Răspândirea căldurii în sol
1. Teoria generală a conducerii moleculare a căldurii, propusă în timpul său de către Fourier, este aplicabilă propagării căldurii în sol, iar legile propagării căldurii în sol sunt numite legi Fourier. Observațiile arată că propagarea reală a căldurii în sol corespunde îndeaproape acestor legi.
Cu cât este mai mare densitatea și umiditatea solului, cu atât mai bine conduce căldura, cu atât mai repede se extinde în profunzime și cu cât fluctuațiile de temperatură penetrează mai adânc. Dar, indiferent de tipul de sol, perioada fluctuațiilor de temperatură nu se schimbă cu adâncimea (prima lege Fourier). Aceasta înseamnă că nu numai la suprafață, dar și la adâncimi, rămâne un curs zilnic cu o perioadă de 24 de ore și un curs anual cu o perioadă de 12 luni.
Cu toate acestea, amplitudinile oscilațiilor scad cu adâncimea. În acest caz, creșterea adâncimii în progresia aritmetică duce la o scădere a amplitudinii în progresia geometrică (a doua lege Fourier). Deci, dacă amplitudinea zilnică la suprafață este de 30 ° C și la o adâncime de 20 cm 5 ° C, atunci la o adâncime de 40 cm va fi mai mică de 1 ° C (Figura 18).
La o adâncime relativ mică, amplitudinea zilnică scade atât de mult încât devine practic zero. La această adâncime (aproximativ 70-100 cm, în diferite cazuri, diferite), începe un strat de temperatură zilnică constantă.
Amplitudinea variațiilor anuale de temperatură scade cu adâncimea în conformitate cu aceeași lege. Cu toate acestea, fluctuațiile anuale se extind la o profunzime mai mare, ceea ce este de înțeles: există mai mult timp pentru a le răspândi. APR vibrații amplitudine scade la aproape zero la o adâncime de aproximativ 30 m în latitudinile polare aproximativ 15-20 m în latitudinile medii, aproximativ 10 m la tropice (unde și pe suprafața solului amplitudinea anuală este mai mică decât la mijlocul latitudini). La aceste adâncimi, începe un strat de temperatură constantă anuală.
Fig. 19. Cursul anual al temperaturii solului la diferite adâncimi. Kaliningrad.
A patra lege Fourier spune că adâncimile straturilor cu o temperatură constantă zilnică și anuală se referă reciproc la rădăcinile pătrate ale perioadelor de oscilație, adică la 1.d / 365. Acest lucru înseamnă că adâncimea la care oscilațiile anuale cad, este de 19 ori mai mare decât adâncimea la care fluctuațiile zilnice sunt umede. Această lege, ca și celelalte legi Fourier, este bine confirmată de observații.
Complicațiile sunt introduse de eterogenitatea compoziției și structurii solului. În plus, căldura se răspândește în sol împreună cu percolarea precipitațiilor, care, desigur, nu respectă legile transferului de căldură moleculară.
Cu diferențe în cursul anual al temperaturii la diferite adâncimi, distribuția temperaturii în sol de-a lungul verticalei în diferite anotimpuri este asociată. În mod specific, în vara, temperatura de pe suprafața solului cade în adâncimi, iarna crește, în primăvară crește și apoi scade, în prima cădere se scade și apoi crește.
Fig. 20. Sistemele anuale ale temperaturii solului. Tbilisi.
2. Schimbările de temperatură în sol cu adâncimea într-o zi sau un an pot fi reprezentate utilizând un grafic al izotopului. Abcesul este timpul în ore sau luni ale anului, iar ordonata este adâncimea în sol. Fiecare punct din grafic corespunde unui anumit timp și unei anumite adâncimi. Pe grafic, temperaturile medii sunt reprezentate la diferite adâncimi în diferite ore sau luni diferite. După realizarea izolinelor care leagă punctele cu temperaturi egale, de exemplu, prin fiecare grad sau la fiecare 2 grade, obținem o familie de termo-izotopi (Figura 20). Conform acestui program, puteți determina valoarea temperaturii pentru orice moment din zi sau zi a anului și pentru orice adâncime din grafic.
Trimiteți-le prietenilor: