Тепловой режим подстилающей поверхности и атмосферы

В результате ядерных реакций на Солнце высвобождается огромное количество энергии, которая в виде излучения (радиации) равномерно распространяется во все стороны. На верхней границе атмосферы Земли количество поступающей энергии выражается солнечной постоянной, равной в среднем 1,94 кал/см² в 1 мин.

Поступающая радиация обеспечивает световой и тепловой режим Земли. Она является практически единственным источником энергии для всех физических процессов, протекающих в атмосфере и на земной поверхности.

Количество солнечной радиации, поступающей на земную поверхность, зависит от:

• угла падения лучей,

• продолжительности ее освещения и

• состояния атмосферы.

С уменьшением угла падения лучей от экватора к полюсам снижается интенсивность солнечной радиации.

В экваториальных и тропических широтах угол падения солнечных лучей по месяцам меняется незначительно, сумма радиации и тепловой режим изменяются очень слабо. В умеренном поясе в годовом ходе радиации более четко выделяется летний максимум. В полярных широтах почти вся сумма солнечной радиации приходится на летние месяцы, так как зимой в зависимости от широты на период от нескольких суток до нескольких месяцев прекращается освещение и нагревание атмосферы и земной поверхности.

При условии абсолютно прозрачной атмосферы (практически при отсутствии ее) экваториальный пояс получал бы 322 ккал/см² в год, а на полюсах сумма солнечной радиации составляла бы лишь 122 ккал/см², т.е. в 2,5 раза меньше того количества, которое поступает на экватор.

Попадая в атмосферу, солнечная радиация претерпевает различные изменения. Та часть ее, которая проходит к земной поверхности в виде лучей через атмосферу, называется прямой радиацией. Часть солнечных лучей, сталкиваясь с молекулами воздуха и примесями, содержащимися в атмосфере, рассеивается и переходит в рассеянную радиацию. Она достигает земной поверхности от всего небосвода, освещая пространство, недоступное солнечным лучам непосредственно, например, под кронами деревьев. Прямая и солнечная радиации составляют суммарную солнечную радиацию. В атмосфере сильнее рассеиваются световые волны меньшей длины, голубые и фиолетовые, окрашивая небосвод в голубой цвет. Соотношение между прямой и рассеянной радиациями зависит от высоты Солнца над горизонтом, облачности и запыленности атмосферы. При малой высоте Солнца и большой облачности прямая радиация почти отсутствует. При высоте Солнца 50⁰ и ясной погоде она составляет 80 – 90 % суммарной радиации.

Хотя в целом сохраняется общая закономерность уменьшения радиации от экватора к полюсам, наблюдаются значительные ее отклонения в результате сложной и постоянно меняющейся картины облачности, загрязнения атмосферы и характера подстилающей поверхности.

Тепловой баланс Земли состоит из теплового баланса земной поверхности и атмосферы. Для Земли характерно равновесие лучистой и тепловой энергии. Приход тепла от Солнца равен его потерям в космос. Между приходом из космоса и излучением в космос тепло выполняет большую работу в географической оболочке. Оно обеспечивает развитие всех экзогенных и биологических процессов.

Тепло, полученное земной поверхностью, преобразуется и перераспределяется атмосферой и гидросферой. Определение теплового баланса Земли связано с большими трудностями вследствие разнообразных природных условий на земной поверхности.

В общем виде годовой баланс планеты представлен в таблице.