Noțiuni de bază în atmosferă, radiația solară suferă diverse modificări (figura 1). O parte din acesta vine pe suprafața pământului sub forma unei raze de raze paralele prin atmosferă și se numește radiație directă. Influxul de radiații directe se caracterizează prin intensitatea radiației (sau a fluxului de radiație sau a densității fluxului de radiație). Intensitatea radiației (I) este cantitatea de energie radiantă care intră în suprafața perpendiculară pe razele solare pe unitatea de timp per unitate de suprafață.
Figura 1 - Distribuția energiei solare în atmosfera Pământului
Rezistența la radiații se formează atunci când un soare se ciocnește cu molecule de aer și impurități, atunci când radiația solară directă se transformă în radiații care călătoresc în toate direcțiile.
Radiația directă și împrăștiată este radiația totală a soarelui. care determină regimul termic al troposferei. Cu radiații împrăștiate, sunt asociate o serie de caracteristici atmosferice - amurg, zori, lumină difuză, vizibilitate atmosferică.
Twilight este perioada unei tranziții ușoare de la lumina zilei la întunericul de noapte după apusul soarelui și înapoi - înainte de răsărit. Durata crepusculară depinde de latitudinea geografică, mai apropiată de ecuator, cu cât sunt mai scurte. Dacă Soarele cade sub orizont cu mai puțin de 18 grade, atunci întunericul complet nu vine, iar amurgul de seară se îmbină cu dimineața. Acest fenomen se numește nopți albe.
Dawn - împrăștiere, degradare și refracție a razelor solare în cele mai mici aerosoli atmosferici și pe particule mai mari în diferite straturi ale atmosferei. Caracteristic pentru culoarea zorilor - purpuriu și galben, în funcție de impuritățile din aer, poate varia în limite largi, dând un set de fenomene luminoase colorate înainte și după răsărit.
Lumina împrăștiată este radiația împrăștiată în timpul zilei, rezultând în lumină chiar și în cazul în care razele soarelui nu ajung direct și când soarele este ascuns în spatele nori.
Vizibilitatea atmosferică este distanța în care contururile obiectului observat devin vizibile. Mărimea sa depinde de împrăștierea și absorbția luminii de către aerul atmosferic și de impuritățile în el. În ceață, distanța poate să scadă la câțiva metri, iar în aer uscat puțin praf (mai ales în Arctica) se poate ajunge la zeci și sute de kilometri.
Pornind de pe suprafața pământului, radiația totală este în mare parte absorbită de stratul superior al pământului și a apei și trece în căldură și este parțial reflectată. Raportul dintre numărul de radiații reflectate și cantitatea totală de radiații este denumit albedo de suprafață și este exprimat ca procent. Această valoare depinde de natura reliefului, de prezența vegetației, de starea calitativă a suprafeței. Albedo-ul suprafeței apei, zăpezii, gheții depinde de înălțimea soarelui deasupra orizontului.
Cel mai înalt albedo este caracteristic regiunilor polare (aproximativ 70-80%) și este cauzat de acoperirea cu zăpadă. Reducerea valorilor albedo la latitudinile medii (40-60%), datorită faptului că suprafețe mari de nebulozitate se datorează furtuna fronturi maselor de aer. Albedoul minimă (20-30%) pentru latitudini joase, datorită faptului că în zona subtropicale de presiune atmosferică ridicată aproape nici nori se formează doar în zona de convergență intratropical (IBD), creșterea albedo nor crește oarecum. Proporția radiației solare reflectată de suprafața pământului și de atmosferă ca întreg este numită albedo planetară. Albedul planetar al Pământului este estimat la 35-40%, o mare parte din care este reflectat de nori.
Fiecare organism emite energie, inclusiv pe Pământ. Diferența dintre radiația pământului și radiația atmosferei se numește radiație efectivă (Eff):
În condiții de noros, Eff este mai puțin decât limpede, ceea ce înseamnă mai puțină răcire a Pământului.
Diferența dintre radiația totală absorbită și radiația efectivă se numește echilibrul radiațiilor (R).
Distribuția radiației totale și a echilibrului radiațiilor asupra planetei formează legea de zonare geografică (latitudinală). În general, acești parametri scad din latitudini joase (ecuator, tropicale) până la mari (moderate, circumpolare).
