المصدر الرئيسي للطاقة للغالبية العظمى من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية في الغلاف الجوي والغلاف المائي والطبقات العليا من الغلاف الصخري هو الإشعاع الشمسي ، وبالتالي نسبة المكونات. . تميز تحولاتها في هذه الأصداف.
T. ب. هي صيغ خاصة لقانون الحفاظ على الطاقة ويتم تجميعها لجزء من سطح الأرض (T. b. من سطح الأرض) ؛ لعمود رأسي يمر عبر الغلاف الجوي (T. ب. الغلاف الجوي) ؛ لمثل هذا العمود الذي يمر عبر الغلاف الجوي والطبقات العليا من الغلاف الصخري ، الغلاف المائي (T. b. نظام الغلاف الجوي الأرضي).
T. ب. سطح الأرض: R + P + F0 + LE = 0 هو المجموع الجبري لتدفق الطاقة بين عنصر من سطح الأرض والفضاء المحيط. تتضمن هذه التدفقات الإشعاع (أو الإشعاع المتبقي) R - بين الإشعاع الشمسي الممتص قصير الموجة والإشعاع الفعال طويل الموجة من سطح الأرض. يتم تعويض توازن الإشعاع الموجب أو السالب من خلال عدة تدفقات حرارية. نظرًا لأن سطح الأرض لا يساوي عادةً درجة حرارة الهواء ، تنشأ الحرارة بين السطح السفلي والغلاف الجوي. لوحظ تدفق حراري مشابه F0 بين سطح الأرض والطبقات الأعمق من الغلاف الصخري أو الغلاف المائي. في الوقت نفسه ، يتم تحديد تدفق الحرارة في التربة من خلال التوصيل الحراري الجزيئي ، بينما في المسطحات المائية ، يكون مضطربًا إلى حد ما. التدفق الحراري F0 بين سطح الخزان وطبقاته العميقة يساوي عدديًا التغير في المحتوى الحراري للخزان خلال فترة زمنية معينة وانتقال الحرارة بواسطة التيارات في الخزان. أساسي في T. b. عادةً ما يحتوي سطح الأرض على حرارة لكل LE ، والتي تُعرَّف على أنها كتلة الماء المتبخر E لكل حرارة التبخر L. تعتمد قيمة LE على ترطيب سطح الأرض ودرجة حرارته ورطوبة الهواء وشدة الحرارة المضطربة في طبقة الهواء السطحية ، والتي تحدد انتقال الماء من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي.
المعادلة T. b. الغلاف الجوي له: Ra + Lr + P + Fa = DW.
T. ب. يتكون الغلاف الجوي من توازنه الإشعاعي رع ؛ مدخلات أو مخرجات الحرارة Lr أثناء التحولات الطورية للمياه في الغلاف الجوي (r - هطول الأمطار) ؛ وصول أو استهلاك الحرارة P ، بسبب التبادل الحراري المضطرب للغلاف الجوي مع سطح الأرض ؛ اكتساب الحرارة أو فقدانها Fa الناجم عن التبادل الحراري من خلال الجدران الرأسية للعمود ، والذي يرتبط بحركات الغلاف الجوي المنظمة والاضطراب الكبير. بالإضافة إلى ذلك ، في المعادلة T. ب. يدخل الغلاف الجوي DW ، مساوٍ للتغير في المحتوى الحراري داخل العمود.
المعادلة T. b. أنظمة الأرض - الغلاف الجوي يتوافق مع المجموع الجبري لشروط المعادلات T. ب. سطح الأرض والغلاف الجوي. مكونات T. b. يتم تحديد سطح الأرض والغلاف الجوي لمناطق مختلفة من العالم من خلال أرصاد الأرصاد الجوية (في محطات قياس الأكتينومتري ، وفي محطات خاصة في السماء ، وعلى سواتل الأرصاد الجوية للأرض) أو من خلال الحسابات المناخية.
القيم العرضية لمكونات T. b. سطح الأرض للمحيطات والأرض والأرض ، و T. b. الأجواء معطاة في الجدولين 1 ، 2 ، حيث قيم أعضاء T. b. تعتبر إيجابية إذا كانت تتوافق مع وصول الحرارة. نظرًا لأن هذه الجداول تشير إلى متوسط الظروف السنوية ، فإنها لا تتضمن المصطلحات التي تميز التغيرات في المحتوى الحراري للغلاف الجوي والطبقات العليا من الغلاف الصخري ، نظرًا لأنها قريبة من الصفر في هذه الظروف.
بالنسبة للأرض مثل الغلاف الجوي ، T. b. قدم يوم. يتلقى سطح وحدة من الحد الخارجي للغلاف الجوي تدفقًا من الإشعاع الشمسي يساوي متوسط حوالي 250 كيلو كالوري / سم 2 ، وينعكس حوالي ═ في العالم ، و 167 كيلو كالوري / سم 2 تمتصه الأرض سنويًا (السهم Qs على أرز.). يصل سطح الأرض إلى إشعاع قصير الموجة يساوي 126 كيلوكالوري / سم 2 في السنة ؛ من هذا المقدار ، ينعكس 18 كيلو كالوري / سم 2 في السنة و 108 كيلو كالوري / سم 2 في السنة يمتصها سطح الأرض (السهم Q). يمتص الغلاف الجوي 59 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا من إشعاع الموجات القصيرة ، أي أقل بكثير من إشعاع الأرض. الطول الموجي الطويل الفعال لسطح الأرض هو 36 كيلو كالوري / سم 2 في السنة (السهم الأول) ، وبالتالي فإن توازن الإشعاع على سطح الأرض هو 72 كيلو كالوري / سم 2 في السنة. تساوي إشعاع الموجة الطويلة للأرض في الفضاء العالمي 167 كيلو كالوري / سم 2 في السنة (السهم هو). وهكذا ، يستقبل سطح الأرض حوالي 72 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا من الطاقة المشعة ، والتي تُنفق جزئيًا على تبخر الماء (الدائرة LE) وتعاد جزئيًا إلى الغلاف الجوي من خلال انتقال الحرارة المضطرب (السهم P).
فاتورة غير مدفوعة. 1. - التوازن الحراري لسطح الأرض ، كيلو كالوري / سم 2 سنة
درجات
متوسط الأرض
R══════LE ═════════Р════Fo
R══════LE══════R
R════LE═══════Р═════F0
خط عرض 70-60 شمالا
0-10 خط عرض جنوبي
الأرض ككل
23-══33═══-16════26
29-══39═══-16════26
51-══53═══-14════16
83-══86═══-13════16
113-105═══- 9═══════1
119-══99═══- 6═-14
115-══80═══- 4═-31
115-══84═══- 4═-27
113-104═══-5════-4
101-100═══- 7══════6
82-══80═══-9═══════7
57-══55═══-9═══════7
28-══31═══-8══════11
82-══74═══-8═══════0
20═══-14══- 6
30═══-19══-11
45═══-24══-21
60═══-23══-37
69═══-20══-49
71═══-29══-42
72═══-48══-24
72═══-50══-22
73═══-41══-32
70═══-28══-42
62═══-28══-34
41═══-21══-20
31═══-20══-11
49═══-25══-24
21-20══- 9═══════8
30-28═-13═════11
48-38═-17══════7
73-59═-23══════9
96-73═-24══════1
106-81═-15═-10
105-72══- 9═-24
105-76══- 8═-21
104-90═-11═══-3
94-83═-15══════4
80-74═-12══════6
56-53══- 9══════6
28-31══- 8════11
72-60═-12══════0
بيانات عن مكونات T. b. تستخدم في تطوير العديد من مشاكل علم المناخ وهيدرولوجيا الأرض وعلم المحيطات ؛ يتم استخدامها لإثبات النماذج العددية لنظرية المناخ واختبار نتائج تطبيق هذه النماذج تجريبياً. مواد حول T. b. تلعب بشكل كبير
يسمى التوازن الإشعاعي بإيرادات الطاقة المشعة الممتصة والمنبعثة من السطح السفلي أو الغلاف الجوي أو نظام الأرض والغلاف الجوي لفترات زمنية مختلفة (6 ، ص 328).
يتكون جزء الإدخال من توازن الإشعاع السطحي الأساسي R من الإشعاع الشمسي المباشر والإشعاع المنتشر ، بالإضافة إلى إشعاع الغلاف الجوي الذي يمتصه السطح الأساسي. يتم تحديد جزء الإنفاق بفقدان الحرارة بسبب الإشعاع الحراري الداخلي للسطح السفلي (6 ، ص. 328).
معادلة توازن الاشعاع:
R = (Q + q) (1-A) + d-
حيث Q هو تدفق (أو مجموع) الإشعاع الشمسي المباشر ، q هو تدفق (أو مجموع) الإشعاع الشمسي المتناثر ، A هو بياض السطح الأساسي ، هو تدفق (أو مجموع) إشعاع الغلاف الجوي المضاد ، و هو تدفق (أو مجموع) الإشعاع الحراري الداخلي للسطح الأساسي ، e هو القدرة على الامتصاص للسطح السفلي (6 ، ص 328).
يكون التوازن الإشعاعي لسطح الأرض لهذا العام موجبًا في كل مكان على الأرض ، باستثناء الهضاب الجليدية في جرينلاند وأنتاركتيكا (الشكل 5). هذا يعني أن التدفق السنوي للإشعاع الممتص أكبر من الإشعاع الفعال لنفس الوقت. لكن هذا لا يعني على الإطلاق أن سطح الأرض يزداد دفئًا كل عام. تتم موازنة الفائض من الإشعاع الممتص فوق الإشعاع بنقل الحرارة من سطح الأرض إلى الهواء عن طريق التوصيل الحراري وأثناء تحولات طور الماء (أثناء التبخر من سطح الأرض والتكثيف اللاحق في الغلاف الجوي).
وبالتالي ، بالنسبة لسطح الأرض ، لا يوجد توازن إشعاعي في استقبال وعودة الإشعاع ، ولكن هناك توازن حراري: إن تدفق الحرارة إلى سطح الأرض بالطرق الإشعاعية وغير الإشعاعية يساوي عائدها بنفس الطريقة. أساليب.
معادلة توازن الحرارة:
حيث تكون قيمة التدفق الحراري الإشعاعي هي R ، ويكون التدفق الحراري المضطرب بين السطح السفلي والغلاف الجوي P ، وتدفق الحرارة بين السطح السفلي والطبقات الأساسية هو A ، واستهلاك الحرارة للتبخر (أو إطلاق الحرارة أثناء التكثيف) LE (L هي الحرارة الكامنة للتبخر ، E هي معدل التبخر أو التكثيف) (4 ، ص 7).
وفقًا لتدفق الحرارة إلى الداخل والخارج فيما يتعلق بالسطح الأساسي ، يمكن أن يكون لمكونات ميزان الحرارة قيم موجبة أو سلبية. في استنتاج طويل المدى ، يُعتبر متوسط درجة الحرارة السنوية للطبقات العليا من التربة والمياه في المحيط العالمي ثابتًا. لذلك ، يمكن عمليًا معادلة انتقال الحرارة الرأسي والأفقي في التربة وفي المحيط العالمي ككل بالصفر.
وهكذا ، في الاشتقاق طويل الأجل ، يتكون التوازن الحراري السنوي لسطح الأرض والمحيط العالمي من توازن الإشعاع ، وفقدان الحرارة من أجل التبخر ، وتبادل الحرارة المضطرب بين السطح السفلي والغلاف الجوي (الأشكال 5 ، 6). بالنسبة للأجزاء الفردية من المحيط ، بالإضافة إلى المكونات المشار إليها لميزان الحرارة ، من الضروري مراعاة انتقال الحرارة عن طريق التيارات البحرية.
أرز. 5. التوازن الإشعاعي للأرض ووصول الإشعاع الشمسي للعام
التوازن الحراري nsالأرض: نسبة دخل واستهلاك الطاقة (المشعة والحرارية) على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي وفي نظام الغلاف الجوي الأرضي. المصدر الرئيسي للطاقة للغالبية العظمى من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية في الغلاف الجوي والغلاف المائي والطبقات العليا من الغلاف الصخري هو اشعاع شمسي, لذلك ، توزيع ونسبة مكونات T. b. تميز تحولاتها في هذه الأصداف.
T. ب. هي صيغ خاصة لقانون الحفاظ على الطاقة ويتم تجميعها لجزء من سطح الأرض (T. b. من سطح الأرض) ؛ لعمود رأسي يمر عبر الغلاف الجوي (T. ب. الغلاف الجوي) ؛ لنفس العمود الذي يمر عبر الغلاف الجوي والطبقات العليا للغلاف الصخري أو الغلاف المائي (T. b. نظام الغلاف الجوي الأرضي).
المعادلة T. b. سطح الأرض: ص+ص+F0+جنيه= 0 هو المجموع الجبري لتدفق الطاقة بين عنصر من سطح الأرض والفضاء المحيط. وتشمل هذه التيارات توازن الإشعاع (أو إشعاع متبقي) ص- الفرق بين الإشعاع الشمسي الممتص قصير الموجة والإشعاع الفعال طويل الموجة من سطح الأرض. يتم تعويض القيمة الموجبة أو السلبية لتوازن الإشعاع بعدة تدفقات حرارية. حيث أن درجة حرارة سطح الأرض لا تساوي عادة درجة حرارة الهواء بينهما السطح الأساسي ويخلق الغلاف الجوي تدفقًا حراريًا تم العثور على R.تدفق حرارة مماثل F 0 لوحظ بين سطح الأرض والطبقات الأعمق من الغلاف الصخري أو الغلاف المائي. في هذه الحالة ، يتم تحديد تدفق الحرارة في التربة بواسطة الجزيئي توصيل حراري, بينما التبادل الحراري للأجسام المائية ، كقاعدة عامة ، له طابع مضطرب بدرجة أكبر أو أقل. تدفق الحرارة F 0 بين سطح الخزان وطبقاته العميقة عدديًا يساوي التغير في المحتوى الحراري للخزان خلال فترة زمنية معينة وانتقال الحرارة بواسطة التيارات في الخزان. القيمة الأساسية في T. b. عادة ما يكون لسطح الأرض فقد حرارة من أجل التبخر جنيه ،والذي يعرف بأنه ناتج كتلة الماء المتبخر هلحرارة التبخر ل.قيمة جنيهيعتمد على ترطيب سطح الأرض ودرجة حرارته ورطوبة الهواء وشدة انتقال الحرارة المضطرب في الطبقة السطحية للهواء مما يحدد معدل انتقال بخار الماء من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي.
المعادلة T. b. الجو يشبه: رع+ إل ص+ص+ فا= د دبليو.
T. ب. يتكون الغلاف الجوي من توازن الإشعاع الخاص به صأ ; إدخال الحرارة أو الإخراج إل صأثناء التحولات الطورية للمياه في الغلاف الجوي (ص - كمية الهطول) ؛ وصول أو استهلاك الحرارة P ، بسبب التبادل الحراري المضطرب للغلاف الجوي مع سطح الأرض ؛ إدخال الحرارة أو الإخراج Fأ ، ناتج عن انتقال الحرارة عبر الجدران الرأسية للعمود ، والذي يرتبط بحركات الغلاف الجوي المرتبة والاضطراب الكبير. بالإضافة إلى ذلك ، في المعادلة T. ب. يشتمل الغلاف الجوي على مصطلح D W ، يساوي التغير في المحتوى الحراري داخل العمود.
المعادلة T. b. أنظمة الأرض - الغلاف الجوي يتوافق مع المجموع الجبري لشروط المعادلات T. ب. سطح الأرض والغلاف الجوي. مكونات T. b. يتم تحديد سطح الأرض والغلاف الجوي لمناطق مختلفة من العالم من خلال أرصاد الأرصاد الجوية (في محطات قياس الأكتينومتري ، وفي محطات خاصة في السماء ، وعلى سواتل الأرصاد الجوية للأرض) أو من خلال الحسابات المناخية.
متوسط القيم العرضية لمكونات T. b. سطح الأرض للمحيطات والأرض والأرض ، و T. b. الأجواء معطاة في الجدولين 1 ، 2 ، حيث قيم أعضاء T. b. تعتبر إيجابية إذا كانت تتوافق مع وصول الحرارة. نظرًا لأن هذه الجداول تشير إلى متوسط الظروف السنوية ، فإنها لا تتضمن المصطلحات التي تميز التغيرات في المحتوى الحراري للغلاف الجوي والطبقات العليا من الغلاف الصخري ، نظرًا لأنها قريبة من الصفر في هذه الظروف.
بالنسبة للأرض ككوكب ، جنبًا إلى جنب مع الغلاف الجوي ، فإن مخطط T. b. هو مبين في الشكل. تتلقى وحدة من سطح الحد الخارجي للغلاف الجوي تدفقًا من الإشعاع الشمسي يساوي متوسط حوالي 250 كيلو كالوري / سم 2 في السنة ، منها حوالي 167 كيلو كالوري / سم 2 في السنة تمتصه الأرض (السهم سليالي أرز. ). يصل سطح الأرض إلى إشعاع قصير الموجة يساوي 126 كيلو كالوري / سم 2 في السنة الثامنة عشر كيلو كالوري / سم 2 في السنة من هذا المبلغ ينعكس ، و 108 كيلو كالوري / سم 2 في السنة يمتصها سطح الأرض (السهم س). يمتص الغلاف الجوي 59 كيلو كالوري / سم 2 إشعاع الموجة القصيرة في السنة ، أي أقل بكثير من سطح الأرض. تبلغ نسبة الإشعاع الفعال طويل الموجة لسطح الأرض 36 كيلو كالوري / سم 2 في السنة (السهم أنا), لذلك ، فإن توازن إشعاع سطح الأرض هو 72 كيلو كالوري / سم 2 في السنة. إشعاع الأرض طويل الموجة في الفضاء العالمي يساوي 167 كيلو كالوري / سم 2 في السنة (السهم هو). وهكذا ، يستقبل سطح الأرض حوالي 72 كيلو كالوري / سم 2 في السنة من الطاقة المشعة ، والتي يتم إنفاقها جزئيًا على تبخر الماء (الدائرة جنيه) وعاد جزئيًا إلى الغلاف الجوي من خلال انتقال الحرارة المضطرب (السهم ص).
فاتورة غير مدفوعة. 1. - التوازن الحراري لسطح الأرض. كيلو كالوري / سم 2 سنة
| خط العرض ، درجات | متوسط الأرض |
||
| R LE R Fا | R LE R | R LE R F 0 |
|
| خط عرض 70-60 شمالا 0-10 خط عرض جنوبي الأرض ككل |
بيانات عن مكونات T. b. تستخدم في تطوير العديد من مشاكل علم المناخ وهيدرولوجيا الأرض وعلم المحيطات ؛ يتم استخدامها لإثبات النماذج العددية لنظرية المناخ واختبار نتائج تطبيق هذه النماذج تجريبياً. مواد حول T. b. تلعب دورًا مهمًا في دراسة تغير المناخ ، كما أنها تستخدم في حسابات التبخر من سطح أحواض الأنهار والبحيرات والبحار والمحيطات ، في دراسات نظام الطاقة للتيارات البحرية ، لدراسة أغطية الجليد والجليد ، في فسيولوجيا النبات لدراسة النتح والتمثيل الضوئي ، في فسيولوجيا الحيوانات لدراسة النظام الحراري للكائنات الحية. بيانات حول T. b. استخدمت أيضًا لدراسة تقسيم المناطق الجغرافية في أعمال الجغرافي السوفيتي أ. أ. غريغورييف.
