Tekintsük a légkör mellett a Föld aktív rétegének termikus rezsimjét is. Az aktív réteg egy talaj- vagy vízréteg, amelynek hőmérséklete napi és éves ingadozást tapasztal. A megfigyelések azt mutatják, hogy a szárazföldön a napi ingadozások 1-2 m mélységig, az éves ingadozások pedig több tíz méteres rétegig terjednek. A tengerekben és óceánokban az aktív réteg vastagsága tízszer nagyobb, mint a szárazföldön. Az atmoszféra és a Föld aktív rétege közötti kapcsolatot az úgynevezett hőmérleg-egyenlet segítségével hozzuk létre. a Föld felszíne. Ezt az egyenletet először 1941-ben alkalmazta A.A. a léghőmérséklet napi változásának elméletének megalkotására. Dorodnyicin. A következő években a hőmérleg-egyenletet sok kutató széles körben alkalmazta a légkör felszíni rétegének különböző tulajdonságainak tanulmányozására, egészen az aktív hatások hatására bekövetkező változások felméréséig, például a sarkvidéki jégtakarón. . Maradjunk a földfelszín hőmérlegének levezetésénél. A földfelszínt érő napsugárzás a szárazföldön vékony rétegben nyelődik el, melynek vastagságát (1. ábra) jelöljük. A földfelszín a napsugárzás áramlásán kívül infravörös sugárzás formájában kap hőt a légkörből, és saját sugárzása révén hőt veszít.
Rizs. 1.
A talajban ezen áramlások mindegyike változáson megy keresztül. Ha egy elemi vastagságú rétegben (a felszíntől a talaj mélységéig mért mélység) az áramlás Ф dФ-re változott, akkor írhatjuk
ahol a az abszorpciós együttható, a talaj sűrűsége. Integrálva az utolsó relációt a tól -ig terjedő tartományban, megkapjuk
ahol az a mélység, amelynél az áramlás e-szeresére csökken a Ф(0) áramláshoz képest. A sugárzással együtt a hőátadás a talaj felszínének a légkörrel való turbulens cseréje, valamint az alatta lévő talajrétegekkel való molekulacsere révén megy végbe. A turbulens csere hatására a talaj annyi hőt veszít vagy nyer, mint
Ezenkívül a víz elpárolog a talaj felszínéről (vagy a vízgőz lecsapódik), ami bizonyos mennyiségű hőt fogyaszt
A réteg alsó határán áthaladó molekuláris áramlás a formába van írva
ahol a talaj hővezető képességének együtthatója, a fajlagos hőkapacitása és a molekuláris hődiffúzivitás együtthatója.
A beáramló hő hatására a talaj hőmérséklete megváltozik, 0 közeli hőmérsékleten a jég elolvad (vagy megfagy a víz). Az energiamegmaradás törvénye alapján a talajvastagság függőleges oszlopában a következőket írhatjuk:
A (19) egyenletben a bal oldali első tag a talaj hőtartalmának változtatására cm 3 időegység alatt elköltött hőmennyiséget, a második jégolvadásra fordított hőmennyiséget (). A jobb oldalon az összes hőáramot, amely a felső és alsó határon át a talajrétegbe belép, „+”, a rétegből kilépőket pedig „-” jellel. A (19) egyenlet egy vastag talajréteg hőmérlegének egyenlete. Ilyenben Általános nézet ez az egyenlet nem más, mint a véges vastagságú rétegre felírt hőáramlási egyenlet. Nem lehet belőle további információt kinyerni (a hőbeáramlás egyenletéhez képest) a levegő és a talaj termikus viszonyairól. A hőmérleg egyenletnek azonban több olyan speciális esete is megjelölhető, amikor függetlenként használható differenciál egyenletek határfeltétel. Ebben az esetben a hőmérleg egyenlete lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a földfelszín ismeretlen hőmérsékletét. Ilyen speciális eset a következő lesz. A hóval vagy jéggel nem borított szárazföldön az érték, mint már jeleztük, meglehetősen kicsi. Ugyanakkor az egyes mennyiségekhez viszonyított arány, amelyek a molekulaút hosszának nagyságrendjébe tartoznak, meglehetősen nagy. Ennek eredményeként a jégolvadási folyamatok hiányában a szárazföldre vonatkozó egyenlet kellő pontossággal felírható:
A (20) egyenlet első három tagjának összege nem más, mint a földfelszín R sugárzási mérlege. Így a földfelület hőmérlegének egyenlete a következőképpen alakul:
A (21) formában lévő hőmérleg egyenletet peremfeltételként használjuk a légkör és a talaj termikus rezsimjének tanulmányozásakor.
A FÖLD HŐEGYENSÚLYA
A Föld egyensúlya, az energia be- és kiáramlásának (sugárzó és termikus) aránya a földfelszínen, a légkörben és a Föld-légkör rendszerben. A légkörben, a hidroszférában és a litoszféra felső rétegeiben zajló fizikai, kémiai és biológiai folyamatok túlnyomó többségének fő energiaforrása a napsugárzás, így a hőenergia összetevőinek megoszlása és aránya. jellemezze átalakulásait ezekben a héjakban.
Tuberkulózis. Az energiamegmaradás törvényének sajátos megfogalmazásait képviselik, és a Föld felszínének egy szakaszára (a Föld felszínének T.b.) vannak összeállítva; a légkörön áthaladó függőleges oszlopra (T.b. atmoszféra); ugyanazon oszlopra, amely áthalad az atmoszférán és a litoszféra vagy hidroszféra felső rétegein (T. B. Föld-atmoszféra rendszer).
Egyenlet T.b. földfelszín: R + P + F0 + LE 0 a földfelszín egy eleme és a környező tér közötti energiaáramlás algebrai összege. Ezek a fluxusok magukban foglalják a sugárzási egyensúlyt (vagy maradék sugárzást) R – az elnyelt rövidhullámú napsugárzás és a földfelszínről érkező hosszúhullámú effektív sugárzás közötti különbséget. Pozitív vagy negatív érték sugárzási egyensúly több hőáramlással kompenzálva. Mivel a földfelszín hőmérséklete általában nem egyenlő a levegő hőmérsékletével, az alatta lévő felszín és az atmoszféra között P hőáramlás jön létre. Hasonló F 0 hőáramlás figyelhető meg a földfelszín és a litoszféra vagy a hidroszféra mélyebb rétegei között. . Ebben az esetben a talajban a hőáramlást a molekuláris hővezető képesség határozza meg, míg a tározókban a hőcsere általában többé-kevésbé turbulens jellegű. A tározó felszíne és mélyebb rétegei közötti F 0 hőáram számszerűen megegyezik a tározó hőtartalmának adott időintervallum alatti változásával és a tározóban lévő áramok általi hőátadással. Lényeges érték a T. b. a földfelszínnek általában van LE párolgási hőfogyasztása, amelyet az elpárolgott víz tömegének E és a párolgáshő L szorzataként definiálunk. LE értéke a földfelszín páratartalmától, hőmérsékletétől, levegő páratartalmától függ. valamint a turbulens hőcsere intenzitása a felszíni levegőrétegben, amely meghatározza a vízgőz átadási sebességét a földfelszínről a légkörbe.
Egyenlet T.b. A légkör alakja: Ra + Lr + P + Fa D W.
Tuberkulózis. a légkör az R a sugárzási egyensúlyából tevődik össze; bejövő vagy kilépő hő Lr a víz fázisátalakulása során a légkörben (g - összes csapadék); a P hő beáramlása vagy kiáramlása a légkör turbulens hőcseréje miatt a földfelszínnel; az oszlop függőleges falain keresztüli hőcsere okozta F a hő érkezése vagy elvesztése, amely rendezett légköri mozgásokkal és makroturbulenciával jár. Ezenkívül a T. b. egyenletben. Az atmoszféra magában foglalja a DW kifejezést, amely egyenlő az oszlopon belüli hőtartalom változásának nagyságával.
Egyenlet T.b. Föld-légkör rendszer megfelel algebrai összeg egyenlettagok T. b. a földfelszín és a légkör. A T. összetevői b. a földfelszínt és a légkört a földgömb különböző régióiban meteorológiai megfigyelések (aktinometrikus állomásokon, speciális meteorológiai állomásokon, földi meteorológiai műholdakon) vagy klimatológiai számítások határozzák meg.
A T. komponenseinek átlagos szélességi értékei b. a földfelszín az óceánok, a szárazföld és a Föld számára, valamint T. b. atmoszférát az 1., 2. táblázat tartalmazza, ahol a T. b. pozitívnak minősülnek, ha megfelelnek a hő érkezésének. Mivel ezek a táblázatok átlagos éves viszonyokra vonatkoznak, nem tartalmazzák a légköri hőtartalom változását jellemző kifejezéseket és felső rétegek litoszféra, mivel ezeknél a feltételeknél nullához közelítenek.
A Földre mint bolygóra a légkörrel együtt a T. b. séma. ábrán látható. Egységnyi felületre külső határ A légkör évente átlagosan körülbelül 250 kcal/cm2-nek megfelelő napsugárzás fluxust kap, amelyből kb. világtér, és évi 167 kcal/cm 2 -t nyel el a Föld (Q s nyíl az ábrán). A rövidhullámú sugárzás évi 126 kcal/cm 2 értékkel éri el a Föld felszínét; Ebből a mennyiségből évi 18 kcal/cm2 tükröződik, és évi 108 kcal/cm2-t nyel el a földfelszín (Q nyíl). A légkör évente 59 kcal/cm2 rövidhullámú sugárzást nyel el, vagyis lényegesen kevesebbet, mint a földfelszín. A Föld felszínének effektív hosszúhullámú sugárzása évi 36 kcal/cm 2 (I. nyíl), ezért a földfelszín sugárzási mérlege évi 72 kcal/cm 2. A Földről a világűrbe irányuló hosszúhullámú sugárzás évi 167 kcal/cm 2 (Is nyíl). Így a Föld felszíne évente mintegy 72 kcal/cm2 sugárzó energiát kap, amelyet részben a víz elpárolgására fordítanak (LE kör), részben pedig turbulens hőátadás révén visszakerül a légkörbe (P nyíl).
asztal 1 . - A földfelszín hőmérlege, kcal/cm 2 év
Szélesség, fok
Föld átlagosan
70-60 északi szélesség
0-10 déli szélesség
A Föld egésze
Adatok a T. összetevőiről b. a klimatológia, a szárazföldi hidrológia és az óceánológia számos problémájának kidolgozására használják; klímaelméleti numerikus modellek alátámasztására és e modellek felhasználásának eredményeinek empirikus tesztelésére szolgálnak. Anyagok T. b. fontos szerepet játszanak az éghajlatváltozás vizsgálatában, a felszínről történő párolgás kiszámításánál is felhasználják vízgyűjtők, tavak, tengerek és óceánok, a tengeráramlatok energiarendjének tanulmányozásában, a hó- és jégtakarók tanulmányozásában, a növényélettanban a transzspiráció és a fotoszintézis tanulmányozásában, az állatélettanban az élő szervezetek hőrendszerének vizsgálatában . Adatok T. b. A földrajzi övezetek tanulmányozására is felhasználták A. A. Grigorjev szovjet geográfus munkáiban.
asztal 2. - A légkör termikus egyensúlya, kcal/cm 2 év
Szélesség, fok
70-60 északi szélesség
0-10 déli szélesség
A Föld egésze
Lit.: A földgömb hőmérlegének atlasza, szerk. M. I. Budyko, M., 1963; Budyko M.I., Éghajlat és élet, L., 1971; Grigorjev A. A., A földrajzi környezet szerkezetének és fejlődésének mintái, M., 1966.
M. I. Budyko.
Nagy Szovjet Enciklopédia, TSB. 2012
Nézze meg a szó értelmezéseit, szinonimáit, jelentését és azt is, hogy mi a FÖLD HŐEGYENSÚLYA oroszul a szótárakban, enciklopédiákban és kézikönyvekben:
- FÖLD
MEZŐGAZDASÁGI - szükségleteire biztosított földek Mezőgazdaság vagy ezekhez szánják... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
REKREÁCIÓS CÉL - a megállapított eljárási rend szerint kiosztott, a lakosság szervezett tömeges rekreációjára és turizmusára szánt és használt területek. Nekik … - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
KÖRNYEZETI HASZNÁLAT - természetvédelmi területek (kivéve a vadászat); tiltott és ívásvédelmi övezetek; védelmi funkciót ellátó erdők által elfoglalt földterületek; Egyéb … - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
TERMÉSZETVÉDELMI ALAP - természetvédelmi területek, természeti emlékek, természeti (nemzeti) és dendrológiai, botanikus kertek. A Z.p.-z.f. telkeket tartalmaz, amelyek... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
KÁROK – lásd A FÖLD KÁROK... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
EGÉSZSÉGÜGYI CÉLKITŰZÉS - természetes gyógyhatású földrészletek (ásványforrások, gyógyiszap lelőhelyek, éghajlati és egyéb adottságok), kedvező... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
KÖZFELHASZNÁLÁS - városokban és vidéki területeken lakott területek- kommunikációs útvonalként használt területek (terek, utcák, sikátorok, ... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
SZABVÁNYÁR - lásd TELEK SZABVÁNYÁRA... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
TELEPÜLÉSEK - lásd VÁROSFÖLDEK... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
ÖNKORMÁNYZAT - lásd FÖLDÖNKORMÁNYOZÁS ... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
ERDŐALAP - erdővel borított földek stb. erdővel nem borított, de az erdészet és az erdészet igényeit kielégíti... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
TÖRTÉNELMI ÉS KULTURÁLIS JELENTŐSÉGE - földek, amelyeken (és amelyeken) történelmi és kulturális emlékek, nevezetességek találhatók, beleértve azokat is, amelyek ... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
TARTALÉK - minden olyan földterület, amelyet nem tulajdonítanak, birtokolnak, nem használnak és nem bérelnek. ide tartozik a föld, a tulajdonjog, a birtoklás... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
VASÚTI KÖZLEKEDÉS - szövetségi jelentőségű területek, amelyeket díjmentesen biztosítanak állandó (határozatlan idejű) használatra vállalkozások és intézmények számára vasúti szállítás végrehajtani a rábízott... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
VÉDELMI IGÉNYEKRE - szállásra és állandó tevékenységre biztosított földek katonai egységek, intézmények, katonai oktatási intézmények, a fegyveres erők vállalkozásai és szervezetei... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
VÁROS - lásd VÁROSFÖLDEK... - FÖLD a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
VÍZALAP - tározók, gleccserek, mocsarak által elfoglalt területek, a tundra és az erdő-tundra övezetek, a vízépítési és egyéb vízgazdálkodási építmények kivételével; Egy… - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
MUNKAERŐFORRÁS - a munkaerő-források rendelkezésre állásának és felhasználásának egyensúlya, figyelembe véve azok feltöltődését és nyugdíjazását, foglalkoztatását, termelékenységét... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
PASSZÍV KERESKEDÉS – lásd PASSZÍV KERESKEDÉSI EGYENLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
AKTÍV KERESKEDÉS – lásd AKTÍV KERESKEDÉS… - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
KERESKEDELEM – lásd KERESKEDELMI MÉRLEG; KÜLKERESKEDELEM… - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
FOLYAMATOS MŰVELETEK - egy mérleg, amely az állam nettó exportját mutatja, amely megegyezik az áruk és szolgáltatások exportjának volumenével mínusz import plusz nettó... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
KONSZOLIDÁLT - lásd KONSZOLIDÁLT MÉRLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
EGYENSÚLY – lásd MÉRLEGEGYENSÚLY... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
BECSÜLT - cm BECSÜLT... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
ELVÁLASZTÁS - lásd SZÁVÁLASZTÁSI MÉRLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
MUNKAIDŐ - a vállalkozás alkalmazottainak munkaidő-erőforrásait és azok felhasználását jellemző egyensúly különböző típusok művek Bemutatva mint... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
FIZETÉSI AKTUÁLIS lásd AKTUÁLIS EGYENLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
FOLYÓ MŰVELETEK FIZETÉSI EGYENLEGE – lásd FOLYAMI MŰVELETEK FIZETÉSI EGYENLEGE... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
PASSZÍV FIZETÉSI. lásd PASSZÍV FIZETÉSI EGYENLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
KÜLKERESKEDELMI FIZETÉSEK - lásd KÜLKERESKEDELMI FIZETÉSI MÉRLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
FIZETÉS AKTÍV – lásd: AKTÍV FIZETÉSI EGYENLEG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
FIZETÉS – lásd FIZETÉS... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
ELSZÁMÍTÁSI BEFIZETÉSEK - fizetési kötelezettségek vagy kölcsönös követelések készpénz nélküli elszámolásainak egyenlege... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
PASSZÍV KERESKEDÉS (FIZETÉS) - lásd PASSZÍV KERESKEDÉS (FIZETÉS) ... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
BEFEKTETETT ESZKÖZÖK - mérleg, amely összehasonlítja a rendelkezésre álló befektetett eszközöket, figyelembe véve azok amortizációját és selejtezését, valamint az újonnan bevezetett eszközöket... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
AZ IPARÁK KÖZÖTTI – lásd: IPARÁGKÖZI... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
ANYAG - lásd ANYAG... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
FELSZÁMOLÁS – lásd FELVILÁLÁS... - EGYENSÚLY a közgazdasági szakkifejezések szótárában:
BEVÉTELEK ÉS KIADÁSOK - pénzügyi mérleg, melynek rovatai egy adott időszak bevételeinek és kiadásainak forrásait, összegét... - EGYENSÚLY nagyban Szovjet enciklopédia, TSB:
(francia mérleg, szó szerint - mérleg, latinul bilanx - két mérőedénnyel), 1) mérleg, egyensúlyozás. 2) Mutatórendszer, amely... - FÖLD
A régi városok közelében régi orosz régiók alakultak ki. A várostól gyakran igen jelentős távolságra lévő Z. lakóinak tulajdona volt és mindig ... - EGYENSÚLY V Enciklopédiai szótár Brockhaus és Euphron:
Számviteli egyenleg. B. könyvelésében a terhelés és a jóváírás között egyensúlyt alakítanak ki, és különbséget tesznek B. bejövő számlája között, ha azokkal kereskedelmi könyveket nyitnak, és... - EGYENSÚLY az enciklopédikus szótárban:
I a, többes szám nem, m. 1. Valamely tevékenység vagy folyamat egymással összefüggő mutatóinak aránya. B. termelés és fogyasztás. egy kereskedelmi mérleg...
Sugárzási egyensúly a Föld felszíne által elnyelt és kibocsátott sugárzási energia beáramlása és kiáramlása közötti különbséget jelenti.
A sugárzási egyensúly egy bizonyos térfogatban vagy egy bizonyos felületen lévő sugárzási fluxusok algebrai összege. Amikor a légkör sugárzási egyensúlyáról vagy a Föld-légkör rendszerről beszélünk, leggyakrabban a földfelszín sugárzási egyensúlyát értjük, amely meghatározza a légkör alsó határán a hőcserét. Az elnyelt teljes napsugárzás és a földfelszín effektív sugárzása közötti különbséget jelenti.
A sugárzási egyensúly a Föld felszíne által elnyelt és kibocsátott sugárzási energia beáramlásának és kiáramlásának különbsége.
A sugárzási egyensúly a legfontosabb éghajlati tényező, hiszen ennek értékétől erősen függ a hőmérséklet-eloszlás a talajban és a szomszédos légrétegekben. Tőle függ fizikai tulajdonságok a Földön áthaladó légtömegek, valamint a párolgás és a hóolvadás intenzitása.
A sugárzási mérleg éves értékeinek megoszlása a földgömb felszínén nem azonos: a trópusi szélességi körökben ezek az értékek elérik a 100...120 kcal/(cm2 év), a maximumot (akár 140 kcal) /(cm2 év)) figyelhetők meg Ausztrália északnyugati partjainál). A sivatagi és száraz területeken a sugárzási egyensúly értékei alacsonyabbak az azonos szélességi körökön lévő elegendő és túlzott nedvességtartalmú területekhez képest. Ennek oka az albedó növekedése és a hatékony sugárzás növekedése a levegő nagy szárazsága és az alacsony felhőzet miatt. Mérsékelt szélességeken a sugárzási egyensúly értékei gyorsan csökkennek, ahogy a szélesség nő a teljes sugárzás csökkenése miatt.
Évente átlagosan a sugárzási mérleg összegei a földgömb teljes felületére nézve pozitívnak bizonyulnak, kivéve az állandó jégtakaróval rendelkező területeket (Antarktisz, Grönland középső része stb.).
A sugárzási mérleggel mért energia részben a párolgásra fordítódik, részben a levegőbe kerül, végül egy bizonyos mennyiségű energia a talajba kerül, és felmelegíti azt. Így a Föld felszínének teljes hőbevitele és -kibocsátása, az úgynevezett hőmérleg, a következő egyenlettel ábrázolható:
Itt B a sugárzási mérleg, M a Föld felszíne és a légkör közötti hőáramlás, V a párolgás (vagy a kondenzáció során felszabaduló) hőfogyasztása, T a talajfelszín és a mélyrétegek közötti hőcsere.
16. ábra - A napsugárzás hatása a Föld felszínére
Átlagosan egy év alatt a talaj gyakorlatilag annyi hőt ad le a levegőnek, amennyit befogad, ezért éves következtetésekben a talaj hőforgalma nulla. A párolgás következtében elvesztett hő nagyon egyenetlenül oszlik el a földgömb felszínén. Az óceánokon a mennyiségtől függenek napenergia megérkezve az óceán felszínére, valamint a természetbe óceáni áramlatok. A meleg áramok növelik a párolgás hőfogyasztását, míg a hideg áramok csökkentik. A kontinenseken a párolgási hőfogyasztást nemcsak a napsugárzás mennyisége határozza meg, hanem a talajban lévő nedvességtartalékok is. Nedvességhiány esetén, ami a párolgás csökkenését okozza, a párolgás hőfogyasztása csökken. Ezért a sivatagokban és félsivatagokban jelentősen csökkennek.
A légkörben végbemenő fizikai folyamatok szinte egyetlen energiaforrása a napsugárzás. fő jellemzője a légkör sugárzási rendje ún. üvegházhatás: a légkör gyengén nyeli el a rövidhullámú napsugárzást (nagy része eléri a földfelszínt), de megtartja a hosszú hullámú sugárzást (teljesen infravörös) hősugárzás a földfelszínt, ami jelentősen csökkenti a Föld hőátadását helyés növeli a hőmérsékletét.
A légkörbe jutó napsugárzást a légkörben részben elnyeli, főként a vízgőz, szén-dioxid, ózon és aeroszolok, és szétszórják az aeroszol részecskék és a légköri sűrűség ingadozása. A Nap sugárzó energiájának légkörben való szétszóródása miatt nemcsak közvetlen napsugárzás figyelhető meg, hanem szórt sugárzás is, ezek együttesen alkotják a teljes sugárzást. Elérve a föld felszínét, teljes sugárzás részben tükröződik belőle. A visszavert sugárzás mértékét az alatta lévő felület visszaverő képessége, az ún. albedó. Az elnyelt sugárzás hatására a földfelszín felmelegszik, és saját, a légkör felé irányuló hosszúhullámú sugárzásának forrásává válik. A légkör viszont hosszú hullámú sugárzást bocsát ki a földfelszín felé (az atmoszféra ún. ellensugárzása) és a világűrbe (ún. kimenő sugárzás). A földfelszín és a légkör közötti racionális hőcserét az effektív sugárzás határozza meg - a földfelszín saját sugárzása és az általa elnyelt légkör ellensugárzása közötti különbség. A földfelszín által elnyelt rövidhullámú sugárzás és az effektív sugárzás közötti különbséget sugárzási mérlegnek nevezzük.
A napsugárzás energiájának átalakulása a földfelszínen és a légkörben történő elnyelése után a Föld hőmérlegét alkotja. A légkör fő hőforrása a földfelszín, amely elnyeli a napsugárzás nagy részét. Mivel a napsugárzás elnyelése a légkörben kisebb, mint a hosszúhullámú sugárzás által a légkörből az űrbe jutó hőveszteség, a sugárzási hőfogyasztást pótolja a földfelszínről turbulens formában a légkörbe áramló hő. hőcsere és a hő érkezése a légkörben lévő vízgőz kondenzációja következtében. Mivel a teljes légkörben a kondenzáció teljes mennyisége megegyezik a csapadék mennyiségével, valamint a földfelszínről történő párolgás mennyiségével, a kondenzációs hő légkörbe érkezése számszerűen megegyezik a földi párolgási hőveszteséggel. felület.
Az elnyelt napsugárzás és az effektív sugárzás közötti különbség alkotja a sugárzási mérleget, vagyis a földfelszín maradék sugárzását (B). A sugárzási mérleg a Föld teljes felületére átlagolva a következő képlettel írható fel: B = Q * (1 – A) - E eff vagy B = Q - R k – E eff. A 24. ábra a különböző típusú sugárzások hozzávetőleges százalékos arányát mutatja a sugárzási és hőmérlegben. Nyilvánvaló, hogy a Föld felszíne elnyeli a bolygóra jutó összes sugárzás 47%-át, az effektív sugárzás pedig 18%. Így az egész Föld felszínén átlagolt sugárzási mérleg pozitív, és 29%-ot tesz ki.
Rizs. 24. A földfelszín sugárzási és hőmérlegének sémája (K. Ya. Kondratiev szerint)
A sugárzási egyensúly eloszlása a Föld felszínén rendkívül összetett. Ennek az eloszlásnak a mintázatainak megértése rendkívül fontos, hiszen a maradék sugárzás hatására kialakul az alatta lévő felszín és a troposzféra hőmérsékleti rendje és általában a Föld klímája. A földfelszín egy éves sugárzási egyensúlyát ábrázoló térképek elemzése (25. ábra) a következő következtetésekhez vezet.
A Föld felszíni sugárzási mérlegének éves összege szinte mindenhol pozitív, kivéve az Antarktisz és Grönland jégfennsíkjait. Éves értékei zónán és természetesen csökkennek az egyenlítőtől a sarkokig a fő tényezőnek - a teljes sugárzásnak megfelelően. Ezenkívül az egyenlítő és a pólusok közötti sugárzási egyensúly értékeinek különbsége nagyobb, mint a teljes sugárzás értékeinek különbsége. Ezért a sugárzási egyensúly zónasága nagyon világosan kifejeződik.
A sugárzási egyensúly következő szabályszerűsége a szárazföldről az óceánba való átmenet során a megnövekedett folytonossági zavarok és a part menti izolinok keveredése. Ez a tulajdonság jobban kifejeződik az egyenlítői-trópusi szélességi körökben, és fokozatosan kisimul a sarkiak felé.Az óceánok feletti nagyobb sugárzási egyensúly az alacsonyabb vízalbedóval magyarázható, különösen az egyenlítői-trópusi szélességeken, valamint az alacsonyabb óceánfelszíni hőmérséklet miatt csökkent effektív sugárzással. valamint jelentős a levegő nedvességtartalma és a felhőzet. A sugárzási egyensúly megnövekedett értékei és az Óceán bolygó nagy területe (71%) miatt vezető szerepet játszik a Föld hőrendszerében. Az óceánok és kontinensek sugárzási egyensúlyának különbsége pedig meghatározza ezek állandó és mély kölcsönös egymásra hatását minden szélességi körön.
Rizs. 25. A Föld felszínének éves sugárzási mérlege [MJ/(m 2 Xév)] (S. P. Khromov és M. A. Petrosyants szerint)
A sugárzási egyensúly szezonális változásai az egyenlítői-trópusi szélességeken kicsik (26., 27. ábra). Ennek következménye enyhe hőmérséklet-ingadozások egész évben. Ezért az évszakokat nem a hőmérséklet alakulása, hanem az éves csapadékrendszer határozza meg. Az extratrópusi szélességi körökben a sugárzási egyensúly minőségi változása pozitívról a másikra történik negatív értékeket egy év alatt. Nyáron a mérsékelt és részben magas szélességi körök hatalmas területein a sugárzási egyensúly értékei jelentősek (például júniusban az Északi-sarkkör közelében lévő szárazföldön megegyeznek a trópusi sivatagokkal), és a szélességi körök közötti ingadozások viszonylag kicsi. Ez tükröződik a hőmérsékleti rendszerben, és ennek megfelelően az interlatitudinális keringés gyengülésében ebben az időszakban. Télen nagy kiterjedésű területeken a sugárzási mérleg negatív: a leghidegebb hónap nullás sugárzási mérlegének vonala a szárazföldön a szélességi kör 40°-án, az óceánokon pedig a 45°-on halad át. Az eltérő termobarikus viszonyok télen a légköri folyamatok aktiválásához vezetnek a mérsékelt és szubtrópusi szélességi övezetekben. A mérsékelt és poláris szélességi körökben a téli negatív sugárzási mérleget részben kompenzálja az egyenlítői-trópusi szélességi körökről érkező levegő és víztömegek beáramlása. Az alacsony szélességekkel ellentétben a mérsékelt és a magas szélességeken az évszakokat elsősorban a hőviszonyok határozzák meg, a sugárzási egyensúly függvényében.
Rizs. 26. Földfelszín júniusi sugárzási mérlege [10 2 MJ-ban/(m 2 x M es.)|
Minden szélességi kör hegyvidékén a sugárzási egyensúly eloszlását bonyolítja a tengerszint feletti magasság, a hótakaró időtartama, a lejtők besugárzása, a felhőzet stb. , ott alacsonyabb a sugárzási mérleg a hó és jég albedója, valamint az effektív sugárzás arányának növekedése és egyéb tényezők miatt.
A Föld légkörének saját sugárzási egyensúlya van. A sugárzás légkörbe jutása mind a rövidhullámú napsugárzás, mind a hosszúhullámú földi sugárzás elnyelése miatt következik be. A sugárzást a légkör a földi sugárzással teljes mértékben kompenzáló ellensugárzás és a kilépő sugárzás miatt fogyasztja el. A szakemberek számításai szerint a légkör sugárzási mérlege negatív (-29%).
Általánosságban elmondható, hogy a Föld felszínének és légkörének sugárzási mérlege 0, azaz a Föld sugárzási egyensúlyi állapotban van. A sugárzástöbblet a Föld felszínén és annak hiánya a légkörben azonban arra késztet bennünket, hogy feltegyük a kérdést: miért nem ég el a Föld felszíne a sugárzástöbblet mellett, és miért nem ég el a légkör a hiányával? nem fagy le abszolút nulla hőmérsékletre? A helyzet az, hogy a Föld felszíne és a légkör (valamint a Föld felszíne és mélyrétegei és a víz között) nem sugárzó hőátadási módszerek léteznek. Az első a molekuláris hővezető képesség és a turbulens hőcsere (H), amely során a légkör felmelegszik, és a hő benne függőlegesen és vízszintesen újra eloszlik. A föld és a víz mély rétegei is felmelegednek. A második az aktív hőcsere, amely akkor következik be, amikor a víz egyik fázisállapotból a másikba megy át: a párolgás során hő nyelődik el, a vízgőz kondenzációja és szublimációja során pedig látens párolgási hő (LE) szabadul fel.
A nem sugárzásos hőátadási módszerek egyensúlyba hozzák a földfelszín és a légkör sugárzási egyensúlyát, nullára hozva mindkettőt, és megakadályozzák a felszín túlmelegedését és a föld légkörének túlhűtését. A földfelszín a sugárzás 24%-át veszíti el a víz elpárolgása következtében (és ennek megfelelően a légkör ugyanannyit kap a vízgőz későbbi kondenzációja és szublimációja miatt felhők és köd formájában), és a sugárzás 5%-át, amikor a légkör felmelegszik a föld felszínéről. Összességében ez a sugárzás ugyanazt a 29%-át teszi ki, mint ami a földfelszínen feleslegben van, és ami hiányzik a légkörből.
Rizs. 27. A Föld felszínének sugárzási mérlege decemberre [10 2 MJ-ban/(m 2 x M es.)]
Rizs. 28. A földfelszín nappali hőmérlegének összetevői (S.P. Khromov szerint)
A földfelszínen és a légkörben be- és kiáramlás összes hőjének algebrai összegét hőmérlegnek nevezzük; A sugárzási mérleg tehát a hőmérleg legfontosabb összetevője. A földfelszín hőmérlegének egyenlete a következő:
B – LE – P±G = 0,
ahol B a földfelszín sugárzási mérlege, LE a párolgási hőveszteség (L – fajlagos hő párolgás, £ – elpárolgott víz tömege), P – turbulens hőcsere az alatta lévő felület és a légkör között, G – hőcsere az alatta lévő felülettel (28. ábra). Az aktív réteg felmelegítésére szolgáló felszíni hőveszteséget nappal és nyáron szinte teljesen kompenzálja a mélyből a felszínre történő visszaáramlása éjszaka és télen, így a felső rétegek hosszú távú éves átlagos hőmérséklete. A Világóceán talaja és vize állandónak tekinthető, és G szinte minden felszínen egyenlőnek tekinthető nullával. Ezért hosszú távú következtetésként a földfelszín és a Világóceán éves hőmérlegét a párolgásra és az alatta lévő felszín és a légkör közötti hőcserére fordítják.
A hőmérleg eloszlása a Föld felszínén összetettebb, mint a sugárzási mérleg, számos befolyásoló tényező miatt: felhőzet, csapadék, felszínmelegedés stb. különböző szélességi fokok A hőmérleg értékei egyik vagy másik irányban eltérnek a 0-tól: magas szélességi fokon negatív, alacsony szélességi fokokon pedig pozitív. A hőhiányt az északi és déli poláris régiókban a trópusi szélességi körökről való átvitelével kompenzálják, főleg az óceáni áramlatok és légtömegek segítségével, ezáltal termikus egyensúly alakul ki a földfelszín különböző szélességei között.
A légkör hőmérlegét a következőképpen írjuk le: –B + LE + P = 0.
Nyilvánvaló, hogy a Föld felszínének és atmoszférájának egymást kiegészítő termikus rezsimjei kiegyenlítik egymást: a Földre jutó összes napsugárzást (100%) kiegyenlíti a visszaverődés (30%) és a sugárzás (70%) miatti sugárzásvesztesége, ezért általában termikus A Föld egyensúlya a sugárzási mérleghez hasonlóan egyenlő 0. A Föld sugárzási és termikus egyensúlyban van, és ennek bármilyen megsértése bolygónk túlmelegedéséhez vagy lehűléséhez vezethet.
A hőmérleg természete és annak energia szint meghatározza a földrajzi burokban zajló legtöbb folyamat jellemzőit és intenzitását, és mindenekelőtt a troposzféra termikus rezsimjét.
Először térjünk ki a földfelszín és a legfelső talajrétegek és tározók hőviszonyaira. Erre azért van szükség, mert a légkör alsó rétegeit leginkább a talaj és a víz felső rétegeivel való sugárzó és nem sugárzó hőcsere melegíti és hűti. Ezért a légkör alsóbb rétegeiben bekövetkező hőmérsékletváltozásokat elsősorban a földfelszín hőmérsékletének változásai határozzák meg, és ezeket a változásokat követik.
A földfelszín, vagyis a talaj vagy a víz felszíne (valamint a növény-, hó- és jégtakaró) folyamatosan kap és különböző módon veszít hőt. A földfelszínen keresztül a hő felfelé a légkörbe, majd lefelé a talajba vagy a vízbe kerül.
Először is a légkör teljes sugárzása és ellensugárzása érkezik a Föld felszínére. A felszín többé-kevésbé felszívja őket, azaz a talaj és a víz felső rétegeit melegítik. Ugyanakkor a földfelszín kisugározza magát, és ugyanakkor hőt veszít.
Másodszor, a hő felülről, a légkörből, hővezetés útján érkezik a föld felszínére. Ugyanígy a hő a földfelszínről a légkörbe távozik. A hővezetés révén a hő a földfelszínről is lefelé halad a talajba és a vízbe, illetve a talaj és a víz mélyéről érkezik a földfelszínre.
Harmadszor, a földfelszín hőt kap, amikor a levegőből származó vízgőz lecsapódik rajta, vagy éppen ellenkezőleg, hőt veszít, amikor a víz elpárolog róla. Az első esetben látens hő szabadul fel, a másodikban a hő látens állapotba kerül.
Bármikor ugyanannyi hő távozik a földfelszínről felfelé és lefelé, mint amennyit ezalatt felülről és alulról kap. Ha másképp lenne, az energiamegmaradás törvénye nem teljesülne: azt kellene feltételezni, hogy az energia megjelenik vagy eltűnik a föld felszínén. Előfordulhat azonban, hogy például több hő megy felfelé, mint amennyi felülről jött; ebben az esetben a felesleges hőátadást a talaj vagy a víz mélyéről a felszínre érkező hővel kell fedezni.
Tehát a földfelszínre be- és kiáramló összes hő algebrai összegének nullával kell egyenlőnek lennie. Ezt fejezi ki a földfelszín hőmérlegének egyenlete.
Ennek az egyenletnek a felírásához először az elnyelt sugárzást és az effektív sugárzást összevonjuk egy sugárzási mérlegbe.
Jelöljük a hőnek a levegőből való beérkezését vagy a levegőbe való kibocsátását hővezető képességgel P-vel. Ugyanazt a nyereséget vagy fogyasztást, amely a mélyebb talaj- vagy vízrétegekkel történő hőcserével történik, A-nak nevezzük. A párolgás során fellépő hőveszteség, ill. A kondenzáció során a földfelszínre való érkezést LE-vel jelöljük, ahol L a párolgási fajhő, E pedig az elpárolgott vagy kondenzált víz tömege.
Úgy is fogalmazhatunk, hogy az egyenlet jelentése az, hogy a földfelszínen a sugárzási egyensúlyt nem sugárzó hőátadással egyensúlyozzuk ki (5.1. ábra).
Az (1) egyenlet bármely időtartamra érvényes, beleértve a több éves időszakot is.
Abból, hogy a földfelszín hőegyensúlya nulla, nem következik, hogy a felszíni hőmérséklet nem változik. Ha a hőátadás lefelé irányul, a felülről a felszínre érkező és onnan mélyre jutó hő nagyrészt a talaj vagy víz legfelső rétegében (az ún. aktív rétegben) marad. Ennek a rétegnek a hőmérséklete, így a földfelszín hőmérséklete is növekszik. Ellenkezőleg, amikor a hő a földfelszínen keresztül alulról felfelé halad át a légkörbe, a hő elsősorban az aktív rétegből távozik, aminek következtében a felszíni hőmérséklet csökken.
Napról napra és évről évre az aktív réteg és a földfelszín átlaghőmérséklete bárhol alig változik. Ez azt jelenti, hogy napközben majdnem annyi hő jut be mélyen a talajba vagy a vízbe nappal, mint amennyi éjszaka távozik belőle. Ennek ellenére a nyári napon valamivel több hő megy lefelé, mint alulról. Ezért a talaj- és vízrétegek, így azok felszíne napról napra felmelegszik. Télen fordított folyamat megy végbe. A talaj és a víz hőáramlásának és áramlásának ezen évszakos változásai szinte kiegyenlítettek az év során, és a földfelszín és az aktív réteg éves átlaghőmérséklete évről évre alig változik.
A Föld termikus egyensúlya- a bejövő és kimenő (sugárzó és hő) energia aránya a földfelszínen, a légkörben és a Föld-légkör rendszerben. A légkörben, a hidroszférában és a litoszféra felső rétegeiben zajló fizikai, kémiai és biológiai folyamatok túlnyomó többségének energiaforrása a napsugárzás, ezért a hőmérleg összetevőinek eloszlása és aránya jellemzi ennek átalakulását ezekben. kagylók.
A hőegyensúly az energiamegmaradás törvényének egy sajátos megfogalmazása, és a Föld felszínének egy szakaszára van összeállítva (a földfelszín hőegyensúlya); a légkörön áthaladó függőleges oszlophoz (a légkör hőegyensúlya); ugyanazon oszlopra, amely áthalad a légkörön és a litoszféra vagy hidroszféra felső rétegein (a Föld-légkör rendszer hőegyensúlya).
