Credem că soarele este sursa de căldură de pe Pământ. Este corect să vorbim despre transferul de căldură în aer de pe suprafața Pământului? Și de ce, atunci când urcăm în sus, adică când "ne apropiem" de Soare, devine mai cald, dar mai rece?
Razele soarelui care ajung la suprafața globului trec mai întâi prin atmosferă. Se pare că atmosfera însăși trebuie încălzită în cea mai mare parte și, prin urmare, cu cât urcăm mai sus în munți sau în avion, cu atât mai cald ar deveni. Fiecare alpinist și pilot va spune că nu este așa. Numai în unele cazuri, iarna peste pământ, mai des în Siberia, la altitudine este de fapt mai caldă decât cea de mai jos. În toate celelalte cazuri și în locuri cu temperatură în creștere, de obicei scade.
Acest lucru se datorează faptului că energia termică absorbită de soare este concentrată în principal în partea de unde scurtă a spectrului. Atmosfera terestră este aproape complet transparentă pentru razele de undă scurtă provenind de la Soare. Majoritatea dintre aceștia trec pe suprafața pământului. În consecință, aerul însuși este foarte ușor încălzit de lumina directă a soarelui, însă suprafața Pământului se încălzește.
troposferă
Troposfera este stratul de atmosferă cel mai aproape de suprafața Pământului. Deasupra diferitelor părți ale globului, grosimea lui nu este aceeași: este mică deasupra polului - doar aproximativ 7-9 kilometri, ajunge la 15-17 kilometri deasupra ecuatorului. 9/10 din întreaga masă a atmosferei este concentrată în troposferă. Aici există aproape toate vaporii de apă conținute în atmosferă, se formează nori puternici și se precipită precipitații, toate fenomenele meteorologice sunt jucate aici. O caracteristică caracteristică a troposferei este scăderea temperaturii aerului cu altitudine.
Faptul că aproape toată masa de aer conținută în troposferă are o importanță deosebită, întrucât grosimea mică a stratului pe ea afectează în mare măsură impactul de la sol - transferul de la ea pătrunderea căldurii de umezeală și impurități (praf, sare de mare, sporii de plante și pr.).
Suprafața încălzită a Pământului emite raze invizibile termice (cu unde lungi). În legătură cu acestea, atmosfera pământească se comportă diferit. Pentru ei, este aproape complet transparent. Aproape toată căldura radiată a Pământului este capturată de atmosferă și merge la încălzirea ei. Prin urmare, deși aerul este încălzit cu adevărat de Soare, nu se întâmplă direct, ci prin intermediul suprafeței pământului. Prin urmare, când se ridică și se îndepărtează de pe Pământ - din aerul de încălzire al "aragazului" - devine mai rece. Cu toate acestea, acest fenomen este observat în principal în troposferă. După cum vom vedea, stratosfera este încălzită oarecum diferit.
Temperatura spațiului interplanetar în care Pământul se rotește în jurul Soarelui este aproape de -273 grade Celsius. Aceasta este cea mai mică temperatură posibilă, așa-numitul zero absolut. Temperatura aerului în apropierea suprafeței Pământului, în medie, pentru întregul glob este aproape de + 16 grade, adică cu 289 de grade mai mare. Acest lucru datorăm atmosfera pământului. Ramele de seră din sticlă, de asemenea, trec cu ușurință lumina directă a soarelui vizibilă, dar întârzie razele de căldură din serele încălzite ale solului. Ca rezultat, sub sticla din seră și seră devine mult mai cald decât în aerul înconjurător. Din cauza acestei asemănări, proprietatea încălzitoare a atmosferei se numește "efect de seră".
Studiile au arătat că aerul însuși nu reține și absoarbe radiația termică, ci și vaporii de apă și dioxidul de carbon care se găsesc în acesta. Amintiți-vă că într-o noapte senină este, de obicei, mai rece decât acoperit de pânză, iar toamna și primăvara destul de adesea că gerurile vin. Nori, ținând radiația de pe suprafața Pământului, o protejează de o răcire puternică. În general, vaporii de apă și dioxidul de carbon din atmosferă sunt atât de mari încât pot absorbi aproximativ 80% din toată căldura radiată de suprafața Pământului.
