea mai semnificativă impuritate în sus vaporii de apă. Ei infraroșu (lungime de undă lungă) este deosebit de puternic absorbi, t. E. De preferință, raze de căldură. Cu cât sunt mai vaporii de apă din atmosferă, în mod natural mai mare si absorbtia. cantitatea de vapori de apă din atmosferă este schimbătoare in vivo, variază de la 0,01 la 4% (în volum).
capacitate foarte mare de absorbție diferă de ozon. Un amestec semnificativ de ozon este cunoscut a fi localizat în stratosfera inferioară (deasupra tropopauzei). Ozonul absoarbe ultraviolete (lungime de undă scurtă) raze aproape complet.
Capacitatea de absorbție mare, de asemenea, diferă și dioxid de carbon. Se absoarbe în principal longwave, t. E. De preferință, raze de căldură.
Praf. situat în aer absoarbe, de asemenea, o parte din radiația solară. Încălzită prin radiație solară, aceasta poate crește în mod semnificativ temperatura aerului.
Din cantitatea totală de energie solară vine la atmosfera Pamantului absoarbe aproximativ 15%.
Atenuarea radiației solare prin împrăștiere și de absorbție a atmosferei pentru diferite latitudini ale Pământului foarte diferite. Această diferență depinde în primul rând
-unghiul de incidență a razelor;
-timpul anului;
-atmsfery de transparență.
Când poziția zenital razele de soare care se încadrează pe verticală se intersectează cea mai scurtă cale de atmosfera. Odată cu scăderea calea fasciculului unghiul de incidență este lungit și atenuarea radiației solare devine mai semnificativă (a se vedea tabelul 2)
Tabelul 2. Calea fasciculului solar prin atmosferă ca funcție de latitudine și gradul de atenuare.
Unghiul de incidență
Complexitatea efectului atmosferic al radiației solare este exacerbată de faptul că capacitatea de capacitatea sa de a în mare măsură variază în funcție de perioada din an și transparență atmosferică. De exemplu, nebulozitate atenueaza foarte mult radiația solară, dar căldura absorbită de nori, o parte se duce la încălzirea atmosferei și parțial indirect, și ajunge la suprafața pământului.
variația diurnă și anuală a intensității radiației solare. Intensitatea radiației solare directe la suprafața pământului depinde de înălțimea soarelui deasupra orizontului și condițiile atmosferice (de la conținutul de praf). În cazul în care transparența atmosferei în timpul zilei a fost o constantă, intensitatea maximă a radiației solare s-ar fi observat la prânz, iar cea minimă - la răsărit și apus de soare.
totală Radiația solară. suprafața Pământului în timpul zilei primește continuu de căldură din radiația solară directă și difuză sau numai de radiațiile împrăștiate (în vreme tulbure).
Cantitatea zilnică de căldură primită de suprafața pământului de radiațiile solare depinde de intensitatea radiației și durata acțiunii sale în timpul zilei. În acest sens, un debit minim de căldură este necesară pentru iarnă, iar maximul pentru vara. Distribuția geografică a radiației totale din întreaga lume observată o creștere cu descrescătoare latitudine.
Rolul radiațiilor directe și împrăștiate în cantitatea anuală de căldură primită de suprafața pământului la diferite latitudini glob variază. La latitudini mari din cantitatea anuală de căldură predomină radiație împrăștiată. Odată cu scăderea latitudine o importanță predominantă continuă la radiație solară directă. De exemplu, în golful Silent difuze radiația solară oferă 70% din cantitatea anuală de căldură și radiații directe doar 30%. În Tașkent, dimpotrivă, dă radiații solare directe 70%, doar 30% rupt.
Reflectivitatea capacității Pământului. Albedo. După cum sa menționat deja, o parte din radiația solară reflectată de atmosferă.
Raportul dintre radiația solară reflectată de această suprafață, la amploarea incidentului fluxului de energie radiantă pe această suprafață se numește albedo.
Albedo este exprimat în procente și aceasta caracterizează reflectivitatea porțiunii de suprafață.
Albedo depinde de natura suprafeței (proprietățile solului, prezența zăpezii, vegetației, apă și altele asemenea. D.) și magnitudinea unghiului de cădere razele de soare de pe suprafața Pământului.
Reflectând capacitatea de diferite discipline variază și depinde de înălțimea soarelui. Când altitudinea de soare 45º cel mai mult în zăpadă și mai rar în apă. Când reducerea unghiului de creșteri reflectanță. De exemplu, atunci când altitudinea soarelui de 90 ° apă reprezintă doar 2%, la 50 ° - 4% la 20 ° -12% la 5 ° - 35-70% (în funcție de stările de suprafață a apei).
În medie, o suprafață de cer fără nori a globului reflecta 8% din radiația solară.
În plus, 9% reflectă atmosfera.
Astfel, întregul glob, cu un cer fără nori reflecta 17% din incidente pe aceasta energie solară radiantă.
În cazul în care cerul este acoperit cu nori, apoi 78% din radiație este reflectată de la ei.
Dacă luăm în considerare condițiile naturale, recunoscând relația dintre cerul fără nori și cerul acoperit cu nori, care se observă în realitate, reflectivitatea Pământului ca întreg este egal cu 43%.
radiații Pământ. radiații terestre și atmosferice. Randament Plot energia solară încălzită și ea însăși devine o sursă de căldură de radiație în spațiu. Cu toate acestea, razele emise de suprafața pământului, dramatic diferite de lumina soarelui. Pământul emite doar lung val (# 955, 8-14 # 956;) în infraroșu (căldură) radiații invizibile. Energia emisă de suprafața Pământului, este numit radiații Pământului.
Pământul este radiația emisă atât ziua cât și noaptea. Intensitatea radiației este mai mare cu cât temperatura corpului radiant. radiația terestră este determinată în aceleași unități ca soarele, adică. E. În calorii cu 1 cm2 de suprafață de 1 min. Observațiile au arătat că cantitatea de radiații terestre este scăzută. Se ajunge de obicei 15-18 de calorii sutimi. Dar, acționând în mod continuu, se poate da un efect termic semnificativ.
Cea mai puternică Radiația terestră se obține cu un cer fără nori și o bună transparență a atmosferei. (Ceea ce înseamnă că suprafața Pământului mai repede decât căldura, se răcește mai repede) .Oblachnost (nori deosebit de mici) reduce semnificativ radiația terestră și de multe ori aduce la zero.
Piese de schimb atmosferă ca porțiuni de suprafață ale Pământului emit energie, în conformitate cu temperaturile lor. Această energie este cunoscută sub numele de radiație atmosferică. Intensitatea radiației atmosferice depinde de temperatura porțiunii radiante a atmosferei, precum și cu privire la cantitatea de vapori de apă și dioxid de carbon conținut în aer. radiația atmosferică se referă la lung trupa. Se propagă în atmosferă în toate direcțiile; o anumită cantitate de ea ajunge la suprafața pământului și este absorbită de acesta, pe de altă parte merge în spațiul interplanetar.
încălzire sushi. Suprafața de teren nu este uniformă. În unele locuri, vasta întindere stepelor, pajiști și teren arabil, în altele - păduri și mlaștini, în al treilea - aproape lipsit de vegetație a deșertului. Se înțelege că condițiile de încălzire suprafața pământului în fiecare dintre cazuri, suntem departe de a fi identice.
Distribuția căldurii în apă. Distribuția căldurii în apă se determină amestecarea în mod substanțial turbulent. Datorită capacității de căldură mare a oceanelor de apă se pot acumula cantități mari de căldură. Ele se pot acumula căldură 20-30 de ori mai mult decât teren.
Efectul plantelor și zăpadă. Capacul de plante obscures suprafața pământului și reduce astfel fluxul de căldură în sol. Noaptea, dimpotrivă, acoperirea cu vegetație protejează solul de la radiații. Mai mult decât atât, apa se evaporă vegetație, la care se consumă, de asemenea, o parte din energia radiantă a soarelui. Ca urmare, solul acoperit cu vegetație, în după-amiaza se încălzească mai puțin. Acest lucru este vizibil mai ales în pădure, în cazul în care solul este mult mai rece în timpul verii decât în domeniu.