Увійти  \/  Зареєструватися  \/ 

Вхід на сайт

Зареєструватися

Введене Вами ім'я недійсне.
Будь-ласка, введіть допустиме ім'я користувача. Без пробілів, у всякому випадку 2 , НЕ повинно бути символів: < > " ' % ; ( ) &
Пароль недійсний.
Ваші паролі не збігаються. Будь-ласка, введіть Ваш пароль в поле пароля та повторно введіть його в полі підтвердження.
Недійсна адреса електронної пошти
Адреси електронної пошти не збігаються. Будь-ласка, введіть Вашу адресу електронної пошти в поле адреси електронної пошти та повторно введіть адресу у полі підтвердження.
* * Обов'язкове поле

Довгохвильове випромінювання земної поверхні і атмосфери

Природні поверхні суші, води, снігу або рослинності, а також штучно створені людиною поверхні будівель, вуличних доріг тощо, що поглинають сонячну і атмосферну радіації і самі випромінюють енергію в навколишній простір, називають діяльними поверхнями, або діяльним шаром. Випромінювання цього шару називають земним випромінюванням.

Спостереження показують, що середньорічна температура дієвого шару по всій земній кулі складає близько 15°С, і що випромінювання цією поверхнею за характером спектра мало відрізняється від випромінювання абсолютно чорного тіла при такій самій температурі. Тому до випромінювання земної поверхні можна умовно застосовувати закон Віна. Тоді виходить, що найбільша енергія в спектрі цього випромінювання припадає на хвилі довжиною приблизно 10 мкм. Це хвиля приблизно в 20 разів довша хвилі, яка несе найбільшу енергію в спектрі сонячної радіації. Тому, в порівнянні з сонячним випромінюванням, земне випромінювання в метеорології прийнято вважати довгохвильовим.

Земне випромінювання дещо менше за випромінювання абсолютно чорного тіла при тій самій температурі, тому закон Стефана-Больцмана для нього записується так:

Ез = δσТ4

де - δ – коефіцієнт випромінювання (< 1), σ – стала Стефана-Больцмана, Т4 – термодинамічна температура. Коефіцієнт δ показує, яку частку від випромінювання абсолютно чорного тіла складає випромінювання даної поверхні, тому його ще називають відносною випромінювальною здатністю діяльної поверхні. За законом Кіркгофа можна довести, що даний коефіцієнт в той же час характеризує і поглинальну здатність даної поверхні до довгохвильової радіації.

Найбільшу відносну випромінювальну здатність по відношенню до довгохвильової радіації, як не дивно, має сніг (δ = 0,995). Його випромінювальна та поглинальна здатність практично така сама, як у абсолютно чорного тіла. Це викликано рихлою структурою снігу, особливо свіжовипавшого. Для води δ = 0,965, для піску 0,89.

Атмосфера, яка поглинає деяку частину сонячної радіації, що до неї приходить, і більшу частину випромінювання земної поверхні, в свою чергу, сама випромінює невидиму інфрачервону радіацію. Деяка частка цього випромінювання уходить вверх, у світовий простір (37-38%), і називається втраченою енергією Е, а решта (62-63%), основна її частина, надходить до земної поверхні і носить назву зустрічного випромінювання атмосфери Еа.

Про спектральний склад зустрічного випромінювання можна говорити із наступних міркувань. Довгохвильову радіацію земної поверхні в атмосфері поглинає головним чином водяна пара і вуглекислий газ. Але кількість вуглекислого газу в атмосфері незначна порівняно з кількістю водяної пари. Тому практично всю довгохвильову земну радіацію поглинає водяна пара. Водяна пара і являється одним із основних джерел зустрічного випромінювання.

Таким чином, діяльна поверхня, втрачаючи тепло завдяки випромінюванню, в той же час отримує деяку кількість тепла від зустрічного випромінювання атмосфери. Як наслідок, на земній поверхні, в природних умовах, взаємодіють два потоки довгохвильової радіації: земне випромінювання Eз та частина зустрічного випромінювання атмосфери δЕа. Різниця цих потоків складає фактичну втрату тепла земною поверхнею у вигляді променистої енергії. Ця різниця називається ефективним випромінюванням:

Ееф = Ез – δЕа

Ефективне випромінювання земної поверхні визначається її температурою, а також температурою і вологістю повітря. З підвищенням температури земної поверхні її ефективне випромінювання збільшується, а з ростом температури і вологості повітря воно зменшується. Зменшення прозорості повітря також супроводжується зменшенням ефективного випромінювання. Значний вплив на ефективне випромінювання земної поверхні відіграє хмарність: чим більша хмарність, тим менше ефективне випромінювання. Пояснюється це тим, що водяні краплини, що складають хмару, випромінюють майже так само, як дієвий шар. Якщо температура хмари близька до температури земної поверхні, то Ез ≈ Еа і Ееф ≈ 0. Якщо ж температура хмари вища, ніж температура земної поверхні, то ефективне випромінювання стає від’ємним, тобто витрати довгохвильового випромінювання менша за її прихід.

Завдяки сильному поглинанню довгохвильової радіації водяною парою, меншою мірою вуглекислим газом і озоном, атмосфера Землі затримує основну частину довгохвильового випромінювання діяльного шару. В той же час атмосфера досить легко пропускає до земної поверхні короткохвильову сонячну радіацію. Таким чином, атмосфера діє як парник, пропускаючи короткохвильове випромінювання всередину і затримуючи довгохвильове випромінювання дієвого шару. Ця властивість (явище, феномен) атмосфери носить назву парниковий ефект.

Останні матеріали розділу "Метеорологія та кліматологія"

2012 рік увійшов до десятки найтепліших в історії спостережень

В десятку найтепліших за більш ніж 130 років інструментальних спостережень увійшов 2012 рік. Він так...

Британські синоптики: Землі не загрожує різке потепління

Метеобюро Великобританії пророкує, що клімат в найближчі чотири роки буде змінюватися повільніше, ні...

У Західній Антарктиці зафіксували аномальне зростання температури

Дані, зібрані американською антарктичною станцією Берд, свідчать про стрімке збільшення середньорічн...

Наступний рік буде тепліше 2012-го, прогнозують британські синоптики

Глобальна температура повітря в 2013-му році трохи більше ніж на півградуса перевищить довгострокови...

Вітер, основні характеристики вітру, причини утворення

Вітром називають сукупність горизонтальних рухів повітря відносно земної поверхні. До основних харак...

Сонячне випромінювання та сонячна стала

Промениста енергія Сонця є основним, а практично – єдиним джерелом тепла для поверхні Землі та її ат...

Географічний розподіл сонячної радіації

Розподіл річних та місячних значень сумарної сонячної радіації по Землі є нерівномірним. На географі...

Довгохвильове випромінювання земної поверхні і атмосфери

Природні поверхні суші, води, снігу або рослинності, а також штучно створені людиною поверхні будіве...

Географічна наука