Влияние атмосферы на радиационный баланс Земли

Вследствие наличия атмосферы солнечная радиация на земной поверхности распределяется неравномерно.

Атмосфера состоит из азота, кислорода и аргона, которые почти на 100% являются прозрачными для радиации - от коротковолновой ультрафиолетовой до длинноволновой инфракрасной. Кислород, взаимодействуя с коротковолновым ультрафиолетовым светом, превращается в озон. Молекула озона поглощает ультрафиолетовый свет. В результате на высоте примерно 20 км от земной поверхности образуется слой озона, который адсорбирует ультрафиолетовый свет, приходящий от Солнца; таким образом озоновый слой защищает поверхность Земли от этих лучей. Без этого фильтра жизни на земной поверхности, как известно, было бы невозможным. Если бы наша атмосфера состояла только из основных газов: азота, кислорода и аргона, то она 6 была прозрачной для инфракрасной радиации. Поэтому отраженная от поверхности Земли радиация могла бы беспрепятственно пройти через атмосферу. Однако воздух, кроме трех основных газов, содержит небольшое количество углекислого газа (0,03%) и водяного пара. И углекислый газ, и водяной пар в атмосфере в значительной степени адсорбирует инфракрасную радиацию. Кроме того, в процессе конденсации водяного пара образуются облака, которые отражают и рассеивают часть солнечной радиации, поступающей из космоса. Атмосфера прозрачна в диапазоне от 0,3 до 0,7 мкм. В инфракрасном спектре остается несколько зон для волн с длинами менее 13 мкм, так называемых инфракрасных окон, в которых атмосфера прозрачна. В то время как атмосфера прозрачна для большей части прямой солнечной радиации, она почти непрозрачна для теплового радиационного излучения Земли при 300 К. Отражается в околоземное пространство 35% всей солнечной радиации. Земля поглощает 47% ее количе и сушу, и океаны), верхние слои атмосферы - 3%, нижние слои атмосферы - 15%.

Передача тепла от земной поверхности в атмосферу происходит тремя способами. Часть энергии передается благодаря тепловому излучению. Часть - путем нагрева воздуха, контактирует с поверхностью. Однако большая часть перелается благодаря испарению воды. Водяной пар, поднимаясь в атмосферу, конденсируется, при этом образуются различные виды облаков и осадков, выпадающих на земную поверхность (дождь, снег и др.), - Таким образом атмосфера получает тепло благодаря испарению.

Поглощенная атмосферой инфракрасная радиация и теплота конденсации водяного пара задерживают тепло у земной поверхности. Вода на Земле играет важную роль как аккумулятор тепла, потому что она поглощает инфракрасную радиацию. Важная роль воды как механизма испарения и конденсации. Над засушливыми районами эти влияния уменьшаются и поэтому именно здесь мы наблюдаем наибольшие суточные и годовые амплитуды температуры. С другой стороны, во влажных океанических районах наблюдаются наименьшие колебания температуры. Количество солнечного излучения, поступающего на земную поверхность, уменьшается от экватора к полюсам. Кроме того, на Земле воздушные и океанические течения могут переносить тепло из одних районов в другие. Течения в океане и атмосфере переносят тепло из низких широт в высокие. На Земле неодинаковое нагревание поверхности в районе экватора и в полярных областях обуславливает перенос тепла в направлении полюсов, в результате чего возникают течения в атмосфере и океанах. По направлению к полюсу потоки нагретого воздуха или океанические течения переносят тепло, а направлены к экватору воздушные массы и течения несут холод. В среднем за год переноса энергии через экватор очень незначительное. Перенос тепла в направлении к полюсу достигает максимума примерно на широте 40 ° и равна нулю у полюсов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >