Эффективное излучение. Тепловой баланс земной поверхности
ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - разность между излучением земной поверхности и противоизлучением атмосферы. Измеряется пиргеометром. Эффективное излучение один из элементов теплового баланса земной поверхности. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция… … Экологический словарь
эффективное излучение - Разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы … Словарь по географии
эффективное излучение - efektyvioji spinduliuotė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūno savosios ir atsispindėjusios spinduliuotės suma. atitikmenys: angl. effective radiation vok. effektive Strahlung, f rus. эффективное излучение, n pranc. radiation effective, f … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
эффективное излучение - сумма собственного и отраженного излучения тела. Смотри также: Излучение тепловое излучение собственное излучение селективное излучение …
Излучение - 1. Распространение в пространстве волны какой либо природы или потоки каких либо частиц. Классическая теория излучения (Макснелла) объяснила очень многие характерные черты электромагнитного излучения, однако не смогла дать… … Энциклопедический словарь по металлургии
Тепловое излучение земной поверхности. Т. к. земная поверхность имеет сравнительно низкую температуру, она излучает электромагнитные волны длиной от 3 до 80 мкм, относящиеся к инфракрасной, не воспринимаемой глазом, области спектра. За… … Большая советская энциклопедия
тепловое излучение - излучение в диапазоне X = 0,4 800 мкм, включающее видимое и инфракрасное излучение. ; Смотри также: Излучение эффективное излучение собственное излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
собственное излучение - излучение (1.) тела, определенное его физическими свойствами и температурой, без учета отраженного излучения; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
селективное излучение - излучение в пределах только отдельных интервалов длин волн. Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
рентгеновское излучение - электромагнитное излучение с длиной волны между ультрафиолетовым и γ излучением; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
Земная поверхность, поглощая солнечную энергию и нагреваясь, сама становится источником излучения тепла в атмосферу и мировое пространство. Согласно закону Стефана - Больцмана, чем выше температура участка поверхности, тем больше его излучение. В отличие от коротковолновой солнечной (прямой и рассеянной) и отраженной радиации, собственное излучение земной поверхности длинноволновое, тепловое (Е эф). Большая часть земного излучения задерживается атмосферой благодаря водяному пару, диоксиду углерода и отчасти озону. Поглощая его, а также некоторую часть солнечной радиации, атмосфера нагревается и сама излучает тепло. Атмосферное излучение тоже длинноволновое. Большая часть его направлена обратно к земной поверхности и носит название встречного излучения атмосферы (Е а). Оно является для земной поверхности дополнительным источником тепла к поглощаемой солнечной радиации. Разность между излучением земной поверхности и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением (Е эф). Оно показывает фактическую потерю тепла земной поверхностью.
Эффективное излучение зависит от ряда факторов, и прежде всего от температуры подстилающей поверхности: чем она выше, тем больше эффективное излучение. Поэтому оно значительнее днем, но перекрывается суммар-
ной солнечной радиацией. Ночью же, когда оно остается без компенсации, температура поверхности и воздуха понижается. На эффективное излучение существенно влияют влажность воздуха и облачность: в пасмурную погоду оно мало, в ясную - велико. Снижает его и растительность. Зависит излучение и от абсолютной высоты местности: в горах, где малая плотность воздуха, благодаря чему днем велика прямая солнечная радиация, а ночью незначительно встречное излучение, эффективное излучение весьма велико. Это приводит к большому суточному перепаду температур.
Наибольшего значения эффективное излучение достигает в области тропических пустынь, что обусловлено высокой температурой подстилающей поверхности, безоблачным небом и сухостью воздуха. Меньшие и примерно одинаковые величины потери тепла за счет эффективного излучения наблюдаются в экваториальных и умеренных широтах, самые наименьшие - в полярных странах.
Способность атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать благодаря парниковым газам земное излучение называют парниковым или оранжерейным эффектом. Он оказывает смягчающее влияние на температуру Земли. Поскольку водяной пар - основная поглощающая и излучающая часть воздуха, он является важным звеном не только влагооборота, но и теплооборота Земли.
Большое количество энергии поступает на нашу планету в виде солнечного излучения. Эта энергия составляет примерно 1,7 1017 Вт. Количество энергии, используемой в настоящее время, составляет около 1010 кВт. Если мысленно представить, что примерно 1% площади планеты приспособлен для улавливания солнечной энергии с помощью коллекторов излучения эффективностью 10%, то можно собрать 1011 кВт энергии. Путем вычисления при условии, что население Земли составляет определенное число людей, каждый из которых потребляет некоторое количество энергии, можно определить, достаточно ли этой энергии. Так, нынешнее население Земли составляет около 3 109 человек. Допустим, что оно увеличилось до 5 109 человек и каждый потребляет примерно 10 кВт (что превышает наши потребности), то и в этом случае полученной энергии было бы больше, чем нужно.[ ...]
Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло). От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.[ ...]
Озонный слой является защитным экраном от проникающего ультрафиолетового (УФ) солнечного излучения в области длин волн 240-320 нм. Поскольку УФ-В излучение эффективно поглощается нуклеиновыми кислотами в живых клетках, оно представляет особую опасность для всего живого. Кроме этого, в результате облучения жестким ультрафиолетовым излучением увеличивается вероятность (а следовательно, и частота появления) заболевания раком кожи (мелонома и карцинома кожи). Подсчитано , что уменьшение озонного слоя всего на 5 % приведет к увеличению числа случаев заболевания раком кожи у людей в среднем на 10 % (см. п. 8.2).[ ...]
Эти расчеты вселяют оптимизм, но справедливо напомнить, что в данный момент еще нет конструкций коллекторов излучения эффективностью 10%, работающих экономично. Утверждение «солнечная энергия доступна» обманчиво, так как стоимость энергии - это лишь один компонент стоимости преобразованной энергии или топлива (электричества, водорода, метилового спирта).[ ...]
ДЛИННОВОЛНОВАЯ РАДИАЦИЯ. Электромагнитная радиация, испускаемая земной поверхностью н атмосферой, т. е. почти полностью в интервале от 4 до 120 мкм. Ср. атмосферное излучение, земное излучение, встречное излучение, эффективное излучение земной поверхности, коротковолновая радиация.[ ...]
ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИАЦИЯ [лат. гас ю сияние, блеск] - радиация, которой человек подвергается на Земной поверхности,- включает у-излу-чение радиоактивных материалов Земли, излучение радионуклидов в тканях организма, попадающих туда с пищей, и космическое излучение. Эффективная эквивалентная доза от этих источников без учета облучения легких от вдыхания в жилых помещениях радо-на-торона и их продуктов распада для населения страны в 1990 г. составвла в среднем около 0,09 (0,07-0,23) бэр.[ ...]
В ряде других работ системы с оптическим гетеродинированием использовались для установления когерентной связи на длинах волн X = 3,39 мкм и X - 10,6 мкм . Было выяснено, что с увеличением длины волны использованного излучения эффективность оптического гетеродинирования в атмосфере растет. Это также согласуется с проведенным выше рассмотрением, ибо радиус когерентности рг, как видно из формулы (3.26), растет, как ХвЬ.[ ...]
Эта оценка завышена, поскольку предположение об излучающем канале как об абсолютно черном теле является слишком грубым. Однако она убеждает нас в том, что преобразование электрической энергии в световую в проводящем канале молнии происходит достаточно эффективно. Другой особенностью свечения канала молнии является то, что большая часть излучения соответствует ультрафиолетовой части спектра. Действительно, для абсолютно черного тела с температурой 30 ООО К максимум энергии излучения согласно закону Вина соответствует длине волны 0,1 мкм. Хотя реально в результате того, что воздушная плазма прозрачна для вакуумного ультрафиолета, этот максимум смещается в область более длинных волн, основные излучательные потери рассматриваемой горячей воздушной плазмы связаны с ультрафиолетовым излучением. При этом, поскольку ультрафиолетовое излучение эффективно поглощается в реальном воздухе, спектр излучения молнии, регистрируемый на большом расстоянии, оказывается искаженным.[ ...]
Принцип действия радиационного контура или петли состоит в том, что какое-либо рабочее вещество или носитель, способный циркулировать в замкнутой системе и легко активироваться в активной зоне реактора под действием нейтронов, используется затем вне реактора в качестве излучателя. В первую очередь, естественно, были рассмотрены системы с жидким носителем, хотя в принципе можно использовать и твердый носитель, например, в виде шариков. Преимущества радиационных контуров состоят в том, что при их помощи можно быстро создать очень мощный источник излучения, эффективно использовать нейтроны утечки для целей облучения и сравнительно быстро ликвидировать источник в случае необходимости.
Разница между собственным излучением тела и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением. Его значение и выражает действительный поток тепла от Земли или воды к атмосфере. В отдельных случаях может быть поток тепла и от атмосферы к Земле, например, при поступлении морского теплого воздуха на холодную материковую поверхность зимой.
Встречное излучение показывает роль атмосферы в тепловом режиме географической оболочки.
Молекулы газов воздуха практически свободно пропускают коротковолновые солнечные лучи. На земной поверхности лучистая энергия превращается в длинноволновую тепловую. Переменная часть атмосферы - водяной пар, углекислый газ, капельки воды, льдинки и другие взвеси - поглощают, подобно стеклу оранжерей или теплицы, длинноволновые тепловые лучи, усиливая встречное излучение. Даже в ясные ночи оно составляет 70% от прямого, а в пасмурные достигает 100%- Свойство атмосферы пропускать солнечные лучи к Земле и задерживать тепловое излучение называется оранжерейным, или тепличным эффектом.