Încălzit prin absorbție și împrăștiere a luminii solare, aerul emite și căldură în toate direcțiile: la secțiunile adiacente ale anvelopei aerului, la spațiul mondial și la suprafața Pământului. Acest "contor" (relativ la radiația de pe suprafața Pământului) radiația atmosferei slăbește oarecum răcirea suprafeței pământului, care se produce continuu în timpul zilei, noaptea, vara și iarna. Dar în timpul verii și după-amiaza, Soarele se află deasupra orizontului, iar influxul de căldură radiantă de pe acesta pe suprafața pământului este de multe ori mai mare decât pierderea sa. Prin urmare, suprafata Pamantului se incalzeste. Pe timp de noapte, când fluxul de energie radiantă din Soare nu există deloc, iar pierderea prin radiație continuă continuu, suprafața pământului devine vizibil umedă.
Gradul de suprafața de absorbție a pământului care vine de la căldura soarelui, și, prin urmare, gradul său de încălzire va depinde și de caracterul de suprafață (aspră sau netedă), culoare (sol negru, nisip, iarbă verde, zăpadă), proprietățile sale (în vrac sau strâmte, uscate sau umed). Gradul de radiație a căldurii de către suprafața pământului în aer, de asemenea, depinde de acest lucru. Dacă luăm toată căldura care vine de la soare, 100 la sută, și se calculează cât de mult se duce direct în încălzirea suprafeței Pământului, putem vedea că aceasta este absorbită de doar 58 la suta, cele 42 de procente rămase reflectă suprafață, atmosferă și nori Pământului, și aproape complet pierdut De pe Pământ.
Incidenta de caldura de pe suprafata pamantului cu razele soarelui nu ramane doar la suprafata si nu este folosita in totalitate pentru incalzirea aerului. De asemenea, pătrunde în adâncurile solului sau în adâncurile apelor oceanelor și mărilor. Pe măsură ce Soarele se ridică după ce se ridică deasupra orizontului, stratul superior al solului devine mai încălzit. Se pare că este mult mai cald decât straturile subiacente. Căldura este transferată treptat doar la adâncime. Prin urmare, încălzirea straturilor inferioare este întârziată în comparație cu straturile superioare. Numai după 18 ore căldura pătrunde adânc în câteva zeci de centimetri. După ce soarele se fixează, răcirea solului urmează aceeași ordine - de sus în jos. Cu toate acestea, într-o noapte scurtă de vară, o cantitate mare de căldură care pătrunde o zi în adâncimea solului nu are timp să emită în aer. Din zi în zi, rezervele sale cresc, iar solul devine foarte cald. În timpul iernii, consumul de căldură depășește sosirea, iar solul îngheață. Cele mai ridicate temperaturi, la o adâncime de 1 metru, apar la 20 de zile mai târziu decât pe suprafața solului și la o adâncime de 7,5 metri - 148 de zile mai târziu. În acest caz, desigur, nu numai întârzierea are loc, ci și atenuarea căldurii. Cu adâncimea, temperatura devine mai constantă, diferența dintre cele mai ridicate și cele mai scăzute temperaturi scade. Observațiile din diferite părți ale globului au arătat că sub 20 de metri temperatura din crusta pământului nu se mai schimbă și este determinată numai de căldura internă a globului.
Apa oceanelor și a mărilor este încălzită diferit decât solul solid. Încălzite de soare, straturile superioare ale mării devin mai ușoare și nu coboară în adâncuri. Deoarece apa este extrem de slab transmite radiația longwave (știm că acesta este absorbit în atmosferă este abur) și transferul de căldură în jos de la nivelul superior la straturile profunde, și, prin urmare căldura lor, sunt foarte lente. Și totuși, apa se încălzește mult mai repede decât solul și la o profunzime mare. Pentru a înțelege acest lucru, rețineți că apa este foarte mobilă. Chiar și un vânt ușor formează valuri pe suprafața sa care amestecă straturi destul de groase. În acest caz, căldura pătrunde în jos, și asta. apare de mii de ori mai rapid decât transferul direct de căldură prin contactarea straturilor încălzite cu cele mai reci.
Am fost convins că, deși Soarele trimite aceeași cantitate de căldură în orice parte a pământului, diferite cantități de căldură intră în atmosferă în diferite regiuni. Marea și pământul, chiar și părțile lor diferite, percep caldura soarelui în mod diferit, încălzesc diferit și, în moduri diferite, încălzesc anumite părți ale aerului. Aceasta are o importanță decisivă pentru toate fenomenele care apar în atmosferă.