فاتورة غير مدفوعة. 2. - التوازن الحراري للغلاف الجوي ، كيلو كالوري / سم 2 سنة
| خط العرض ، درجات | ||||
| خط عرض 70-60 شمالا 0-10 خط عرض جنوبي الأرض ككل |
أشعل.:أطلس الميزان الحراري للكرة الأرضية ، أد. إم آي بوديكو ، موسكو ، 1963. Budyko M.I. ، المناخ والحياة ، L. ، 1971 ؛ Grigoriev A. A. ، أنماط بنية وتطور البيئة الجغرافية ، M. ، 1966.
المصدر الرئيسي للطاقة لجميع العمليات التي تحدث في المحيط الحيوي هو الإشعاع الشمسي. يمتص الغلاف الجوي المحيط بالأرض إشعاع الموجة القصيرة من الشمس بشكل ضعيف ، والذي يصل بشكل أساسي إلى سطح الأرض. يمتص الغلاف الجوي بعض الإشعاع الشمسي وينثره. يرجع امتصاص الإشعاع الشمسي الساقط إلى وجود الأوزون وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والهباء الجوي في الغلاف الجوي. [...]
تحت تأثير التدفق الشمسي الساقط ، نتيجة لامتصاصه ، يسخن سطح الأرض ويصبح مصدرًا لإشعاع الموجة الطويلة (LW) الموجه نحو الغلاف الجوي. الغلاف الجوي ، من ناحية أخرى ، هو أيضًا مصدر لإشعاع DW الموجه نحو الأرض (ما يسمى بالإشعاع المضاد للغلاف الجوي). في هذه الحالة ، يحدث التبادل الحراري المتبادل بين سطح الأرض والغلاف الجوي. يسمى الفرق بين إشعاع HF الذي يمتصه سطح الأرض والإشعاع الفعال بميزان الإشعاع. تحول طاقة الإشعاع الشمسي عالي التردد عندما يمتصه سطح الأرض والغلاف الجوي ، ويشكل التبادل الحراري بينهما التوازن الحراري للأرض. [...]
السمة الرئيسية لنظام إشعاع الغلاف الجوي هي تأثير الاحتباس الحراري ، والذي يتكون من حقيقة أن إشعاع الموجة القصيرة يصل في الغالب إلى سطح الأرض ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها ، وتأخير إشعاع LW من الأرض بسبب الغلاف الجوي ، بينما تقليل انتقال حرارة الأرض إلى الفضاء. الغلاف الجوي عبارة عن غلاف عازل للحرارة يمنع الأرض من التبريد. ستؤدي زيادة النسبة المئوية لثاني أكسيد الكربون وبخار H20 والهباء الجوي وما إلى ذلك إلى تعزيز تأثير الاحتباس الحراري ، مما يؤدي إلى زيادة متوسط درجة حرارة الغلاف الجوي السفلي وارتفاع درجة حرارة المناخ. المصدر الرئيسي للإشعاع الحراري للغلاف الجوي هو سطح الأرض. [...]
تبلغ كثافة الإشعاع الشمسي الممتص من سطح الأرض والغلاف الجوي 237 وات / م 2 ، منها 157 وات / م 2 يمتصها سطح الأرض ، و 80 وات / م 2 بواسطة الغلاف الجوي. يظهر التوازن الحراري للأرض بشكل عام في الشكل. 6.15. [...]
يبلغ توازن إشعاع سطح الأرض 105 واط / م 2 ، والإشعاع الفعال منه يساوي الفرق بين الإشعاع الممتص وتوازن الإشعاع وهو 52 واط / م 2. يتم إنفاق طاقة توازن الإشعاع على التبادل الحراري المضطرب للأرض مع الغلاف الجوي ، والذي يبلغ 17 واط / م 2 ، وعلى عملية تبخر الماء ، والتي تبلغ 88 وات / م 2. [...]
يظهر مخطط انتقال حرارة الغلاف الجوي في الشكل. 6.16. كما يتضح من هذا الرسم البياني ، يستقبل الغلاف الجوي طاقة حرارية من ثلاثة مصادر: من الشمس ، على شكل إشعاع HF ممتص بكثافة تقارب 80 وات / م 2 ؛ الحرارة الناتجة عن تكثيف بخار الماء الآتي من سطح الأرض والتي تساوي 88 واط / م 2 ؛ تبادل حراري مضطرب بين الأرض والغلاف الجوي (17 وات / م 2). [...]
مجموع مكونات نقل الحرارة (185 واط / م) يساوي فقد الحرارة في الغلاف الجوي في شكل إشعاع DW في الفضاء الخارجي. يتم إنفاق جزء ضئيل من الإشعاع الشمسي الساقط ، وهو أقل بكثير من المكونات المعينة لتوازن الحرارة ، على العمليات الأخرى التي تحدث في الغلاف الجوي. [...]
يتم تعويض الاختلاف في التبخر من القارات وأسطح البحار والمحيطات من خلال عمليات النقل الجماعي لبخار الماء عبر التيارات الهوائية وتدفق الأنهار التي تتدفق إلى مناطق المياه في الكرة الأرضية.
التوازن الحراري للأرض والغلاف الجوي وسطح الأرض على مدى فترة طويلة من الزمن ، يكون توازن الحرارة صفراً ، أي أن الأرض في حالة توازن حراري. الأول - إشعاع الموجة القصيرة ، والثاني - إشعاع الموجة الطويلة ، والثالث - التبادل غير الإشعاعي.
الإشعاع الكهرومغناطيسي الإشعاع أو الإشعاع هو شكل من أشكال المادة بخلاف المادة. حالة خاصة من الإشعاع هي الضوء المرئي ؛ لكن الإشعاع يشمل أيضًا أشعة جاما التي لا تراها العين ، والأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء ، وموجات الراديو ، بما في ذلك موجات التلفزيون.
خصائص الموجات الكهرومغناطيسية ينتشر الإشعاع في جميع الاتجاهات من مصدر الباعث على شكل م موجات كهرومغناطيسية مع سرعة الضوء في فراغ حوالي 300000 كم / ث. الطول الموجي هو المسافة بين الحد الأقصى المجاور (أو الحد الأدنى). م تردد التذبذب هو عدد التذبذبات في الثانية.
الأطوال الموجية الأشعة فوق البنفسجية - الطول الموجي من 0.01 إلى 0.39 ميكرون. إنه غير مرئي ، أي لا تدركه العين. الضوء المرئي المحسوس بالعين بأطوال موجية 0.40 0.76 ميكرون. الموجات حول 0.40 ميكرومتر أرجوانية ، الموجات حول 0.76 ميكرومتر لونها أحمر. بين 0.40 و 0.76 ميكرون هو ضوء كل ألوان الطيف المرئي. الأشعة تحت الحمراء - الموجات> 0.76 ميكرون وما يصل إلى عدة مئات من الميكرونات غير مرئية للعين البشرية. من المعتاد في علم الأرصاد الجوية التمييز بين إشعاع الموجات القصيرة والموجات الطويلة. تسمى الموجة القصيرة الإشعاع في نطاق الطول الموجي من 0.1 إلى 4 ميكرون. ص
الأطوال الموجية عندما يتحلل الضوء الأبيض بواسطة منشور إلى طيف مستمر ، فإن الألوان الموجودة فيه تنتقل تدريجياً من بعضها إلى آخر. من المقبول عمومًا أنه ضمن حدود معينة من الأطوال الموجية (نانومتر) ، يحتوي الإشعاع على الألوان التالية: 390-440 - بنفسجي 440-480 أزرق 480-510 - أزرق 510-550 - أخضر 550-575 أصفر-أخضر 575-585 أصفر 585- 620 - برتقالي 630-770 - أحمر
إدراك الطول الموجي إن العين البشرية هي الأكثر حساسية للإشعاع الأخضر المصفر بطول موجي يبلغ حوالي 555 نانومتر. هناك ثلاث مناطق إشعاع: الأزرق البنفسجي (الطول الموجي 400-490 نانومتر) ، الأخضر (الطول 490-570 نانومتر) الأحمر (الطول 580-720 نانومتر). هذه المناطق الطيفية هي أيضًا مناطق الحساسية الطيفية السائدة لكاشفات العين وثلاث طبقات من الفيلم الملون.
امتصاص الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي يمتص الغلاف الجوي حوالي 23٪ من الإشعاع الشمسي المباشر. الامتصاص انتقائي: تمتص الغازات المختلفة الإشعاع في أجزاء مختلفة من الطيف وبدرجات مختلفة. يمتص النيتروجين R أطوال موجية صغيرة جدًا في الجزء فوق البنفسجي من الطيف. إن طاقة الإشعاع الشمسي في هذا الجزء من الطيف لا تكاد تذكر ، لذا فإن امتصاص النيتروجين ليس له أي تأثير عمليًا على تدفق الإشعاع الشمسي. يمتص الأكسجين أكثر ، ولكن القليل جدًا أيضًا - في قسمين ضيقين من الجزء المرئي من الطيف وفي الجزء فوق البنفسجي. الأوزون يمتص الأشعة فوق البنفسجية والمرئية. يوجد القليل جدًا منه في الغلاف الجوي ، لكنه يمتص الأشعة فوق البنفسجية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي بقوة بحيث لا تُلاحظ الموجات الأقصر من 0.29 ميكرون على الإطلاق في الطيف الشمسي بالقرب من سطح الأرض. يصل امتصاصه للأوزون للإشعاع الشمسي إلى 3٪ من الإشعاع الشمسي المباشر.
امتصاص الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي ، يُمتص ثاني أكسيد الكربون بقوة في طيف الأشعة تحت الحمراء ، لكن محتواه في الغلاف الجوي صغير جدًا ، لذا فإن امتصاصه للإشعاع الشمسي المباشر يكون صغيرًا بشكل عام. بخار الماء هو الامتصاص الرئيسي للإشعاع ، ويتركز في طبقة التروبوسفير. تمتص الإشعاع في المناطق المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء من الطيف. تمتص الغيوم والشوائب الجوية (جزيئات الهباء الجوي) الإشعاع الشمسي في أجزاء مختلفة من الطيف ، اعتمادًا على تكوين الشوائب. يمتص بخار الماء والهباء الجوي حوالي 15٪ ، ويغيب 5٪ من الإشعاع.
التوازن الحراري للأرض يمر الإشعاع المتناثر عبر الغلاف الجوي وينتشر بفعل جزيئات الغاز. يبلغ هذا الإشعاع 70٪ في خطوط العرض القطبية و 30٪ في المناطق المدارية.
التوازن الحراري للأرض يعود 38٪ من الإشعاع المتناثر إلى الفضاء. يعطي اللون الأزرق للسماء وينتشر الضوء قبل غروب الشمس وبعده.
توازن حرارة الأرض مباشر + منتشر = إجمالي R 4٪ ينعكس في الغلاف الجوي 10٪ ينعكس على سطح الأرض 20٪ يتم تحويله إلى طاقة حرارية 24٪ ينفق على تسخين الهواء إجمالي فقد الحرارة عبر الغلاف الجوي 58٪ من تلقى كل شيء
حركة الهواء الأفقي حركة الهواء في اتجاه أفقي. يمكننا التحدث عن التأفق: الكتل الهوائية ، والحرارة ، وبخار الماء ، ولحظة الحركة ، ودوامة السرعة ، وما إلى ذلك. تسمى الظواهر الجوية التي تحدث نتيجة التأفق الأفقي: ضباب عرضي ، وعواصف رعدية عرضية ، وصقيع عرضي ، وما إلى ذلك.
ألبيدو 1. بالمعنى الواسع ، انعكاس السطح: الماء ، الغطاء النباتي (الغابات ، السهوب) ، الأراضي الصالحة للزراعة ، السحب ، إلخ. على سبيل المثال ، البيدو من تيجان الغابات هو 10 - 15٪ ، العشب - 20-25٪ ، الرمل - 30 - 35٪ ، الثلج المتساقط حديثاً - 50 - 75٪ أو أكثر. 2. البياض من الأرض - النسبة المئوية للإشعاع الشمسي المنعكس من الكرة الأرضية مع الغلاف الجوي مرة أخرى في الفضاء العالمي ، إلى الإشعاع الشمسي الذي وصل إلى حدود الغلاف الجوي. A = O / P تحدث عودة الإشعاع من الأرض عن طريق الانعكاس من سطح الأرض وغيوم إشعاع الموجة الطويلة ، فضلاً عن تشتت إشعاع الموجة القصيرة المباشر بواسطة الغلاف الجوي. سطح الثلج لديه أعلى انعكاسية (85٪). البياض الأرضي حوالي 42٪
عواقب الانعكاس عندما تتوقف العملية العادية للحمل الحراري ، تلوث الطبقة السفلية من الغلاف الجوي. دخان الشتاء في مدينة شنغهاي ، تكون حدود التوزيع العمودي للهواء مرئية بوضوح
انعكاس درجة الحرارة يؤدي غرق الهواء البارد إلى خلق حالة مستقرة من الغلاف الجوي. لا يمكن للدخان المنبعث من المدخنة التغلب على الكتلة الهوائية الهابطة
مسار ضغط الهواء الجوي. 760 ملم طن. فن. = 1033 جم باسكال التغير اليومي للضغط الجوي
الماء في الغلاف الجوي الحجم الكلي هو 12 - 13 ألف كيلومتر مكعب من بخار الماء. التبخر من سطح المحيط 86٪ تبخر من سطح القارات 14٪ تتناقص كمية بخار الماء مع الارتفاع ، لكن شدة هذه العملية تعتمد على: درجة حرارة السطح والرطوبة وسرعة الرياح والضغط الجوي
خصائص الرطوبة الجوية رطوبة الهواء هي كمية بخار الماء في الهواء. رطوبة الهواء المطلقة - محتوى بخار الماء (جم) لكل 1 م 3 من الهواء أو ضغطه (مم زئبق) الرطوبة النسبية - درجة تشبع الهواء ببخار الماء (٪)
خصائص الرطوبة الجوية الحد الأقصى للتشبع بالرطوبة هو الحد الأقصى لمحتوى بخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة. نقطة الندى - درجة الحرارة التي يشبع بها بخار الماء الموجود في الهواء (τ)
خصائص الرطوبة الجوية التبخر - التبخر الفعلي من سطح معين عند درجة حرارة معينة. التبخر - أقصى قدر ممكن من التبخر عند درجة حرارة معينة
خصائص رطوبة الغلاف الجوي التبخر يساوي التبخر على سطح الماء ، وأقل بكثير على الأرض. في درجات الحرارة المرتفعة ، تزداد الرطوبة المطلقة ، وتبقى الرطوبة النسبية كما هي إذا لم يكن هناك ماء كافٍ.
خصائص الرطوبة الجوية في الهواء البارد ، مع انخفاض الرطوبة المطلقة ، يمكن أن تصل الرطوبة النسبية إلى 100٪. يسقط الهطول عند الوصول إلى نقطة الندى. في المناخات الباردة ، حتى في الرطوبة النسبية المنخفضة جدًا.
أسباب التغيرات في رطوبة الهواء 1. ZONALITY تنخفض الرطوبة المطلقة من خط الاستواء (20 - 30 مم) إلى القطبين (1-2 مم). الرطوبة النسبية تتغير قليلا (70-80٪).
أسباب التغيرات في رطوبة الهواء 2. المسار السنوي للرطوبة المطلقة يتوافق مع مجرى درجات الحرارة: كلما كانت درجة الحرارة أكثر دفئًا ، ارتفعت
التصنيف الدولي للسحابات تنقسم السحب إلى 10 أشكال رئيسية (أجناس) حسب مظهرها. في الأجناس الرئيسية ، هناك: الأنواع ، والأصناف ، وخصائص أخرى ؛ وكذلك الأشكال الوسيطة. g تقاس الغيوم بالنقاط: 0 - غائم ؛ 10- السماء مغطاة بالكامل بالغيوم.
التصنيف الدولي لسحب السحب أجناس الاسم الروسي الاسم اللاتيني I Cirrus Cirrus (Ci) II سحب ركامية سمحاقية ركامية (Cc) III سحب على شكل سحب ركامية سمحاقية ركامية (Cs) IV سحب ركامية متوسطة (Ac) V سحب طبقية ركامية متوسطة (As) VI طبقية طبقية ركامية (N) Sc) VIII Stratus Stratus (St) IX سحب ركامية (Cu) X ركامية سحب ركامية (Cb) ارتفاع المرحلة H = 7-18 كم ارتفاع = 2-8 كم ارتفاع = 2 كم
غيوم الطبقة السفلى. غيوم ستراتوستراتوس لها نفس منشأ Altostratus. ومع ذلك ، فإن طبقتهم هي عدة كيلومترات. توجد هذه السحب في الطبقات الدنيا والمتوسطة والعليا في كثير من الأحيان. في الجزء العلوي تتكون من قطرات صغيرة وثلج ، في الجزء السفلي يمكن أن تحتوي على قطرات كبيرة وثلج. لذلك فإن طبقة هذه السحب لها لون رمادي غامق. والشمس والقمر لا يشرقان من خلاله. كقاعدة عامة ، يتساقط المطر الملبد بالغيوم أو تساقط الثلوج من غيوم الستراتوسينيمبوس ، لتصل إلى سطح الأرض.
سحب متوسطة الطبقة غيوم سحب ركامية متوسطة هي طبقات من السحب أو نتوءات بيضاء أو رمادية (أو كلاهما). هذه غيوم رقيقة نوعًا ما تحجب الشمس إلى حد ما. تتكون الطبقات أو الحواف من أعمدة مسطحة وأقراص وألواح ، وغالبًا ما يتم ترتيبها في صفوف. تظهر فيها الظواهر البصرية - التيجان ، التقزح اللوني - تلوين قزحي لحواف السحب الموجهة نحو الشمس. تشير إيريسا إلى أن السحب الركامية تتكون من قطيرات صغيرة جدًا وموحدة ، وعادة ما تكون فائقة البرودة.
غيوم متوسطة الظواهر البصرية في السحب سحب ركامية متوسطة تيجان في السحب تقزح السحاب Halo
الغيوم العليا هذه هي أعلى السحب في ترووسفير ، وتتشكل عند أدنى درجات الحرارة ، وتتكون من بلورات جليدية ، وهي بيضاء وشفافة وقليلة ضوء الشمس.
طور تكوين السحب ماء (قطيرات) تتكون فقط من قطرات. يمكن أن توجد ليس فقط في درجات حرارة موجبة ، ولكن أيضًا في درجات حرارة سالبة (-100 درجة مئوية وأقل). في هذه الحالة ، تكون القطرات في حالة فائقة التبريد ، وهو أمر معتاد جدًا في ظل الظروف الجوية. ج سحب مختلطة تتكون من مزيج من السحب فائقة التبريد وبلورات الجليد. يمكن أن توجد ، كقاعدة عامة ، في درجات حرارة من -10 إلى -40 درجة مئوية. سحب جليدية (بلورية) تتكون فقط من جليد وبلورات. تسود ، كقاعدة عامة ، في درجات حرارة أقل من 30 درجة مئوية.
