Балансът на радиация
Количеството топлина, получена от слънцето земната повърхност зависи преди всичко от ъгъла на падане на слънчева светлина. В стръмно падане слънчева светлина т. Е. Колкото по-голяма от височината на слънцето над хоризонта, толкова по-ниска пътя на слънчевата светлина в атмосферата (фиг. 8), и по-голямо количество енергия, необходима за
на единица площ. Обратно, по-малък от ъгъла на падане, по пътя на слънчевата светлина в атмосферата и по-малко енергия за единица площ.
Максималният размер на слънчевата радиация, получена за единица хоризонтална повърхност, перпендикулярна на земята слънчевите лъчи, когато слънцето е в зенита, т. Е. Когато ъгълът на падане на слънчева светлина е 90 °.
За изучаване на процесите, предизвикани от притока на слънчева енергия, е необходимо да се знае колко получава Земята с атмосферата и хидросферата като тази енергия се разпространява по целия свят и как се изразходват. Но на Земята е не само получава топлина от слънцето, тя го дава чрез радиация. Разликата между пристигането и на потока на лъчиста енергия на слънцето, се нарича излъчване баланс.
Загубата на топлина чрез излъчване на повърхността на земята до голяма степен се компенсира от атмосферното радиация насочена надолу. Въпреки това, тъй като температурата на повърхността над температурата на атмосферата, наземна радиация е винаги по-голямо от атмосферното радиация. С други думи, на земната повърхност е винаги губи част топлина. Разликата между стойността и величината на наземното излъчване се абсорбира от основната повърхност counterradiation атмосфера нарича ефективен радиация. Наземно излъчване, измерено в калории на квадратен сантиметър на минута (кал / см 2 минути).
Големината на радиация баланс на земната повърхност се определя от уравнението:
където Q - общата слънчева радиация за единица хоризонтална повърхност; и - отражателната способност на повърхността на земята за излъчване на къси вълни; I - ефективно излъчване, равна на разликата на вътрешна радиация counterradiation повърхност и атмосфера на Земята.
Температура на повърхността и влажност на въздуха има значителен ефект върху степента на ефективното излъчване, обаче, ефективното излъчване ден напред през нощта, лятото повече от зимата. В тези части на Земята, където често е облачно, в сила от радиация на повърхността на Земята е по-малка, когато наличието на ясно време преобладава. загубата на топлина е значително намалена поради атмосфера повърхност абсорбция. При липса на атмосферата между пристигането на слънчевата топлинна радиация и на повърхността на земята, ще се установява противното, равновесие, отколкото е в момента съществува.
Изследване на характеристиките на радиация в различни части на земното кълбо е един от най-важните задачи на метеорологията. Дори в края на миналия век (1884), виден географ и климатолог А. И. Voeykov пише за необходимостта от "сметка книга на слънчевата топлина, получена от земното кълбо с въздух и вода му яке. Трябва да знаем колко превръща слънчевата топлина в горната част на атмосферата; колко от него отива за отопление на атмосферата, да променя състоянието смесени с нея водни пари; след това - количеството достига повърхността на земята и водата, която се нагрява до различни органи, които се променят в състояние (от твърдо в течно и от течност до газообразно състояние); химическите реакции особено свързани с органичен живот; тогава ще трябва да се знае колко топлина се губи през лъчението Земята небесно пространство, както и колко е тази загуба. "
Тъй като много е проучвана. Избрано специални инструменти за измерване на радиация баланс, наречена нетната радиометър, карти на баланс радиационен земната повърхност и др ..
Връщайки се на въпроса за броя на приток на слънчева енергия в света, помислете на изчисленото количество слънчева радиация през лятото и зимното слънцестоене в отсъствието на
атмосфера. Тези данни са показани в таблица 2. От тази таблица - че при липсата на атмосферата по време на лятното слънцестоене Арктика ще получат най-голямо количество слънчева топлина - .. 1110 кал / см 2 на ден, т.е., по-голяма от екваториалната зона, където дневната количеството топлина Тя възлиза на само 814 кал / cm2.
Такова разпределение на слънчевата радиация, поради факта, че не отива Polar Басейнова слънце през целия ден през лятото на хоризонта, а през зимата не се появи над хоризонта, докато в екваториалната зона на продължителността на светлата част на денонощието в не изпитват значителни колебания, и е приблизително 12 часа през годината , Поради това, през годината по-ниски географски ширини получават повече топлина, отколкото средните и високите ширини.
За да се определи степента, в която количеството енергия, достигайки повърхността перпендикулярна на слънчевите лъчи зависи от ъгъла на падане, вижте Таблица 3. В тази таблица показва теоретично изчислените данни на сума в размер на слънчевата радиация, попадаща перпендикулярно на абсолютно черна повърхност в зависимост от височината слънце над хоризонта в отсъствието на атмосфера (слънчева константа) и преминаването на слънчева светлина през идеалната среда, както и данните, получени от пряко наблюдение и т.н. има реална атмосфера в средата на неговата прозрачност.
Както се вижда от таблица 3, в сравнение с интензитета на слънчевата радиация е постоянна, дори ако значително по-малко от идеален атмосфера и, разбира се, това е още по-малко в присъствието на истинската атмосфера. Ако височината на слънцето на 20 °, интензивността на слънчевата радиация в сравнение с слънчева константа в реално атмосфера е намалена почти наполовина, а слънце надморска височина от 60 ° - 30%. Рязкото намаляване на интензивността на слънчевата радиация се случва в реалния атмосферата главно поради неговото съдържание на водна пара и прах с висок капацитет за усвояване.
Такъв е случаят с пристигането на слънчевата топлина по повърхността перпендикулярно на лъчите.
Таблица 4 показва примери на слънчевата радиация на ден на земята в различни точки в средата на лятото и размера на годишните количества на същите точки (в Н. P. Rusinu). се вижда от таблицата, например, че станция "Восток", който се намира в близост до южния континент, където е безоблачно и ясно, както в летните жеги се доставя на ден 2-2,5 пъти повече, отколкото в средата и по-ниски географски ширини на Земята. В действителност, на годишния размер на слънчева енергия на единица хоризонтална повърхност в ниските и средните ширини на по-голямо количество, отколкото при по-високи географски ширини. Това се дължи на ъгъла на падане на слънчева светлина. Така че, когато слънчевите лъчи падат
под ъгъл от 30 ° количеството радиация въвеждане на хоризонталната повърхност 1 cm 2 в сравнение с перпендикулярно падане на лъчите се намалява с 2 пъти, и към слънцето височина от 5 ° - почти 12 пъти. Ето защо, на потока на слънчевата радиация идва върху хоризонтална повърхност бързо намалява от екватора към полюсите.
Размерът на слънчевата топлина, получена от различни части на повърхността на земята, варира през годината в зависимост от позицията на Земята спрямо Слънцето. През пролетта и есента равноденствие по обед на екватора, слънцето е най-голям разцвет, а на полюсите - на хоризонта. В деня на лятното слънцестоене в северното полукълбо, височината на слънцето на екватора 66,5 °, в северната част на Тропика на 90 °, а само 23.5 ° на Северния полюс. По това време, слънцето никога не залязва в полярния ден Арктика и ефективни, а Антарктида е потопен в полярната нощ.
В деня на зимното слънцестоене в Арктика, слънцето е под хоризонта (полярна нощ), и по антарктически Polar Деня на случва. Въпреки това, както в Северна и Южния полюс по време на полярния ден слънчевите лъчи попадат в най-малкия ъгъл.
Продължителността на полярния ден, както и с полярната нощ, е около половината от годината. Ето защо, в ниските ширини на Земята, където надморската височина на слънцето през цялата година като цяло е много по-топло, отколкото в средата и високите ширини, особено северните и южните полукълба. Това представлява най-голямата жега на земната повърхност по обед, когато слънчевите лъчи падат върху него на най-високо ъгъл. Въпреки годишна температура на въздуха разбира зависи от физическите и географски условия на региона и адвекция м. P.