Dar pentru penetrarea efectelor termice de pe suprafața Pământului în grosimea atmosferei pământului este nevoie de o anumită perioadă de timp. Timpul ar fi fost suficient dacă aerul ar fi rămas nemișcat de-a lungul acelorași părți ale Pământului. Când se mișcă, aerul trebuie să se amestece, prin urmare proprietățile pe care le-a obținut pe suprafețe eterogene nu pot rămâne în el timp îndelungat.
Aerul este într-adevăr în mișcare tot timpul. Dar nu se amestecă atât de ușor. Este mai ușor să se amestece de jos în sus. Totuși, acest lucru se întâmplă numai când aerul este încălzit de jos. Aerul cald este mai ușor decât frig, astfel încât straturile inferioare încălzite tind să crească, "plutesc" în sus. Straturile mai reci de aer sunt coborâte, încălzite și ele însele se îndreaptă spre înălțime. Toate aceste mișcări sunt în sus și în jos și se amestecă aerul.
Ceva similar se întâmplă într-o oală de apă așezată pe o sobă. Apa se încălzește din foc. Încălzirea straturilor inferioare se ridică și se înlocuiește cu cele superioare. Toată apa este amestecată în același timp și, treptat, toate părțile sale sunt încălzite aproape în mod egal.
Dar puteți specifica alte exemple, când amestecarea și în direcția de jos în sus este foarte slabă și lentă. Am pus pe gheață un pitcher mare de apă sau am pus o bucată de gheață în ea. Dacă suntem atenți și nu încercăm să scuturăm apa, atunci după un timp, chiar și la atingere, vom fi siguri că numai fundul vasului sa răcit. În partea de sus a acesteia, apa este aproape complet rece.
Ne întâlnim cu un fenomen similar în natură. Într-o noapte liniștită și clară de vară, vom merge din vârful dealului într-o vale îngustă. Vom simți că este mai rece decât pe un deal. Dacă vrem să testați senzațiile noastre și să măsuram temperatura aerului pe deal și în vale, vom vedea că etajul este mult mai cald. Aerul rece este mai greu decât aerul cald, astfel încât straturile superioare ale coolerului nu se ridică în sus și aerul aproape nu este amestecat.
Dacă amestecarea de la partea de jos spre partea de sus este atât de dificilă, atunci în direcțiile laterale este chiar mai slabă. Practic, într-o serie de cazuri, absolut nici unul. Astfel, este posibil să se creeze și să existe de ceva timp izolat, având proprietăți diferite ale unor părți ale atmosferei pământului.
Să presupunem că în câteva zile aerul se afla deasupra zilei încălzite la căldură pe uscat. În același timp, el sa încălzit de jos și, prin urmare, amestecat. Cu sol uscat în aer, are o mulțime de praf, el murdare, obiectele îndepărtate devin vizibilitate redusă. În cele din urmă această parte a atmosferei terestre va dobândi anumite proprietăți care depind de proprietățile părții a suprafeței Pământului peste care este încetinit temporar deplasarea.
Aerul deasupra mării, dimpotrivă, va fi mai puțin cald, mai curat (fără praf) și umed.
Asemenea părți mari ale atmosferei pământului, care diferă una de alta în proprietățile lor, se numesc mase de aer.
Ce se întâmplă atunci când o astfel de masă de aer începe să se deplaseze mai repede? Din cauza acestui impact diferit al noilor secțiuni ale suprafeței Pământului peste care debitul masic de aer este rapid, nu are timp să-l schimbe în mod semnificativ într-o coloană mare. Prin urmare, se va schimba treptat temperatura, umiditatea, vizibilitatea și să le aducă la un loc situat destul de departe de zona unde a început mișcarea sa rapidă.
Acest lucru se datorează consecințelor foarte importante. Să presupunem că vara trece peste noi masa de aer, care este o lungă perioadă de timp înainte de aceasta a fost de peste teren. Acesta este puternic încălzit și prăfuită, deci aduce vreme caldă și uscată, vizibilitatea slabă a obiectelor îndepărtate. Când această masă de aer este plecat și în locul său va veni nou, cu mare, vremea se va schimba pe un loc răcoros, va cumulus sau nori cumulonimbus, vizibilitate îmbunătățit în mod semnificativ.
Atunci când o masă de aer este înlocuită cu o altă masă de aer, există întotdeauna o schimbare a vremii.
Trimiteți-le prietenilor: