- •Основы учения об атмосфере. 4 Радиационный баланс Земли и атмосферы
- •Из билетов
- •Из физики
- •Любое тело, температура которого больше абсолютного нуля, излучает тепло
- •Общее количество излучаемой энергии зависит только от температуры тела (закон Стефана-Больцмана)
- •Излучение и поглощение связаны– закон Кирхгофа
- •Плотные излучающие вещества (твердые, жидкие) имеют сплошной спектр
- •Твердые тела и жидкости излучают и поглощают все длины волн (сплошной спектр),
- •Неплотные горячие газы имеют
- •Неплотные холодные газы имеют линейчатый спектр поглощения
- •Спектр поглощения и излучения атома водорода
- •Два механизма поглощения
- •Н20 - пример квантованного изменения
- •Полосы поглощения молекул, состоящих из нескольких атомов растянуты за счет
- •Почему при поглощении квантов излучения происходит нагрев? Ответ – микроволновка!
- •А вот это уже метеорология
- •Атмосфера почти не поглощает видимый солнечный свет.
- •Земля излучает немного меньше, чем черное тело.
- •Это значит, что Солнце нагревает Землю видимым излучением, а Земля излучает в
- •Тепловое излучение атмосферой поглощается и переизлучается
- •Нужно помнить состав атмосферных газов, поглощающих инфракрасную радиацию Земли
- •Справка: что такое фреоны?
- •Так изображается селективное поглощение излучения газами в атмосфере.
- •Излучение Земли идет в инфракрасном диапазоне
- •Главный поглотитель теплового излучения– водяной пар
- •Вторичные поглотители ( делим 5%, оставшихся после поглощения H20).
- •Вклад человечества в изменение состава поглотителей - ничтожен
- •Механизм положительной обратной связи
- •К механизму обратной связи
- •Потеплен- ская страшилка
- •Вернемся к тепловому излучению атмосферы!
- •Солнечная радиация слабо поглощается атмосферой
- •Врезультате наличия поглотителей создается такая картина распределения излучения в
- •Парниковый эффект: вследствие поглощения атмосферой в космос уходит меньше радиации от
- •Еще раз для ясности!
- •Лучистое равновесие – это динамическое равновесие потоков радиации с разными длинами волн
- •Смысл понятия радиационный баланс
- •Парниковый эффект –
- •Напомню, как получается солнечная постоянная?
- •Принцип лучистого равновесия:
- •Формирование равновесной температуры Земли с учетом поглощения плоскостью
- •Равновесная температура с учетом отражения
- •Запомнить!
- •Простейшая схема переноса ДВ радиации в атмосфере
- •Алгебра определения равновесных радиационных температур атмосферы
- •За счет многослойного переизлучения атмосфера отдает
- •Правильно понимай суть атмосферного эффекта,
- •Радиационный баланс по данным наблюдений
- •Составляющие радиационного баланса подстилающей поверхности
- •Как альбедо влияет на радиационный баланс
- •Для измерения радиационного баланса служит актинометрический прибор,
- •Суммарная радиация
- •Радиационный баланс
- •Эффективное излучение
- •Годовой ход составляющих радиационного баланса
- •Ответь себе на вопросы:
- •Суточный ход составляющих радиационного баланс подстилающей поверхности при безоблачном небе
- •Радиационный баланс Земли в целом равен нулю, но для
- •Радиационный баланс Земли
- •Финал: Горька судьба
Спектр поглощения и излучения атома водорода
(как закон Кирхгоффа выполняется)
Два механизма поглощения
•Внутриатомный переход электронов на более высокие орбиты – возбужденное состояние
•Изменение движения (колебательного и вращательного) молекул в целом –
Основное поглощение и излучение происходит при возбуждении отдельных атомов: h =E1-E2
Н20 - пример квантованного изменения
энергетического состояния молекул в целом
Колебательное |
Вращательное |
движение молекулы |
движение молекулы |
Полосы поглощения молекул, состоящих из нескольких атомов растянуты за счет
дополнительного изменения энергии молекул
Почему при поглощении квантов излучения происходит нагрев? Ответ – микроволновка!
В обычной печи, прежде чем начинается процесс приготовления, нагревается воздух, затем прогревается внешняя часть продукта, и уже после этого жар проникает в его середину.
В микроволновой печи ЭМВ проникают в приготавливаемый продукт и поглощаются. Молекулы внутри продукта начинают быстро двигаться, вызывая трение. Таким образом, создается тепловая энергия, при помощи которой происходит процесс приготовления продукта.
А вот это уже метеорология
Атмосфера почти не поглощает видимый солнечный свет.
Солнце излучает практически как абсолютно черное тело при своей температуре
(Почему лампочка светит, а батарей отопления -нет)
Земля излучает немного меньше, чем черное тело.
Ее можно считать « серым телом»: с излучением В●= εgσТ4, при εg=0,98
В чем различия солнечной и земной радиации радиации?
Величина εg – называется коэффициентом серости излучат
Это значит, что Солнце нагревает Землю видимым излучением, а Земля излучает в
атмосферу инфракрасное.