4. Связи атмосферы с Солнцем и земной поверхностью

Атмосферные процессы связаны с влияниями, идущими как сверху, из космоса, так и снизу, от земной поверхности.

Источ­ником энергии атмосферных процессов в основном является сол­нечная радиация (солнечное излучение), приходящая к Земле из мирового пространства от солнца, количество тепла, получаемого от солнца единицей площади земной поверхности в 30000 раз больше, чем тепло идущее из недр земли и в 30 млн. раз больше чем от звёзд и планет .

Лучистая энергия Солнца превращается в атмосфере и на земной поверхности в теплоту, энергию движения и другие виды энергии. Но солнечные лучи больше нагревают земную поверхность, чем непосредственно воздух, а уже между земной поверхностью и атмосферой проис­ходит оживленный обмен тепла, а также и воды.

Строение зем­ной поверхности, ее рельеф имеют значение и для движений воздуха. С влияниями земной поверхности (нагревание, запыление) в определенной степени связаны и оптические свойства ат­мосферы, и ее электрическое состояние.

В составе солнечной радиации входит коротковолновая ультрафиолетовая радиация, энергия которой невелика, но которая производит сильнейшее фотохимическое действие на высшие слои атмосферы.

Сильно влияет на высшие слои атмосферы и корпускулярная радиация Солнца, т. е. потоки заряженных элементарных частиц, выбрасываемых Солнцем.

Ультрафиолетовая и корпускулярная радиация значи­тельно меняется во времени в зависимости от солнечной актив­ности, т. е. от физических процессов, происходящих на Солнце и приводящих, между прочим, к изменению числа солнечных пятен.

Изменение состояния высших слоев атмо­сферы, содержание в них озона, их ионизация, электро­проводность и пр. влияет и на состоянии нижних слоев, а стало быть, на погоде и климате.

Лучистое и тепловое равновесие Земли

Лучистая энергия Солнца является основным, а практически единственным источником тепла для поверхности Земли и для ее атмосферы. Радиация, поступающая от звезд и от Луны, ничтожно мала по сравнению с солнечной радиацией. Также ни­чтожно мал и поток тепла, направленный к земной поверхности и в атмосферу из глубин Земли.

Часть солнечной радиации представляет собой видимый свет. Тем самым Солнце является для Земли источником не только тепла, но и света, важного для жизни на земной поверхности.

Лучистая энергия Солнца превращается в тепло отчасти в самой атмосфере, но главным образом на земной поверхности. Она идет здесь на нагревание верхних слоев почвы и воды, а от их и воздуха. Нагретая земная поверхность и нагретая атмо­сфера в свою очередь сами излучают невидимую инфракрасную радиацию. Отдавая эту радиацию в мировое пространство, зем­ная поверхность и атмосфера охлаждаются.

Опыт показывает, что средние годовые температуры земной поверхности и атмосферы в любой точке Земли мало меняются от года к году. За историческое время в этих весьма ограничен­ных изменениях, по-видимому, не было никакой определенной направленности; были лишь колебания около средних значений. Таким образом, если рассматривать Землю за более или менее длительные многолетние промежутки времени, то можно ска­зать, что она находится в тепловом равновесии: приход тепла уравновешивается его потерей

Но так как Земля (с атмосфе­рой) получает тепло, поглощая солнечную радиацию, и теряет тепло путем собственного излучения, то можно заключить, что она находится и в лучистом равновесии: приток радиации к ней уравновешивается отдачей радиации в мировое пространство.