Energia radiantă a Soarelui este principala și practic singura sursă de căldură pentru suprafața Pământului și pentru atmosfera sa. Această energie este transformată în căldură în parte în atmosferă, dar în principal pe suprafața solului și a apei. Radiațiile solare acumulate de suprafața activă sunt cheltuite pe evaporare sau condens (LE), pe schimbul de căldură dintre suprafața solului și aer (P), pe schimbul de căldură dintre suprafața solului și straturile subiacente (A).
Relația dintre aceste cantități este exprimată prin ecuația de echilibru termic:
unde R este echilibrul radiațiilor suprafeței active; P - cheltuieli de încălzire pentru schimbul de căldură turbulent; A - schimbul de căldură în sol; LE - costurile de încălzire pentru evaporare.
Distribuția geografică a componentelor balanței de căldură este destul de dificilă și, în funcție de rapoartele lor, se formează fața peisajului Pământului. De exemplu, o valoare mică a raportului LE / P pe teren înseamnă uscarea acestuia, ceea ce contribuie la formarea deșerturilor, stepelor uscate. Dimpotrivă, valorile mari LE / P înseamnă creșterea proceselor de evaporare și caracterizarea unui climat mai umed.
Echilibrul termic al suprafeței active a Pământului este una dintre expresiile specifice ale legii fundamentale de conservare a energiei. În conformitate cu redistribuirea acestei energii între componentele balanței termice, se formează anumite tipuri de climă, microclimat și regim meteorologic cu caracteristici caracteristice ale echilibrului ecologic în fiecare caz specific. Pentru întreaga planetă ca întreg, sosirea și consumul de căldură sunt egale, adică pentru un număr lung de ani echilibrul termic al sistemului "Pământ-atmosferă" este zero, iar Pământul, ca planetă, este în echilibru termic.
Este încălzit de energia radiantă a Soarelui, care penetrează atmosfera, nu numai suprafața pământului, ci și procesul invers, când straturile de aer de suprafață sunt încălzite de pe suprafața solului și a apei. Secvența proceselor este aproximativ următoarea. Rolul principal este jucat de radiațiile solare.
În orele de dimineață, odată cu creșterea soarelui, crește influxul de radiații, ceea ce crește încălzirea pământului. Datorită transferului de căldură turbulent, straturile inferioare și apoi straturile superioare de aer sunt încălzite de pe suprafața inferioară. În timpul nopții, ca urmare a radiației radiante de căldură, temperatura suprafeței sale scade, iar aerul rămâne cald, dar se răcește de pe suprafața subacvatică.
Ca urmare a răcirii radiațiilor puternice a suprafeței pământului, poate apărea o inversare a temperaturilor - un fenomen atunci când straturile inferioare ale aerului sunt mai reci decât straturile superioare. În cazul în care schimbarea temperaturii maselor de aer are loc în direcția orizontală, se introduce conceptul de advecție. De exemplu, în locul masei de aer rece (WT) fluxurile WM calde sau invers.
Distribuția temperaturilor medii într-o regiune, ca și în întreaga lume, este reprezentată de hărți de izoterme. Izotermele sunt linii care leagă punctele cu valori identice ale temperaturilor observate în locuri diferite.
O analiză a modificării valorilor multianuale ale temperaturilor aerului face posibilă diferențierea următoarelor modele. Temperatura aerului scade în general de la ecuator spre poli, conform unei modificări a echilibrului de radiație al suprafeței active. De la paralele izoterme se abat deosebit de puternic în emisfera nordică, deci cât de mare este impactul curenților oceanici și a stratului de zăpadă, ghețari și schimbarea suficient de clară a formațiunilor de plante, caracteristici legate de mediu ale peisajului și la lanțul muntos, și așa mai departe. D.
Sarcina 1. Descrieți și prezentați schematic procesul de distribuție a energiei solare în atmosfera Pământului folosind figura 1. Răspundeți la următoarele întrebări:
1. Care sunt schimbările calitative și cantitative suferite de radiația solară, care intră în atmosfera Pământului?
2. Ce fenomene din atmosferă sunt asociate cu radiațiile împrăștiate?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: