Gotovo svu toplinu atmosfere, poput Zemljine površine, dobiva od sunca. Drugi izvori grijanja pripadaju toplini koja dolazi iz dubine zemlje, ali to je samo udio postotka ukupne toplote.

Iako solarno zračenje i služi kao jedini izvor topline za podzemna površina, Termički način geografske ljuske nisu samo posljedica ravnoteže zračenja. Solarna toplina se okreće i preraspodjela pod utjecajem zdravih faktora, a prvenstveno se transformiše zračnim i okeanskim strujama. Oni su, zauzvrat, zbog neujednačene distribucije širina solarnih zračenja. Ovo je jedno od svijetli primjeri uski globalna komunikacija i interakcija različitih komponenti u prirodi.

Za divlje životinje Zemlje, redistribucija topline između različitih širina, kao i između okeana i kontinenta, od suštinskog je značaja. Zahvaljujući ovom procesu dogodio se vrlo složena prostorna preraspodjela topline na površini Zemlje u skladu s superiornim smjerovima kretanja zraka i okeanskih protoka. Međutim, ukupni prijenos topline usmjeren je, u pravilu, iz niskih geografskih širina do visokog i okeana na kontinente.

Distribucija topline u atmosferi javlja se konvekcijom, toplotnom provodljivošću i zračenjem. Toplinska konvekcija se manifestuje svuda na planeti, vjetrovima, uzlaznim i nizvodnim zračnim tokovima imaju široku distribuciju. Posebno se izražava jaka konvekcija u tropima.

Toplinska provodljivost, odnosno prijenos topline s direktnim kontaktom atmosfere s toplom ili hladnom površinom zemlje ima relativno malu vrijednost, jer je zrak loš toplinski provodnik. Ova nekretnina široko se koristila u proizvodnji prozornih okvira sa dvostrukim čašama.

Primanja i troškovi topline u donjoj atmosferi na različitim širinama nejednakog. Sjeverno od 38 ° S. Sh. Toplina se zrači više nego apsorbira. Taj gubitak nadoknađuju toplim okeanskim i zračnim strujama čiji je cilj umjerene širine.

Proces primitka i potrošnje solarne energije, grijanja i hlađenja Cijeli sistem atmosfere Zemlje karakterizira termički saldo. Ako preuzmemo godišnji protok solarne energije u gornju granicu atmosfere za 100%, takav će izgledati ravnoteža solarne energije: ogleda se od zemlje i vraća se na vanjski prostor 42% (ta vrijednost karakterizira Albedo zemlje), a 38% se odražava na atmosferu i 4% - površinu zemlje. Preostali (58%) apsorbira se: 14% - atmosfera i 44% - podzemna površina. Grijana površina zemlje vraća sve apsorbirane energije. U ovom slučaju, energetsko zračenje Zemljine površine iznosi 20%, a 24% se potroši za zagrijavanje zraka i isparavanja vlage (5,6% - za grijanje zraka i 18,4% - za isparavanje vlage).

Takav opće karakteristike Toplotna ravnoteža globus Općenito. Zapravo, za različite latituginalne pojaseve za različite površine, toplotna ravnoteža bit će daleko od iste. Dakle, termička ravnoteža bilo koje teritorije poremećena je izlaskom i zalaskom sunca, kada mijenjaju sezone, ovisno o atmosferskim uvjetima (oblacima, vlažnosti zraka i sadržaju prašine u njemu), površinski priroda (voda ili sušenje, šuma ili luk, snijeg ili nude zemlja), visine nadmorske visine. Većina svega vrućine zrače noću, zimi i kroz rijetki čisti suhi zrak na visokim visinama. Ali kao rezultat toga, gubitak zbog zračenja nadoknađuje se vrućinom koja dolazi od sunca, a na zemlji će dominirati stanje dinamičke ravnoteže, u protivnom bi se ugrijalo ili, naprotiv, hlađeno.

Temperatura vazduha

Atmosferski grijanje se javlja prilično teško. Kratki talasi sunčeve svjetlosti u rasponu od vidljive crvene do ultraljubičastog svjetla pretvori se u duži toplinski valovi, koji su kasnije, kada se zrače sa površine zemlje, zagrijavaju atmosferu. Donji slojevi atmosfere zagrijavaju se brže od gornjeg, što je objašnjeno naznačenim termičkim zračenjem Zemljine površine i činjenica da imaju veću gustoću i zasićenu vodu.

Karakteristična karakteristika Vertikalna distribucija temperature u troposferi je njegovo pad visine. Prosečna vertikalna gradijent temperature, odnosno prosječno smanjenje, izračunato 100 m visine, iznosi 0,6 ° C. WET Hlađenje zraka praćeno je kondenzacijom vlage. To razlikuje određenu količinu topline, koja je potrošena na formiranje pare. Stoga, kad se podigne vlažni zrak hlađenja, gotovo se suho udvostručilo. Geotermalni koeficijent suhog zraka troposfere prosjek je 1 ° C.

Zrak koji se podiže sa grijane površine suši i vodenih tijela padne u smanjenu zonu pritiska. To omogućava proširenje i u vezi s tim, određena količina toplotne energije ulazi u kinetičku. Zbog ovog procesa zrak se ohladi. Ako istovremeno ne primi toplinu i ne daje ga nigde, tada se čitav opisano proces naziva adijabatska ili dinamično hlađenje. I obrnuto, zrak, snižava, pada u zonu visokog pritiska, zbijena je zrak, koji ga okružuje i mehanička energija prelazi u toplotnu. Zbog toga se zrak doživljava adiabatsko grijanje, koje prosječne 1 ° C za svakih 100 m niže.

Ponekad temperatura zraka s visinom raste. Ovaj fenomen je primio ime inverzije. Uzroci U "manifestacija su varirani: zračenje zračenja zemlje preko ledenog poklopca, prolazak jakih struja toplog zraka preko hladne površine. Posebno karakterizirano inverzijama za planinska područja i to teče je punjeno, glavčivo upaljač topli zrak.

Dnevne i godišnje promjene u temperaturi zraka odražavaju termičko stanje površine. U površinskom sloju zraka, dnevni maksimum postavlja se u 14-15 sati, a minimum se poštuje nakon izlaska sunca. Najveća dnevna amplituda odvija se u suptropskim širinama (30 ° C), najmanji - u polarnom (5 ° C). Godišnja temperatura temperature ovisi o širini, prirodi podložne površine, visine mjesta iznad nivoa okeana, reljef, udaljenost od okeana.

U distribuciji godišnjih temperatura na zemljinoj površini otkriveni su određeni geografski obrasci.

1. U obje se hemisfere prosječne temperature svode se na stupove. Međutim, termički ekvator je topala paralela sa prosječnom godišnjom temperaturom od 27 ° C - smještena na sjevernoj hemisferi oko 15-20 ° širine. Objavljuje se činjenicom da je Sushus ovdje preuzeo veliki kvadratnego na geografskom ekvatoru.

2. Od ekvatora prema sjeveru i južno od temperature, neravnomjerno se mijenja. Između ekvatora i paralele od 25 do jednog, smanjenje temperature javlja se vrlo sporo - manje od dva stepena za svakih deset stepeni širine. Između 25 ° i 80 ° širine u obje temperature hemisfere vrlo brzo se smanjuje. Na mjestima se ovo pad prelazi 10 ° C. Pored stupova, stopa pada temperature se ponovo odbacuje.

3. Prosječne godišnje temperature svih paralela Južna hemisfera Manje temperature odgovarajućih paralela sjeverne hemisfere. Prosječna temperatura zraka poželjno je "kopno" sjevernu hemisferu u januaru +8,6 ° C, u julu - +22.4 ° C; Na južnoj "okeanskoj" hemisferi, prosječna temperatura jula +13.3 ° C, januar - +17,5 ° C. Dvostruko godišnja amplituda fluktuacije temperature zraka u sjevernom hemisferi objašnjava se značajkama raspodjele sušija i mora Na odgovarajućim širinama i efektu hlađenja velike ledene kupole Antarktika na klimi južne hemisfere.

Važne karakteristike raspodjele temperature zraka na Zemlji daju kartice za Isotherm. Dakle, na osnovu analize raspodjele julskog izoterma na zemljinoj površini mogu se formulisati sljedeći glavni zaključci.

1. U etropskim područjima obje hemisfere su izotermi preko kopna sa zavoj na sjever u odnosu na njegov položaj na prozorima. Na sjevernoj hemisferi, to je zbog činjenice da je Susha jača od mora, a na jugu - suprotni omjer: Ovdje je ovdje suho more.

2. Preko okeana, jul Izotermi odražavaju učinak temperature hladne protoke. Ovo je posebno uočljivo. To se manifestuje po tim zapadnim obalama Sjeverne Amerike i Afrike, koje se opraju hladnom prepisku Kalifornije i kanarska okeanska struja. Na južnoj hemisferi izotermi zakrivljeni u suprotna strana Sjever - takođe pod uticajem hladnih trendova.

3. Najveće prosječne temperature jula primijećene su u pustinji koje se nalaze severno od ekvatora. Posebno vruće u ovom trenutku u Kaliforniji, Sahari, Arabiji, Iran, u unutrašnjosti Azije.

Raspodjela januarskog izolma ima i svoje karakteristike.

1. Zavoji izoterm preko okeana na sjeveru i iznad zemlje na jugu još uvijek rastu, kontrast. Većina svega to se manifestuje na sjevernoj hemisferi. Jaki savijanje izoltem u stranu Sjeverni pol. odražavaju povećanje termalne uloge okeana golf streama ulazi u Atlantik I kuro-sio u mirnom.

2. U etropnim regijama obje hemisfere su izotermi iznad kopna primjetno zakrivljena jug. To se objašnjava činjenicom da je na sjevernoj hemisferi suhi hladniji, a na jugu - toplije od mora.

3. Najveće prosječne temperature u januaru su u pustinji tropskog pojasa južne hemisfere.

4. Područja najvećeg hlađenja na planeti u januaru, kao u srpnju, su Antarktika i Grenland.

Općenito, može se reći da izotermi južne hemisfere na svim godišnjama godišnje imaju ravnoj (latituzicilniju) prirodu rastezanja. Nepostojanje značajnih anomalija tokom izotermaka ovdje je zbog značajne prevlake. vodena površina Preko kopna. Analiza izolmanog udarca ukazuje na blisku ovisnost temperature ne samo iz veličine sunčevog zračenja, već i iz preraspodjele topline od strane okeanskih i zračnih struja.

Apsorbiranje zračene energije sunca, sama zemlja postaje izvor zračenja. Međutim, zračenje sunce i zračenje zemlje znatno su različite. Direktan, raštrkani i reflektirani zračenje sunca ima talasnu dužinu koja se sastoji u rasponu od 0,17 do 2-4 mk,i pozvan kratkowavezračenje. Grijana površina Zemlje u skladu s njenom temperaturom emitira zračenje uglavnom u valnoj dužini od 2-4 do 40 mKi pozvan longwall.Generalno gledano, i zračenje sunca i zračenje zemlje imaju valove svih dužina. Ali najveći dio energije (99,9%) nalazi se u navedenoj intervalu talasne dužine. Razlika u talasnoj dužini zračenja sunca i zemlje igra veliku ulogu u termičkom načinu Zemljine površine.

Dakle, grijanje zraka sunca, sama naša planeta postaje izvor zračenja. Dugi talas koji emitira Zemljinu površinu ili toplotnu, zrake usmjerene prema gore, ovisno o talasnoj dužini ili slobodno prolaze kroz atmosferu ili odgađaju. Utvrđeno je da je zračenje talasa u dužini 9-12 mKslobodno odlazi u međuzvjezdani prostor, kao rezultat toga, površina zemlje gubi dio svoje vrućine.

Da bi se riješio problem toplotne ravnoteže Zemljine površine i atmosfere, bilo je potrebno utvrditi koliko solarne energije ulazi u različite kopnene površine i koliko se ove energije pretvara u druge vrste.

Pokušaji izračunavanja količine dolazne solarne energije na zemljinoj površini pripadaju u sredinu Xix. vek, nakon što su stvoreni prvi aktinometrijski uređaji. Međutim, samo u 40-ima Xx Stoljeće je počelo široko razviti zadatak proučavanja toplotne ravnoteže. To je promovirao rašireni razvoj aktinometrijske mreže stanica u poslijeratnim godinama, posebno tokom pripreme za međunarodnu geofizičku godinu. Samo u SSSR-u, broj aktinometrijskih stanica do početka MGG-a dosegao je 200. godine, obim zapažanja na ovim stanicama značajno je proširen. Osim mjerenja kratkog zračenja sunca, odlučno radiacijski bilans Zemljina površina, I.E., razlika između apsorbiranog zračenja kratkog talasa i dugog talasnog djelotvornog zračenja temeljne površine. Brojni aktinometrijskih stanica organizovali su zapažanja temperature i vlage na visinama. To je omogućilo izračunavanje troškova topline za isparavanje i turbulentnu razmjenu topline.

Pored sistematska aktinometrijska zapažanja koja se provode na mreži zemaljskih aktinometrijskih stanica na istoj vrsti programa, u prošle godine Izvodi se eksperimentalni rad na studiji zračenja u slobodnoj atmosferi. Na ovaj kraj, na brojne stanice sa posebnim radio režimima proizvode se sistematična mjerenja ravnoteže dugog talasnog zračenja na različitim visinama u troposferi. Ova zapažanja, kao i podaci o zrakovima u slobodnoj atmosferi, dobiveni koristeći besplatne aerostate, avioni, geofizičke rakete i umjetni satelit Zemlja, dozvoljeno je proučavanje načina komponenti toplotne ravnoteže.

Koristeći materijale eksperimentalnih studija i široko primjenjujući metode naselja, zaposlenika glavne geofizičke opservatorije. Ja. Waikova T. Burlind, N. A. Efimova, L. I. Vlenok, L. A. Rurovna, K. Ya. Vinnikov i drugi pod vođstvom M. I. Budyko u ranim 50-ima prvi put je izgrađen niz karte komponenti termičke ravnoteže izgrađen za cijelu Globe. Ova serija kartica prvi put je objavljena 1955. U izvanrednom Atlasu su bile mape ukupne raspodjele solarnog zračenja, ravnoteže zračenja, troškova topline za isparavanje i turbulentnu izmjenu topline mjesečno. U narednim godinama, zbog primitka novih podataka, posebno za razdoblje MGH-a, podaci komponenti toplotne ravnoteže su rafinirani i izgrađeni nova serija Karte koje su objavljene 1963. godine

Toplotna ravnoteža Zemljine površine i atmosfere, uzimajući u obzir priliv i povratak topline za sustav, atmosfera odražava zakon očuvanja energije. Da biste izvukli jednadžbe zemaljske balanse toplote - atmosferu, potrebno je uzeti u obzir svu toplinu - rezultirajući i konzumirani, - s jedne strane, svu zemlju zajedno s atmosferom, a s druge strane Odvojeno ispod površine zemlje (zajedno sa hidrosferom i litosferom) i atmosferom. Apsorbirajući blistavu energiju sunca, Zemljinu površinu dio je ove energije gubi kroz zračenje. Ostatak se troši na zagrijavanju ove površine i donjih slojeva atmosfere, kao i isparavanja. Grijanje temeljne površine popraćeno je prijenosom topline u tlo, a ako je tlo mokro, istovremeno je trošak topline i isparavati vlagu tla.

Dakle, termička ravnoteža zemljišta u cjelini sastoji se od četiri komponente.

Radiacijski bilans ( R.). Određuje se razlikama između količine apsorbiranog kratkog talasnog zračenja sunčanog i dugotrajnog efikasnog zračenja.

Toplinska razmjena u tlu koju karakterizira proces prenosa topline između površinskih i dubljih slojeva tla (Ali).Ova mjenjač topline ovisi o toplotnom kapacitetu i toplinskoj provodljivosti tla.

Turbulentna razmjena topline između Zemljine površine i atmosfera (R).Određuje se količinom topline da podložna površina prima ili daje atmosferu ovisno o omjeru između temperature temeljne površine i atmosfere.

Toplina potrošena na isparavanju( Le.). Određuje se radom skrivene topline isparavanja ( L.) na isparavanju (e).

Ove komponente termičke ravnoteže povezane su između sebe kao sljedeće veze:

R.= SVEDOK JOVANOVIĆ - ODGOVOR:+ P.+ Le.

Proračuni komponenti toplotnog bilansa omogućavaju utvrđivanje kako se dolazna solarna energija pretvara na površinu zemlje i u atmosferi. Na srednjim i visokim širinama, priliv sunčevog zračenja u ljeto je pozitivan, zimi je negativan. Prema proračunima južnog od 39 ° C. Sh. Bilans blistave energije pozitivan je tokom cijele godine, na širini od oko 50 ° na evropskom teritoriju SSSR-a, ravnoteža je pozitivna od marta do novembra i negativna je za tri zimska mjeseca. Na širinu od 80 °, pozitivno stanje zračenja opaža samo tokom maja - avgusta.

U skladu s proračunima toplotne ravnoteže Zemlje, ukupno solarno zračenje, apsorbirano površinom zemlje u cjelini, iznosi 43% sunčevog zračenja koji dolazi do najudaljenije granice atmosfere. Efektivno zračenje sa Zemljine površine iznosi 15% ove vrijednosti, ravnoteža zračenja iznosi 28%, troškovi toplote za isparavanje - 23% i turbulentan prijenos topline - 5%.

Sada razmatramo neke rezultate izračuna komponenti toplotne ravnoteže za zemlju - atmosferu. Evo četiri karte: ukupno zračenje za godinu, ravnoteža zračenja, troškovi topline za isparavanje i toplinske troškove za grijanje zraka za turbulentne mjere za toplinu, posuđene iz atlasa toplotne balance (Ed. M. I. Budyko). Sa karte prikazane na slici 10, slijedi da se najveće godišnje vrijednosti ukupnog zračenja pojavljuju na susidnim zonama Zemlje. Konkretno, u pustinji Sahare i Arabije, ukupno zračenje preko godine prelazi 200 kcal / cm 2,a u visokim širinama obje hemisfere ne prelazi 60-80kcal / cm 2.

Na slici 11 prikazan je karticu za ravnotežu zračenja. Lako je vidjeti da se na visokim i srednjim širinama ravnoteža zračenja povećava prema niskim širinama, što je povezano s povećanjem ukupnog i apsorbiranog zračenja. Zanimljivo je napomenuti da, za razliku od izolacije ukupnog zračenja, izolacije ravnoteže zračenja u tranziciji iz okeana na kopnu, koja je povezana s razlikom u Albedo-u i efikasnom zračenju. Potonji je manji za vodenu površinu, tako da ravnoteža zračenja okeana prelazi ravnotežu zračenja kopna.

Najmanji godišnji sumi (oko 60 kcal / cm 2)karakteristično za područja, gdje prevladava oblačno, kao i u suvim područjima, gdje visoki albedo i efikasne vrijednosti zračenja smanjuju ravnotežu zračenja. Najveće godišnje količine ravnoteže zračenja (80-90 kcal / cm 2)karakteristično za oblačno, ali relativno vlažne prašume i savanne, gdje je dolazak zračenja, ali značajan, ali Albedo i efikasno zračenje su veće nego u pustinjskim područjima Zemlje.

Raspodjela godišnjih vrijednosti isparavanja prikazana je na slici 12. Troškovi topline za isparavanje, jednak proizvodu isparavanja na skrivenoj toplini isparavanja (L.E), određuje se uglavnom isparavanjem, jer se skrivena toplina isparavanja u prirodnim uvjetima mijenja u malim granicama i u prosjeku jednakom 600 cal.na gramu isparavanja vode.

Kako slijedi s gornje slike, isparavanje iz suši uglavnom ovisi o zalihama topline i vlage. Zbog toga je maksimalna godišnja količina isparavanja sa površine suši (do 1000) mm)odvijaju se u tropskim širinama gdje je značajan toplotni

resursi se kombinuju sa velikom vlagom. Međutim, okeani su najvažniji izvori isparavanja. Maksimalne vrijednosti ovdje dosegnu 2500-3000 mm.Istovremeno, najveća isparavanje pojavljuje se u područjima s relativno visoke vrijednosti Temperatura površinskih voda, posebno u zonama toplih struja (Golfustrim, Kuro-Sivo itd.). Naprotiv, u zonama hladnih tokova isparavanja malih. Na srednjim širinama postoji godišnji korak isparavanja. Istovremeno, za razliku od sušija, maksimalna isparavanje na oceanima uočena je u hladnoj sezoni, kada se veliki vertikalni gradijenti za vlagu zraka kombiniraju s povećanim brzinama vjetra.

Turbulentna toplinska razmjena temeljne površine s atmosferom ovisi o uvjetima zračenja i uvjetima vlage. Stoga se najveći turbulentni prijenos topline provodi u onim područjima sušija, gdje se kombinira veliki priliv zračenja sa suhom zrakom. Kao što se može vidjeti s mape godišnjih veličina burne topline topline (Sl. 13), to su pustinjske zone, gdje doseže 60 kcal / cm 2. Tržni centri turbulentne razmjene topline u visokim širinama i hemisfera, kao i okeanima. Maksima godišnjih vrijednosti može se naći u zoni toplim morskim tokovima (više od 30 kcal / vidi 2 godine)gdje se stvaraju velike temperature između vode i zraka. Stoga se najveći prijenos topline na okeanima javlja u hladnom dijelu godine.

Toplotna ravnoteža atmosfere određena je apsorpcijom kratkog talasa i koluskularnog zračenja sunca, dugim zračenjem, zračenjem, blistavom i burnom razmjenom topline, toplotne advekcije, adiabatskim procesima itd. Podaci o dolasku i potrošnji toplota Polovni meteorolozi za objašnjenje složene cirkulacije atmosfere i hidrosfere, revolucije topline i vlage i mnogi drugi procesi i pojave koji se javljaju u zraku i vodene školjke Zemlja.

- izvor-

Pogosyan, H.P. Zemna atmosfera / H.P. Pogosyan [i D.R.]. - M.: Prosvetljenje, 1970.- 318 str.

Pregledi objave: 1 223

Razlika između apsorbiranog solarnog zračenja i efikasnog zračenja je ravnoteža zračenja ili preostalo zračenje Zemljine površine (B). Bilans zračenja, prosjek za cijelu površinu Zemlje, može se napisati kao formula b \u003d q * (1 - a) - E efekat ili b \u003d q - r k - e efekat. Na slici 24 prikazan je približni omjer kamate različite vrste Zračenja uključene u zračenje i toplotnu ravnotežu. Očito je da se površina zemlje apsorbuje 47% cijelog zračenja primljenog na planeti, a efikasno zračenje je 18%. Dakle, ravnoteža zračenja, prosječna za površinu cijele zemlje, pozitivna je i iznosi 29%.

Sl. 24. Shema zračenja i termičke ravnoteže Zemljine površine (od strane K. ya. Kondratyev)

Distribucija ravnoteže zračenja na zemljinoj površini je velika složenost. Znanje zakona ove distribucije izuzetno je važno, jer je pod utjecajem preostalog zračenja, formiran temperaturni režim temeljne površine i troposfere i opću klimu Zemlje. Analiza zračenja zračenja Zemljine površine za godinu (Sl. 25) dovodi do sljedećih zaključaka.

Godišnji iznos zračenja površine zemlje gotovo svugdje je pozitivan, s izuzetkom ledenog platoa Antarktika i Grenlanda. Njegove godišnje vrijednosti zonalno i prirodno se smanjuje od ekvatora prema stupovima u skladu s glavnim faktorom - ukupnim zračenjem. Nadalje, razlika u veličacima ravnoteže zračenja između ekvatora i stupova značajnija je od razlike u ukupnom zračenju. Stoga se zonalnost zračenja balansima izražava vrlo jarko.

Sljedeći obrazac ravnoteže zračenja povećava ga prilikom premještanja iz suši u ocean s ruptima i miješanju izoline duž obale. Ova je funkcija bolja "izražena u ekvatorijalno-tropske širosti i postepeno se izglađuje na polarni. Većim ravnotežom zračenja preko okeana objašnjava manjim albedom vode, posebno u ekvatorijalno-tropskim širinama, posebno u ekvatorijalno-tropskim širinama i smanjenom efikasnom zračenju zbog nižeg okeana površinska temperatura i značajan klima uređaj i oblake. Zbog povišenih vrijednosti ravnoteže zračenja i veliki trg Okean na planeti (71%) To je njegova vodeća uloga u termičkom režimu zemlje. A razlika u ravnoteži zračenja okeana i kopna određuje njihov konstantan i dubok međusobno utjecaj jedan na druge na svim širinama.

Sl. 25. Radiacijski bilans površine Zemlje za godinu [MJ / (M 2 Hodge)] (prema S. P. Chromovi i M.. A. Petrosyantz)

Sezonske promjene u zračnoj ravnoteži u ekvatorijalno-tropskim širinama su mala (Sl. 26, 27). Posljedica toga je mala fluktuacija temperature tokom godine. Stoga se godišnje godišnje određuju po neku temperaturu, već godišnji režim padavina. Na etropnim širinama, kvalitativne promjene u zračenju ravnoteže došlo je od pozitivnog na negativne vrijednosti tokom godine. Ljeti su u opsežnim prostorima umjerenih i djelomično visokih geografskih pratenica značajni (na primjer, u junu, na kopnu na sjevernoj polarnom krugu isti su kao u tropskim pustinji) i njegove vibracije u Široki su relativno mali. To se odražava u temperaturnom režimu i u skladu s tim, na slabljenju cirkulacije za povezivanje tokom ovog perioda. Zimi, u velikim prostorima, ravnoteža zračenja je negativna: bilans balance nule hladnog mjeseca prolazi iznad zemlje od oko 40 ° širine, iznad okeana - duž 45 °. Različiti termobarični dekor vodi zimi za aktiviranje atmosferskih procesa u umjerenim i suptropskim latitimnim zonama. Negativni saldo zračenja zimi u umjerenim i polarnim širinama dijelom se kompenzira prilivom topline zračnim i vodenim masama iz ekvatorijalnih-tropskih širina. Za razliku od niskih širina u umjerenim i visokim širinama, godišnja doba godine prvenstveno su zbog toplinskih uvjeta ovisno o ravnoteži zračenja.

Sl. 26. Radilacijski bilans Zemljine površine za juni [u 10 2 MJ / (m 2 x m EU.) |

U planinama svih širina, raspodjela ravnoteže zračenja komplicirana je utjecajem visine, dužinom snježnog pokrivača, izložbi insolacije padina, oblačnosti itd. Općenito, uprkos povećanim vrijednostima Ukupno zračenje u planinama, ravnoteža zračenja je manja zbog albedovog snijega i leda, povećavajući udio efikasnog zračenja. I drugi faktori.

