большая часть которой идет к земной поверхности. Это уменьшает ночное охлаждение земной поверхности и тем самым также нижних слоев воздуха.

8.6. Как определяется радиационный баланс земной поверхности

Радиационный баланс земной поверхности - разность между суммарной солнечной радиацией, поглощенной земной поверхностью, и ее эффективным излучением.Он определяется по формуле:

R = (I sinh + i)(1-A) – Eе, кВт/м2/мин.

Радиационный баланс земной поверхности может быть положительным и отрицательным. В суточном ходе переход от положительных значений к отрицательным или обратно наблюдается при высотах солнца 10—15°. Месячные, сезонные и годовые его значения (суммы) меняются в широких пределах; годовые от +140 ккал/см2·год и более в тропических океанах и до отрицательных значений в Антарктиде и в глубине Арктики.

Если принять приток солнечной радиации на границу атмосферы за 100 единиц, то в целом для земной поверхности за длительное время поглощенная радиация приближенно составляет 45 единиц (из них прямая + 25 и рассеянная +20), эффективное излучение —15 единиц (собственное излучение —115, поглощенное встречное излучение +100) и радиационный баланс земной поверхности +30 единиц. Эти 30 единиц возвращаются от земной поверхности в атмосферу нерадиационным путем.

8.7 Чему равен радиационный баланс в зависимости от высоты солнца и альбедо в ясную погоду?

Разность между поглощенной радиацией и эффективным излучением:

R = (I sinh + i)(1 - A) - Ee

называют радиационным балансом земной поверхности. Другое ее название - остаточная радиация. Радиационный баланс переходит от ночных, отрицательных значений к дневным, положительным после восхода солнца при высоте его 10-15°. От положительных значений к отрицательным он переходит перед заходом солнца при той же его высоте над горизонтом. При наличии снежного покрова радиационный баланс переходит к положительным значениям только при высоте солнца около 20-25°, так как при большом альбедо снега поглощение им суммарной радиации мало. Днем радиационный баланс растет с увеличением высоты солнца и убывает с ее уменьшением. В ночные часы, когда суммарная радиация отсутствует, отрицательный радиационный баланс равен эффективному излучению и потому меняется в течение ночи мало, если только условия облачности остаются одинаковыми.

На Земле радиационный баланс колеблется в широких пределах: наибольшие его значения – в тропических океанах (до 1000 Вт/м²), наименьшие – в центр. р-нах Антарктиды, где они круглый год отрицательны.

8.8 Чему равна средняя температура земной поверхности?

Температура воздуха на поверхности Земли распределяется зонально. Она понижается от экватора к полюсам. В этом направлении угол падения солнечных лучей уменьшается, что приводит к снижению нагревания земной поверхности. Средняя годовая

99

температура воздуха для всей земной поверхности +14°- +15°, январская + 12°, июльская

+18°.

8.9 Чему равна интенсивность земного излучения?

Интенсивность земного излучения при температуре земной поверхности 300 К — около 0,6 кал/см2·мин. Однако около 0,4 кал/см2·мин компенсируется встречным излучением атмосферы.

8.10 В каких пределах колеблется на Земном шаре абсолютная температура?

Абсолютный максимум равен +58° (г. Триполи на севере Африки), абсолютный минимум -89,2° (станция "Восток" в Антарктиде).

9.Тепловой баланс земной поверхности.

9.1За счет чего происходит нагревание земной поверхности?

Солнечная радиация, приходящая на Землю, нагревает ее поверхность.

9.2Какие причины приводят к выхолаживанию земной поверхности?

Земля как нагретое тело излучает энергию в космос в основном в длинноволновом инфракрасном спектре. Если земная поверхность укутана «одеялом» облаков, то не все инфракрасные лучи уходят с планеты, так как облака их задерживают, отражая обратно к земной поверхности.

При ясном небе, когда водяных паров в атмосфере мало, инфракрасные лучи, испускаемые планетой свободно уходят в космос, при этом происходит выхолаживание земной поверхности, которая остывает и тем самым снижается температура воздуха.

9.3 При каких условиях образуется тепловой баланс?

Основной приток энергии к Земле обеспечивается солнечным излучением и составляет около 341 Вт/м² в среднем по всей поверхности планеты. Внутренние источники тепла (радиоактивный распад, стратификация по плотности) по сравнению с этой цифрой незначительны (около 0,08 Вт/м²)

9.4 Какие затраты тепла идут на испарение?

Основной расход тепла на поверхности ландшафта связан с затратами тепла на испарение. В среднем на это идет около 80 % величины радиационного баланса. Испарение осуществляется при наличии влаги и градиента влажности между подстилающей поверхностью и приземным воздухом. Поэтому с изменением градиента меняются и условия испарения.

100

10.2 Что подразумевается под понятием тепловые ресурсы?

Это совокупность всех природных и преобразованных видов топлива и энергии, используемых на земле

10.3 Что такое тепловой режим атмосферы?

Тепловой режим атмосферы — это характер распределения и изменения температур в атмосфере. Он определяется теплообменом с окружающей средой — деятельной поверхностью Земли и космическим пространством.

10.4 Что подразумевается в метеорологии под термином «окружающая среда»?

«Окружающая́ среда»́— обобщённое понятие, характеризующее природные условия в конкретно избранном месте и экологическое состояние данной местности. Как правило, применение термина относится к описанию природных условий на поверхности Земли, состоянию её локальных и глобальных экосистем и их взаимодействие с человеком. В таком значении термин используется в международных соглашениях.

10.5 Какая роль радиационного излучения в системе теплообмена?

Французский физик А. Беккерель (1852-1908) в 1896 г. при изучении люминесценции солей урана случайно обнаружил самопроизвольное испускание ими излучения неизвестной природы, которое действовало на фотопластинку, ионизировало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Продолжая исследование этого явления, супруги Кюри - Мария (1867 - 1934) и Пьер - обнаружили, что беккерелевское излучение свойственно не только урану, но и многим другим тяжелым элементам, таким, как торий и актиний. Они показали также, что урановая смоляная обманка (руда, из которой добывается металлический уран) испускает излучение интенсивностью, во много раз превышающей интенсивность излучения урана. Таким образом, удалось выделить два новых элемента — носителя бекксрелевского излучения: полоний (210/84Ро) и радий (226/88Ra).

Обнаруженное излучение было названо радиоактивным излучением, а само явление— испускание радиоактивного излучения — радиоактивностью.

Дальнейшие опыты показали, что на характер радиоактивного излучения препарата не оказывают влияния вид химического соединения, агрегатное состояние, механическое давление, температура, электрические и магнитные поля, т. е. все те воздействия, которые могли бы привести к изменению состояния электронной оболочки атома. Следовательно, радиоактивные свойства элемента обусловлены лишь структурой его ядра.

В настоящее время под радиоактивностью понимают способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность подразделяется па естественную (наблюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций). Принципиального различия между этими двумя типами радиоактивности нет, так как законы радиоактивного превращения в обоих случаях одинаковы.

Радиоактивное излучение имеет сложный состав. В магнитном поле узкий пучок радиоактивного излучения расщепляется на три компонента:

1)слабо отклоняемый пучок положительных частиц (б-излучение);

2)сильно отклоняемый пучок отрицательных частиц (в-излучение);

102