атм / 01a_AtmPlanet9
.pdf
Свойства решений уравнения
Частное решение имеет форму волны с затухающей по глубине амплитудой
Сумма частных решений также является решением уравнения теплопроводности
Законы теплопроводности Фурье (1 и 2)
1)Период колебания не меняется с глубиной
2)Амплитуда колебания затухает с глубиной по экспоненте
Законы теплопроводности Фурье (3)
3)С глубиной линейно растет запаздывание колебания по фазе
Т.е. время наступления максимума температуры сдвигается к вечеру и даже ночи
Законы теплопроводности Фурье (4)
4)Глубины затухания температурных колебаний относятся, как корни из их периодов
Отсюда: Zсут/Zгод=1/(365)0,5≈ 1/19
Можно составить пример изменений температуры почвы с глубиной и по времени с учетом годовой гармоники (ΔT=150C) и суточной гармоник ( T=50C) для каменистой почвы (λ=0.095м2/сутки)
Меняя коэффициент теплопроводности λ
можно исследовать любой деятельный слой
Проникновение температурных колебаний вглубь почвы в соответствии с моделью теплопроводности
Все установленные из модели теплопроводности следствия вполне согласуются с данными наблюдений
Поэтому их часто называют Законами Фурье
Почему существует вечная мерзлота?
Одна из гипотез:
вечная мерзлота – это еще не растаявший лед
последнего оледенения
По 4 и 3 закону фурье колебания температуры с периодом 100000 лет могут достигать глубин до 1 км и иметь задержку по фазе в
50000 лет
Коленчатые термометры для измерений в верхних 20 см почвы (Просьба! На практике обращаться аккуратно!)
Формирование температуры в верхнем слое почвы (Что оказывают коленчатые термометры?)
Амплитуда колебаний убывает по экспоненте. Ниже некоторой
глубины (около 30 см) температура за сутки почти не меняется.
Суточный ход отклонений температуры почвы от среднегодовой (Т=00С).
Рассчитан с учетом годовой гармоники (ΔT=150C) и суточной гармоники
( T=50C) для каменистой почвы (λ=0.095м2/сутки)