Величина эффективного излучения зависит от ряда факторов:
- От температуры почвы или воды: чем она выше, тем больше тело теряет тепла излучением: В жаркий летний день и земля, и вода много излучают тепла в воздух и температура его повышается. Теплый воздух дает большой и встречный поток. Возрастает общий уровень эффективного излучения. Ночью, когда нагревание почвы и воды прекращается, уменьшается и их излучение. Перед утром оно становится совсем незначительным. Соответственно понижается и температура воздуха.
- От влажности воздуха: водяной пар улавливает длинноволновое излучение и удерживает тепло. Влажная атмосфера посылает к Земле значительный встречный поток, эффективное излучение уменьшается. По этой причине во влажных климатах и при влажной погоде ночи не бывают так холодны, как в сухую погоду, и в странах с сухим климатом.
- От туманов и облаков: капли воды облаков и туманов действуют, как и водяной пар, но в еще большей степени. Ночи при туманной и облачной погоде бывают обычно теплыми.
- От близости или удаленности водоемов: водная масса, будучи теплоемкой, дольше, чем суша, удерживает тепло. Увеличением влажности, образованием облаков и туманов водоемы снимают эффективное излучение. По этой причине наибольшая потеря тепла зимой и ночью и, следовательно, резкие колебания ночной и дневной температур свойственны сухим внутриматериковым странам - Центральной и Средней Азии, Восточной Сибири и Антарктиде.
- От абсолютной высоты местности: в горах, с уменьшением плотности воздуха уменьшается встречное и увеличивается эффективное излучение.
- От растительности: мощный растительный покров, особенно леса, снижают эффективное излучение. В пустынях оно резко увеличивается.
- От характера почво-грунтов: мощные и рыхлые почвы дольше удерживают и больше излучают тепло, каменистые почвы и особенно пески пустынь скорее его теряют и остывают.
Разность между собственным излучением и встречным называется эффективным излучением Е е:
Е е = Е s – Е а
Эффективное излучение (E e) – чистая потеря лучистой энергии (тепла) с земной поверхности. Оно имеет место и днем, и ночью. Но днем оно компенсируется поглощенной солнечной радиацией (полностью или частично). В ясные дни оно больше, чем в облачные, так как облачность увеличивает встречное излучение Е а.
Эффективное излучения пропорционально произведению Т 3 ΔТ, где Т – абсолютная температура земной поверхности, ΔТ – разность между температурой земли и воздуха.
Исходя из этой формулы, можно утверждать, что эффективное излучение в летние месяцы больше, чем в холодное время года. Вторая причина этого – уменьшение облачности.
Благодаря тому, что атмосфера поглощает длинноволновое излучение земной поверхности, земля не охлаждается так сильно. Этот эффект отепления называется оранжерейным или парниковым эффектом .
Падая на земную поверхность, суммарная радиация в большей своей части поглощается в верхнем тонком слое почвы или в более толстом слое воды и переходит в тепло, а частично отражается. Величина отражения солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой поверхности. Отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, называется альбедо поверхности. Это отношение выражается в процентах.
Итак, из общего потока суммарной радиации (Ssinh Q + D) отражается от земной поверхности часть его (Ssinh Q + D)A, где А - альбедо поверхности. Остальная часть суммарной радиации (Ssin h Q + D) (1 - А) поглощается земной поверхностью и идет на нагревание верхних слоев почвы и воды. Эту часть называют поглощенной радиацией.
Альбедо поверхности почвы меняется в пределах 10-30%; у влажного чернозема оно снижается до 5%, а у сухого светлого песка может повышаться до 40%. С возрастанием влажности почвы альбедо снижается. Альбедо растительного покрова - леса, луга, поля - заключается в пределах 10-25%. Альбедо поверхности свежевыпавшего снега составляет 80-90%, давно лежащего снега - около 50% и ниже. Альбедо гладкой водной поверхности для прямой радиации меняется от нескольких процентов при высоком Солнце до 70% при низком; оно зависит также от волнения. Для рассеянной радиации альбедо водных поверхностей равно 5-10%. В среднем альбедо поверхности Мирового океана составляет 5-20%. Альбедо верхней поверхности облаков - от нескольких процентов до 70-80% в зависимости от типа и мощности облачного покрова - в среднем 50-60%.
Приведенные цифры относятся к отражению солнечной радиации не только видимой, но и во всем ее спектре. Фотометрическими средствами измеряют альбедо только для видимой радиации, которое, конечно, может несколько отличаться от альбедо для всего потока радиации.
Характер распределения планетарного альбедо, полученного по наблюдениям с метеорологических спутников, обнаруживает резкий контраст между значениями альбедо в высоких и средних широтах Северного и Южного полушарий за пределами 30-й параллели. В тропиках наиболее высокие значения альбедо наблюдаются над пустынями, такими как Сахара, в зонах конвективной облачности над Центральной Америкой и над акваториями океанов во внутритропической зоне конвергенции (например, в восточной части экваториальной зоны Тихого океана).
В Южном полушарии наблюдается зональный ход изолиний альбедо вследствие более простого распределения суши и океана. Наиболее высокие значения альбедо находятся в полярных широтах, где преобладают снежные и ледяные поля.
Преобладающая часть радиации, отраженной земной поверхностью и верхней поверхностью облаков, уходит за пределы атмосферы в мировое пространство. Также уходит в мировое пространство часть (около одной трети) рассеянной радиации.
Отношение уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающей к атмосфере, носит название планетарного альбедо Земли, или альбедо Зеши.
В целом планетарное альбедо Земли оценивается в 31%. Основную часть планетарного альбедо Земли составляет отражение солнечной радиации облаками.
1. Предмет, задачи и методы метеорологии и климатологии
2. История развития метеорологии и климатологии
3. Воздушные массы и франты в тропосферы
4. Химический склад воздуха. Строение атмосферы
5. Суточный и годовой ход температуры воздуха и его изменения с высотой
6. Суточный и годовой ход температуры почвы и его изменения с глубиной
7. Адиабатические процессы в атмосферы
8. Суточный и годовой ход упругости (парциального давления) водяной поры и относительной влажности
9. Суточные и годовые шатания температуры в почве и в больших водоемах
10. Заморозки, условия возникновения и меры борьбы с ими
11. Коэффициент прозрачности и фактор мутности в атмосферы
12. Континентальность климата. Индексы континентальности
13. Температурные инверсии (приземные, в свободной атмосферы и фронтальные)
14. Конденсация водяной поры в атмосферы
15. Наземные гидрометеоры, условия их образования
16. Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы
17. Спектральный склад солнечной радиации
18. Облака, их генезис, строение и международная классификация
19. Влияние суши и море на распределение температуры воздуха
20. Муссоны тропических и внетропических широт
21. Условия образования туманов, их типы
22. Солнечная постоянная
23. Упругость насыщения водяной поры над разными поверхностями (над льдом, водою, выпуклой, вогнутой и плоской поверхностями)
24. Годовой и суточный ход прямой и рассеянной солнечной радиации
25. Тепловой режим почвы и водоемов
26. Характеристики влажности воздуха
27. Виды осадков, которые выпадают из облаков и их образование
28. Закон ослабления солнечной радиации
29. Физические свойства снежного покров, его климатическое значение
30. Барическое поле. Карты барической топографии. Изобалы
31. Эффективное излучение. Поглощенная радиация и альбедо Земли
32. Уравнение состояния газов
33. Основное уравнение статики атмосферы. Использование барометрической формулы
34. Изменение солнечной радиации в атмосферы и на земной поверхности
35. Адиабатические изменения состояния в атмосферы
36. Поглощение солнечной радиации в атмосферы
37. Рассеянная солнечная радиация в атмосферы. Закон Релея
38. Распространение тепла в глубину почвы. Законы Фурье
39. Пседоабиабатический процесс. Образование фенов
40. Силы, которые влияют на скорость и направление проветриваю
41. Стратификация атмосфера и ее вертикальное равновесие
42. Барический закон ветра
43. Барические системы
44. Общая циркуляция атмосферы, ее свойства и значение для формирования климата
45. Искусственное воздействие на облака
46. Климатообразующие процессы
47. Атмосферное давление, единицы его измерения
48. Географические факторы климата
49. Циклоны и антициклоны, условия образования и погода в их
50. Тепловой баланс системы Земля-атмосфера
51. Тепловой баланс земной поверхности
52. Причины изменения температуры воздуха
53. Потенциальная температура
54. Непериодические изменения температуры воздуха. Температура воздушных масс
55. Конденсация в атмосферы. Ядра конденсации
56. Роль географической широты в формирования климата
57. Мировая метеорологическая организация. Мировая служба погоды. Международные эксперименты
58. Водяная пора в воздухе. Влагооборот на Земле
59. Методы исследований в метеорологии и климатологии. Гидрометеорологическая служба Беларуси
60. Барическая степень. Барический градиент
От исп. Viento di pasada – ветер перехода; ветер, благоприятствующий переходу. В эпоху парусного флота пассаты, именно благодаря постоянству с успехом использовались мореплавателями
Жители Западной Европы знают, что «погода приходит с запада», поэтому спальные районы городов – западные, а промышленные – восточные.
В июле она распологается между 35° с.ш. и 5° ю.ш.; в январе – между 15° с.ш. и 25° ю.ш.; р <1013гПа; параллель с самым низким атмосферным давлением в июле – 15° с.ш., в январе – 5–10º ю.ш.