Zemljina atmosfera ima vlastiti balans zračenja. Dolazak zračenja u atmosferu vrši se zbog apsorpcije i kratkotralnog sunčevog zračenja i zemaljskog zračenja dugog talasa. Konzumira se zračenje atmosfere s nadolazećim zračenjem, što u potpunosti nadoknađuje zemaljsko zračenje, a zbog odlaznog zračenja. Prema riječima stručnjaka, ravnoteža zračenja atmosfere je negativna (-29%).

Općenito, ravnoteža zračenja površine i zemljišnoj atmosferi je 0, tj. Zemljište je u stanju blistave ravnoteže. Međutim, višak zračenja na površini zemlje i nedostatka u atmosferi primoran je da postavlja pitanje: Zašto, u višku zračenja, površina zemlje se ne povećava, a atmosfera se ne smrzava Atmosfera na apsolutnu nultu temperaturu? Činjenica je da postoje ne-zračenje metoda za prijenos topline između površine zemlje i atmosfere (kao između površine i dubokih slojeva zemlje i vode). Prva je molekularna toplotna provodljivost i turbulentna razmjena topline (I), u kojem se atmosfera zagrijava i preraspodjela topline u njemu okomito i vodoravno. Zagrevani su i duboki slojevi zemlje i vode. Drugi je aktivna razmjena topline koja se događa kada je voda tranzicija iz jedne fazne države u drugu: tijekom isparavanja apsorbira se toplina, a tijekom kondenzacije i sublimacije vodene pare nalazi se skrivena toplina isparavanja (LE).

To su ne-zračenje za prijenos topline koja uravnotežuje ravnotežu zračenja na zemljinoj površini i atmosferu, vodeći i drugu na nulu i ne dopuštajući pregrijavanje površine i super hlađenje Zemljine atmosfere. Zemljina površina gubi 24% zračenja kao rezultat isparavanja vode (a atmosfera je prikladna kao naknadna kondenzacija i sublimacija vodene pare u obliku oblaka i magla) i 5% zračenja kada se atmosfera zagrijava sa površine Zemlje . Ukupno je to isto 29% zračenja, koje su suvišne na Zemljinoj površini i kojoj nedostaje atmosfera.

Sl. 27. Radilacijski bilans Zemljine površine za decembar [na 10 2 MJ / (m 2 x m.)]

Sl. 28. Komponente toplotne ravnoteže Zemljine površine u dan Društvo (Autor S. P. Chromova)

Algebarska zbroja svih župa i troškova topline na zemljinoj površini i u atmosferi naziva se toplotna ravnoteža; Radiacijski bilans je, dakle, najvažnija komponenta termičke ravnoteže. Jednadžba o ravnoteži toplote površine Zemlje ima obrazac:

B - LE - P ± g \u003d 0,

gdje B zračenje Zemljine površine, LE - trošak topline za isparavanje (l-efekta toplina isparavanja, £ - masa isparavanja vode), p je burna toplinska razmjena između temeljne površine i atmosfere, G je Toplinska razmjena s podlogom (Sl. 28). Gubitak toplote površine na grijanju aktivnog sloja tokom dana i ljeta gotovo je u potpunosti nadoknađen po dolasku iz dubine do površine noću i zimu, samim tim, prosječno dugoročno godišnja temperatura gornjih slojeva Tlo i voda svjetskog okeana smatra se konstantnim i g za gotovo svaku površinu se može smatrati jednakim nuli. Stoga, dugoročno zaključak, godišnja toplotna ravnoteža površine suši i svjetskog okeana troši se na evaporativnu i toplinu između temeljne površine i atmosfere.

Distribucija toplotnog bilansa na površini Zemlje je teže od zračenja, zbog brojnih faktora koji utječu na njega: oblaci, padavine, grijanje površine itd. Na različitim širinama, vrijednosti termičke balance razlikuju se od 0 Na jednu stranu: u visokim širovima negativno, i u niskom - pozitivnom. Nedostatak topline u sjevernim i južnim polarnim regijama nadoknađuje se prijenosom od tropskih širina uglavnom uz pomoć okeanskog tokova i zračnih masa, čime se uspostavlja toplinska ravnoteža između različitih latilica površine zemlje.

Termička ravnoteža atmosfere piše se na sljedeći način: -B + le + p \u003d 0.

Očigledno da su termički načini površine i zemaljske atmosfere komplementarni jedni drugima: sav solarni zračenje ulaze u zemlju (100%), ravnotežu gubitka zračenja zbog refleksije (30%) i zračenja (30%) i zračenja (70%) , dakle, općenito, toplotno, balans zemljišta, kao i zračenje, je 0. Zemljište je u zračnoj i toplotnoj ravnotežoj, a bilo što od njenog umanjenja vrijednosti može dovesti do pregrijavanja ili hlađenja naše planete.

Priroda termičke ravnoteže i njezina energetskog nivoa određuje karakteristike i intenzitet većine procesa koji se javljaju u geografskoj školjci, a prije svega toplotne režime troposfere.

Termalna bala NS Zemlja, omjer dolaska i potrošnje energije (blistava i termičke) na zemljinoj površini, u atmosferi i u sustavu zemlje - atmosferu. Glavni izvor energije za ogromnu većinu fizičkih, hemijskih i bioloških procesa u atmosferi, hidrosferi i u gornjim slojevima litosfere je solarno zračenje, Stoga je distribucija i odnos komponenti T. b. karakteriziraju njegove transformacije u tim granamima.

T. B. Postoje privatne formulacije zakona očuvanja energije i pripremljene su za podzemnu površinu (T. B. Podzemna površina); Za vertikalni stup koji prolazi kroz atmosferu (T. B. Atmosfera); Za isti post koji prolazi kroz atmosferu i gornje slojeve litosfere ili hidrosfere (T. b. Sistemi zemlje - atmosfera).

T. B. Podzemna površina: R.+ P.+ F 0.+ Le.= 0 je algebarska količina energije između elementa Zemljine površine i okolnog prostora. Ove teme uključuju radiacijski bilans (ili preostalo zračenje) R. - Razlika između apsorbiranog kratkotrajnog sunčevog zračenja i dugotrajnog efikasnog zračenja sa Zemljine površine. Pozitivna ili negativna vrijednost ravnoteže zračenja nadoknađuje se nekoliko toplotnih tokova. Budući da temperatura Zemljine površine obično nije jednaka temperaturi zraka, zatim između osnovna površina a atmosfera nastaje toplotnom toku R.Sličan toplinski protok F. 0 se promatra između Zemljine površine i dubljih slojeva litosfere ili hidrosfere. Istovremeno, toplinski protok u tlu određuje se molekularni toplotna provodljivost, Dok u rezervoarima, toplinska razmjena, u pravilu ima veće ili manje turbulentne. Toplota F. 0 Između površine rezervoara i njenih dubljih slojeva je numerički jednaka promjeni u velikoj mjeri rezervoara za vrijeme ovog vremenskog intervala i prijenosa topline na tokove u rezervoar. Bitna vrijednost u T. b. Zemljinu površinu obično ima potrošnju topline za isparavanje Le koji se definira kao proizvod mase isparene vode E. Na toplini isparavanja L. Vrijednost Le.ovisi o navlaži zemljine površine, njenoj temperaturi, vlažnosti zraka i intenziteta burne topline topline u površinskom sloju zraka, koji određuje brzinu zračenja vodene pare sa zemlje u atmosferi.

T. B. Atmosfera ima obrazac: R A.+ L R.+ P.+ F A.\u003d D. W.

T. B. Atmosfera sastoji se od svoje ravnoteže zračenja R. SVEDOK JOVANOVIĆ - ODGOVOR: ; župa ili toplina L R. sa faznim transformacijama vode u atmosferi (G - zbroj oborina); dolazak ili potrošnja topline p, zbog turbulentne topline atmosfere sa Zemljinom površinom; župa ili toplina F. uzrokovana izmjenom topline kroz vertikalne zidove stupa, koji je povezan s naručenim atmosferskim pokretima i makroturužom. Pored toga, u jednadžbi T. b. Atmosfera uključuje član D W, jednak veličini promjene toplotnog sadržaja unutar stupa.

T. B. Eather Earth - atmosfera odgovara algebarskom iznosu članova T. B. Podzemna površina i atmosfera. Komponente T. b. Zemljinu površinu i atmosferu za razne oblasti svijeta određena je meteorološkim zapažanjima (na aktinometrijskim stanicama, na posebnim stanicama T., na meteorološki satelitima zemlje) ili klimatološkim proračunima.

Prosječne latitusilne vrijednosti komponenti T. b. Podzemna površina za okeane, suši i zemlju itd. Atmosfere su prikazane u tablicama 1, 2, gdje su vrijednosti članova T. b. Smatra se pozitivnim ako odgovaraju dolasku topline. Budući da se ove tablice odnose na prosječne godišnje uvjete, ne uključuju članove koji karakterišu promjene u atmosferi i gornjim slojevima litosfere, jer su blizu nule za ove uvjete.

Za Zemlju kao planetu, zajedno sa atmosferom, šema T. b. Predstavljeno na slici. Na jedinici površine vanjske granice atmosfere teče potok sunčevog zračenja jednako u prosjeku oko 250 kcal / vidi 2 godišnje, od čega se u vezi s svjetskim prostorom odražava i 167 kcal / vidi 2 godišnje upija zemlju (strelica) TUŽILAC WHITING - PITANJE: S b sl. ). Prizemna površina dostiže zračenje kratkog talasa, jednako 126 kcal / vidi 2 godišnje; osamnaest kcal / vidi 2 godišnje od ove količine se odražava i 108 kcal / vidi 2 godišnje apsorbira zemljoj površini (strelica) TUŽILAC WHITING - PITANJE:). Atmosfera apsorbuje 59. kcal / vidi 2 godišnje zračenja kratkog talasa, odnosno znatno manje od Zemljine površine. Efektivno dugo talasno zračenje površine zemlje je 36 kcal / vidi 2 godišnje (strelica I.), Stoga je ravnoteža zračenja Zemljine površine 72 kcal / vidi 2 godišnje. Dugo talasno zračenje zemlje u svetski prostor iznosi 167 kcal / vidi 2 godišnje (strelica I S.). Dakle, površina zemlje prima oko 72 kcal / vidi 2 godišnje blistave energije, koja je djelomično potrošena na isparavanju vode (krug Le.) i djelomično se vraća u atmosferu pomoću turbulentnog prijenosa topline (strelica R).

Stol. 1. - Termalna ravnoteža Zemljine površine, kcal / vidi 2 godine

Podaci o komponentama T. b. koristi se u razvoju mnogih problema klimatologije, sushi hidrologije, oceanologije; Koriste se za potkrijepljenje numeričkih modela teorije klime i za empirijsku provjeru rezultata primjene ovih modela. Materijali o T. b. Igrajte veliku ulogu u učenju klimatskim promjenama, oni se koriste i u proračunima isparavanja sa površine riječni bazeni, jezera, mora i okeani, u studijama energetskog režima morskih struja, za proučavanje snježne i ledene pokriće, u biljnoj fiziologiji za proučavanje transpiracija i fotosinteze, u fiziologiji životinja za proučavanje termalnog režima živih organizama. Podaci o T. b. I da proučimo geografsku zonalnost u radovima sovjetskog geografa A. A. Grigoriev.

Stol. 2. - Termalna balans atmosfere, kcal / vidi 2 godine

Lit: Atlas toplotne ravnoteže globusa, ed. M. I. Budyko, M., 1963; Budyko M. I., klima i život, L., 1971; GRIGORIEV A. A., Obrasci strukture i razvoja geografskog okruženja, M., 1966.

Razmislite zajedno sa atmosferom i termičkom režimom aktivnog sloja zemlje. Aktivni sloj naziva se tako slojem tla ili vode, čija temperatura doživljava svakodnevne i godišnje oscilacije. Promatranja pokazuju da se na zemljištu, svakodnevne fluktuacije odnose na dubinu od 1-2 m, godišnja - na sloju nekoliko desetina metara. U moru i okeanima debljina aktivnog sloja je deset puta više nego na kopnu. Spajanje termičkih režima atmosfere i aktivnog sloja zemlje vrši se uz pomoć takozvane ravnoteže topline u zemlji Zemljine površine. Ova jednadžba po prvi put privukla je 1941. godine za izgradnju teorije dnevnog zraka A.A. Dorodnitsyn. U narednim godinama jednačina ravnoteže toplote široko koriste mnogi istraživači za istraživanje različita svojstva Površinski sloj atmosfere, do procjene onih promjena koji se javljaju pod utjecajem aktivnih utjecaja, na primjer, na ledenom prekrivanju Arktika. Stanimo sa povlačenjem jednadžbe u toplotnom bilansu Zemljine površine. Solarno zračenje, koje je ušlo u Zemljinu površinu, apsorbira se na zemljištu u tankom sloju, čija je debljina označena (Sl. 1). Pored toka solarnog zračenja, Zemljina površina dobiva se u obliku potoka infracrvenog zračenja iz atmosfere, gubi toplinu vlastitim zračenjem.

Sl. jedan.

U tlu, svaki od tih potoka prolazi promjenu. Ako u debljini elementarnog sloja (- odbrojavanje dubine sa površine tla) Stream F promijenio se u DF, onda možete pisati

gde je a koeficijent apsorpcije - gustoća tla. Integriranje posljednjeg omjera u rasponu od ranije, dobivamo

gde - dubina na kojoj se protok opada u E puta u odnosu na protok f (0) u. Uz zračenje, prijenos topline vrši se turbulentnim dijeljenjem tla s atmosferom i molekularnim metabolizmom s podložnim slojevima tla. Pod utjecajem turbulentnog metabolizma, tlo gubi ili dobiva količinu topline jednaka

Pored toga, isparavanje vode (ili kondenzacija vodene pare) javlja se iz površine tla koja se troši u količini topline

Molekularni protok kroz donju granicu sloja napisana je u obliku

gdje je koeficijent toplotne provodljivosti tla, njegova specifična toplina, je koeficijent molekularne temperature.

Pod utjecajem topline priliva, temperatura promjena tla, kao i na temperaturama blizu 0, ledena topi (ili smrzava vodu). Na osnovu zakona očuvanja energije u vertikalnom tloskom polu, možemo pisati debele.

U jednadžbi (19), prvi termin u lijevom dijelu je količina topline utrošena na promjenu proizvodnje topline cm 3 tla po jedinici vremena, druga količina topline koja se tipi na ledu (). U desnom dijelu, svi toplinski toplini koji su uključeni kroz gornju i niske granice U sloju tla, snimljenim sa znakom "+", a oni koji izlaze iz sloja - sa znakom "-". Jednadžba (19) i jednačina je ravnoteža topline za sloj debljine tla. U takvim opći Ova jednadžba nije ništa drugo nego jednadžba topline zabilježenog za sloj konačne debljine. Izdvojite sve dodatne informacije iz IT-a (u odnosu na jednadžbu topline) o termičkom zraku i načinu tla nije moguć. Međutim, možete odrediti nekoliko posebnih slučajeva jednadžbe ravnoteže toplote kada se može koristiti kao neovisna diferencijalne jednadžbe Granični uslovi. U ovom slučaju jednadžba termičke ravnoteže omogućava vam utvrđivanje nepoznate temperature Zemljine površine. Takav poseban slučaj bit će sljedeći. Na kopnu, ne prekriveno snegom ili ledom, veličina, kao što je već naznačena, prilično je mala. Istovremeno, odnos prema svakoj od vrijednosti koji imaju redoslijed molekula molekula prilično je velik. Kao rezultat, jednadžba sušija u nedostatku procesa topljenja leda s dovoljnim stepenom tačnosti može se napisati kao:

Zbir prva tri pojma u jednakim (20) nije ništa drugo nego ravnoteža zračenja R Zemljine površine. Dakle, jednadžba toplotne ravnoteže sušijske površine uzima oblik:

Jednadžba toplotne ravnoteže u obliku (21) koristi se kao granični uvjet u proučavanju termičke atmosfere i načina tla.