A földfelszín hőmérlegének egyenlete:
R + P + F0 + LE = 0. (15)
a földfelszín egy eleme és a környező tér közötti energiaáramlások algebrai összegét jelenti. Ebben a képletben:
R - sugárzási egyensúly, az elnyelt rövidhullámú napsugárzás és a földfelszínről érkező hosszúhullámú effektív sugárzás közötti különbség.
P az alatta lévő felület és a légkör között fellépő hőáramlás;
F0 - hőáramlás figyelhető meg a földfelszín és a litoszféra vagy hidroszféra mélyebb rétegei között;
LE - párolgási hőfogyasztás, amely az elpárolgott víz tömegének E és a párolgáshő L hőmérlegének szorzata.
Ezek a fluxusok magukban foglalják a sugárzási egyensúlyt (vagy maradék sugárzást) R – az elnyelt rövidhullámú napsugárzás és a földfelszínről érkező hosszúhullámú effektív sugárzás közötti különbséget. A sugárzási mérleg pozitív vagy negatív értékét több hőáram kompenzálja. Mivel a földfelszín hőmérséklete általában nem egyenlő a levegő hőmérsékletével, az alatta lévő felszín és a légkör között P hőáram jön létre. Hasonló F0 hőáramlás figyelhető meg a földfelszín és a litoszféra vagy hidroszféra mélyebb rétegei között. Ebben az esetben a talajban a hőáramlást a molekuláris hővezető képesség határozza meg, míg a tározókban a hőcsere általában többé-kevésbé turbulens jellegű. A tározó felszíne és mélyebb rétegei közötti F0 hőáramlás számszerűen megegyezik a tározó hőtartalmának adott időintervallum alatti változásával és a tározóban lévő áramok általi hőátadással. A földfelszín hőmérlegében általában jelentős jelentőséggel bír a párolgási LE hőfogyasztás, amelyet az elpárolgott víz tömegének E és a párolgáshő L szorzataként definiálunk. LE értéke függ a víz párolgásától a földfelszín, hőmérséklete, levegő páratartalma és a levegő felszíni rétegében a turbulens hőcsere intenzitása, amely meghatározza a vízgőznek a földfelszínről a légkörbe való átjutásának sebességét.
A légköri hőmérleg egyenlete a következő:
Ra + Lr + P + Fa = ΔW, (16)
ahol ΔW a hőtartalom változásának nagysága a légköri oszlop függőleges falán belül.
A légkör hőmérlegét Ra sugárzási egyensúlya alkotja; bejövő vagy kilépő hő Lr a víz fázisátalakulása során a légkörben (g - összes csapadék); a P hő beáramlása vagy kiáramlása a légkör turbulens hőcseréje miatt a földfelszínnel; az oszlop függőleges falain keresztüli hőcsere okozta Fa hő érkezése vagy elvesztése, amely rendezett légköri mozgásokkal és makroturbulenciával jár. Ezenkívül a légköri hőmérleg egyenlete tartalmazza a ΔW kifejezést, amely egyenlő az oszlopon belüli hőtartalom változásával.
A Föld-atmoszféra rendszer hőmérleg egyenlete a földfelszín és a légkör hőmérleg egyenleteinek algebrai összegének felel meg. A földfelszín és az atmoszféra hőmérlegének összetevőit a földgömb különböző régióira meteorológiai megfigyelések (aktinometriai állomásokon, speciális hőmérleg-állomásokon, a Föld meteorológiai műholdain) vagy klimatológiai számítások határozzák meg.
A földfelszín hőmérlegének összetevőinek átlagos szélességi értékeit az óceánokra, a szárazföldre és a Földre, valamint a légkör hőmérlegét a táblázatokban adjuk meg, ahol a hőmérleg elemeinek értékeit pozitívnak tekintjük. ha megfelelnek a hő érkezésének. Mivel ezek a táblázatok átlagos éves viszonyokra vonatkoznak, nem tartalmazzák a légkör hőtartalmának és a litoszféra felső rétegeinek hőtartalmának változását jellemző kifejezéseket, mivel ezek a viszonyok a nullához közelítenek.
A Föld mint bolygó esetében a légkörrel együtt a hőegyensúly diagramot az ábra mutatja be. A légkör külső határának felületi egysége évente átlagosan körülbelül 250 kcal/cm2-nek megfelelő napsugárzás fluxust kap, amelynek körülbelül 1/3-a visszaverődik az űrbe, és 167 kcal/cm2 per évben elnyeli a Föld
Hőcsere spontán visszafordíthatatlan hőátadási folyamat a térben, amelyet egy nem egyenletes hőmérsékleti mező okoz. BAN BEN általános eset A hőátadást más fizikai méretű mezők inhomogenitása is okozhatja, például koncentrációkülönbség (diffúziós termikus hatás). A hőátadásnak három típusa van: hővezető képesség, konvekciós és sugárzó hőátadás (a gyakorlatban a hőátadást általában mind a 3 típus egyszerre végzi). A hőcsere számos természeti folyamatot meghatároz vagy kísér (például a csillagok és bolygók fejlődésének menetét, a Föld felszínén zajló meteorológiai folyamatokat stb.). a technikában és a mindennapi életben. Sok esetben például a szárítás folyamatainak tanulmányozásakor a párolgásos hűtés, diffúzió, a hőátadást a tömegátadással együtt veszik figyelembe. A két hűtőközeg közötti hőcserét az őket elválasztó szilárd falon vagy a köztük lévő határfelületen keresztül hőátadásnak nevezzük.
Hővezető a hő (energia) átadás egyik fajtája hőmozgás mikrorészecskék) a jobban felmelegedett testrészekről a kevésbé felmelegítettekre, ami a hőmérséklet kiegyenlítődéséhez vezet. A hővezetésnél az energiaátadás a testben a nagyobb energiájú részecskékről (molekulák, atomok, elektronok) az alacsonyabb energiájú részecskék felé történő közvetlen energiaátvitel eredményeként megy végbe. Ha a hővezető képesség hőmérsékletének relatív változása az l részecskék átlagos szabad útjától kicsi, akkor teljesül a hővezető képesség alaptörvénye (Fourier-törvény): a sűrűség hőáramlás q arányos a grad T hőmérsékleti gradienssel, azaz (17)
ahol λ a hővezetési együttható, vagy egyszerűen a hővezetési tényező, nem függ a grad T-től [λ függ az összesítés állapota anyag (lásd táblázat), atom- és molekulaszerkezete, hőmérséklete és nyomása, összetétele (keverék vagy oldat esetén).
A mínusz jel az egyenlet jobb oldalán azt jelzi, hogy a hőáramlás iránya és a hőmérsékleti gradiens egymással ellentétes.
A Q érték és az F keresztmetszeti terület arányát fajlagos hőáramnak vagy hőterhelésnek nevezzük, és q betűvel jelöljük.
(18)
A λ hővezetési együttható értékei egyes gázokra, folyadékokra és szilárd anyagok nál nél légköri nyomás 760 Hgmm van kiválasztva a táblázatokból.
Hőátadás. Hőcsere két hűtőközeg között az őket elválasztó tömör falon vagy a közöttük lévő határfelületen keresztül. A hőátadás magában foglalja a hőátadást a melegebb folyadékról a falra, a hőátadást a falban, a hőátadást a falról egy hidegebb mozgó közegre. A hőátadás során a hőátadás intenzitását a k hőátbocsátási tényező jellemzi, amely numerikusan megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amely egységnyi falfelületen átmegy időegység alatt 1 K folyadékok közötti hőmérséklet-különbséggel; k méret - W/(m2․K) [kcal/m2․°С)]. Az R értékét, a hőátadási tényező reciprokát a hőátadás teljes hőellenállásának nevezzük. Például egy egyrétegű fal R-e
,
ahol α1 és α2 a hőátadási együttható a forró folyadéktól a falfelületig és a falfelülettől a hideg folyadékig; δ - falvastagság; λ - hővezetési tényező. A gyakorlatban előforduló legtöbb esetben a hőátbocsátási tényezőt kísérleti úton határozzák meg. Ebben az esetben a kapott eredményeket az elmélethez hasonló módszerekkel dolgozzuk fel
Sugárzó hőátadás - A sugárzási hőátadás az anyag belső energiájának sugárzási energiává történő átalakításának, a sugárzási energia átvitelének és az anyag általi elnyelésének eredményeképpen jön létre. Meghatározzák a sugárzó hőátadási folyamatok menetét relatív pozíció a hőcserélő testek terében az ezeket a testeket elválasztó közeg tulajdonságait. Lényeges különbség a sugárzó hőátadás és más típusú hőátadás (hővezetés, konvektív hőátadás) között, hogy hiányában is létrejöhet. tárgyi környezet, elválasztja a hőcserélő felületeket, mivel ez az elektromágneses sugárzás terjedésének hatására következik be.
A sugárzó hőcsere során egy átlátszatlan test felületére eső és a Qpad beeső sugárzási fluxus értékével jellemezhető sugárzási energiát a test részben elnyeli, részben pedig visszaverődik a felületéről (lásd az ábrát).
A Qabs elnyelt sugárzási fluxust a következő összefüggés határozza meg:
Qabs = A Qpad, (20)
ahol A a test abszorpciós képessége. Annak a ténynek köszönhetően, hogy egy átlátszatlan testhez
Qpad = Qab + Qotp, (21)
ahol Qotr a test felületéről visszavert sugárzás fluxusa, ez az utolsó érték egyenlő:
Qotr = (1 - A) Qpad, (22)
ahol 1 - A = R a test visszaverő képessége. Ha egy test abszorpciós képessége 1, ezért a visszaverő képessége 0, azaz a test a rá eső összes energiát elnyeli, akkor abszolút fekete testnek nevezzük. Minden test, amelynek hőmérséklete eltér az abszolút nullától, energiát bocsát ki. a test felmelegedésére. Ezt a sugárzást a test saját sugárzásának nevezik, és saját sugárzásának fluxusa jellemzi Qgeneral. A test egységnyi felületére eső belső sugárzást a belső sugárzás fluxussűrűségének vagy a test emissziós tényezőjének nevezzük. Ez utóbbi a Stefan-Boltzmann sugárzási törvénynek megfelelően a testhőmérséklettel a negyedik hatványig arányos. Egy test emissziós tényezőjének és egy teljesen fekete test emissziós tényezőjének arányát azonos hőmérsékleten emissziós foknak nevezzük. Minden test esetében a feketeség mértéke kisebb, mint 1. Ha valamelyik test esetében ez nem függ a sugárzás hullámhosszától, akkor az ilyen testet szürkének nevezzük. A szürke test sugárzási energiaeloszlásának természete a hullámhosszokon megegyezik az abszolút fekete testével, vagyis Planck sugárzási törvénye írja le. A szürke test feketeségének foka megegyezik abszorpciós képességével.
A rendszerbe tartozó bármely test felülete visszavert sugárzást bocsát ki Qotр és saját sugárzását Qcob; a test felületét elhagyó teljes energiamennyiséget Qeff effektív sugárzási fluxusnak nevezzük, és a következő összefüggés határozza meg:
Qeff = Qotr + Qcob. (23)
A test által elnyelt energia egy része saját sugárzása formájában visszatér a rendszerbe, így a sugárzott hőátadás eredménye a saját és az elnyelt sugárzás fluxusainak különbségeként ábrázolható. Nagyságrend
Qpez = Qcob - Qabl (24)
a keletkező sugárzás fluxusának nevezzük, és megmutatja, hogy egy test mennyi energiát kap vagy veszít egységnyi idő alatt a sugárzó hőátadás eredményeként. A keletkező sugárzási fluxus alakban is kifejezhető
Qpez = Qeff - Qpad, (25)
vagyis a teljes ráfordítás és a sugárzó energia teljes megérkezése a test felszínére különbségeként. Tehát ezt figyelembe véve
Qpad = (Qcob - Qpe) / A, (26)
kapunk egy kifejezést, amelyet széles körben használnak a sugárzó hőátadás számításaiban:
A sugárzási hőátadás számításának feladata általában az, hogy egy adott rendszerben minden felületen megtaláljuk a keletkező sugárzási fluxusokat, ha a hőmérséklet ill. optikai jellemzők mindezek a felületek. A probléma megoldásához az utolsó összefüggésen túl tisztázni kell az adott felületen lévő Qpad fluxus és a Qeff fluxusok közötti kapcsolatot a sugárzó hőátadó rendszerben szereplő összes felületen. Ennek az összefüggésnek a megtalálásához az átlagos szögsugárzási együttható fogalmát használjuk, amely megmutatja, hogy a sugárzó hőcserélő rendszerben szereplő bizonyos felület félgömb alakú (vagyis a félgömbön belül minden irányban kibocsátott) sugárzásának mekkora része esik erre a felületre. Így a Qpad fluxust a sugárzó hőátadó rendszer bármely felületén az összes felület Qeff szorzatának összegeként határozza meg (beleértve ezt is, ha homorú) a megfelelő lejtőkön sugárzás.
A sugárzó hőátadás jelentős szerepet játszik a körülbelül 1000 °C és a feletti hőmérsékleten végbemenő hőátadási folyamatokban. Széles körben elterjedt ben különböző területeken technológia: kohászat, hőenergetika, atomenergia, rakétatechnika, vegyipar, szárítástechnika, napenergia technológia.
