2. Теплооборот в атмосфере.

Теплооборот обеспечивает тепловой режим атмосферы и зависит от радиационного баланса, т.е. потоков теплоты, приходящихся на земную поверхность и уходящих от нее.

Солнце является основным источником тепла и света на Земле.

Солнечная радиация – поток электромагнитного излучения, поступающего от солнца. Солнечная радиация измеряется в джоулях, на границе атмосферы 1 см² поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, получает в 1 мин около 8 Дж. Эту величину назвали солнечной постоянной. Проходя через атмосферу, солнечная радиация частично поглощается, частично рассеивается и отражается, уменьшается на 15—20%. Максимальная же интенсивность наблюдается при отвесном падении солнечных лучей. Если бы атмосферы не было, то каждый квадратный сантиметр Земли получал бы в год более 4,2-10⁶ Дж от отвесно падающих солнечных лучей. Ввиду шарообразности Земли солнечные лучи падают на поверхность ее под разными углами, поэтому каждый квадратный сантиметр земной поверхности в среднем получает по 1,092*10⁶ Дж.

Чем меньше угол падения лучей, тем меньше поступает солнечной энергии на поверхность Земли. Кроме того, поступление солнечной энергии зависит от продолжительности освещения и прозрачности воздуха. Общее количество солнечной энергии и летние месяцы у полярного круга примерно равно количеству ее на побережье Крыма.

Солнечная радиация может быть прямой и рассеянной. Прямая радиация представляет поток параллельных лучей, идущих непосредственно от Солнца. Рассеянная радиация поступает со всего небосвода. В умеренных широтах приходится примерно 50% на рассеянную, в полярных доля ее увеличивается до 80%. Прямая и рассеянная солнечная радиация вместе составляют суммарную (Q+q = S). Систематические измерения потока суммарной радиации показали, что ее количество зависит, прежде всего, от широты места, т. е. от угла падения солнечных лучей на поверхность Земли.

Поступление солнечной радиации зависит от широты места. Экваториальные и тропические области получают от Солнца тепла больше, чем умеренные и полярные. Очевидно, распределение температуры воздуха зависит прежде от широты места. Больше всего тепла получает экваториальная область.

Большое влияние на распределение тепла оказывают морские течения. Теплые способствуют повышению температуры, холодные понижению.

2. Понятие о солнечной радиации

Солнечная радиация (солнечное излучение) – это вся совокупность солнечной материи и энергии, поступающей на Землю. Солнечная радиация состоит из следующих двух основных частей: во-первых, тепловой и световой радиации, представляющей собой совокупность электромагнитных волн; во-вторых, корпускулярной радиации.

На Солнце тепловая энергия ядерных реакций переходит в лучистую энергию. При падении солнечных лучей на земную поверхность лучистая энергия снова превращается в тепловую энергию. Солнечная радиация, таким образом, несет свет и тепло.

Солнечная радиация – это важнейший источник тепла для географической оболочки. Вторым источником тепла для географической оболочки является тепло, идущее от внутренних сфер и слоев нашей планеты.

В связи с тем, что в географической оболочке один вид энергии (лучистая энергия) эквивалентно переходит в другой вид (тепловая энергия), то лучистую энергию солнечной радиации можно выражать в единицах тепловой энергии – джоулях (Дж).

Прямые солнечные лучи, пронизывающие атмосферу при безоблачном небе, называются прямой солнечной радиацией. Часть солнечных лучей от соприкосновения с молекулами газов и аэрозолями рассеивается и переходит в рассеянную радиацию. На земную поверхность рассеянная радиация поступает уже не от солнечного диска, а от всего небосвода и создает повсеместную дневную освещенность. От нее в солнечные дни светло и там, куда не проникают прямые лучи, например под пологом леса. Наряду с прямой радиацией рассеянная радиация также служит источником тепла.

В целом же (с участием суточного хода высоты Солнца и облачности неба) на рассеянную радиацию приходится около 25 % всего потока солнечных лучей.

На земную поверхность, таким образом, поступает прямая и рассеянная радиация. В совокупности прямая и рассеянная радиация образуют суммарную радиацию, которая определяет тепловой режим тропосферы.

Поглощая и рассеивая радиацию, атмосфера значительно ее ослабляет. Величина ослабления зависит от коэффициента прозрачности, показывающего, какая доля радиации доходит до земной поверхности. Если бы тропосфера состояла бы только из газов, то коэффициент прозрачности был бы равен 0,9, то есть она бы пропускала бы 90 % идущей к Земле радиации. Но в воздухе всегда присутствуют аэрозоли, снижающие коэффициент прозрачности до 0,7 – 0,8. Прозрачность атмосферы изменяется вместе с изменением погоды.

Так как плотность воздуха падает с высотой, то слой газа, пронизываемого лучами, нельзя выражать в км толщины атмосферы. В качестве единицы измерения принята оптическая масса, равная мощности слоя воздуха при вертикальном падении лучей.

Ослабление радиации в тропосфере легко наблюдать в течение суток. Когда Солнце находится около горизонта, то его лучи пронизывают несколько оптических масс. Их интенсивность при этом так ослабевает, что на Солнце можно смотреть незащищенным глазом. С поднятием Солнца уменьшается число оптических масс, которые проходят его лучи, и интенсивность лучей возрастает.

Количество лучистой энергии, приходящее на единицу земной поверхности, зависит прежде всего от угла падения солнечных лучей. На одинаковые площади на экваторе, в средних и высоких широтах приходится различное количество радиации.

Солнечная инсоляция (освещение) сильно ослабляется облачностью. Большая облачность экваториальных и умеренных широт и малая облачность тропических широт вносят значительные коррективы в зональное распределение лучистой энергии Солнца.

Распределение солнечного тепла по земной поверхности показывается на карте суммарной солнечной радиации.