5.2: Контроль над температурою повітря

Температура повітря в місці визначається обміном променистою енергією між Сонцем, Землею та її атмосферою. Сонячне випромінювання є основним джерелом енергії для нагрівання поверхні. Короткохвильова сонячна радіація легко проникає на поверхню без особливого поглинання газами, що складають атмосферу. Оскільки сонце нагріває поверхню протягом дня, земля прогрівається і збільшує вихід інфрачервоного, або довгохвильового випромінювання. Гази атмосфери, будучи відносно хорошими поглиначами довгохвильового випромінювання, прогріваються і відчувають підвищення температури. Таким чином, безпосереднім джерелом енергії для нагрівання повітря є поверхня землі. Добовий цикл випромінювання і температури повітря показаний на малюнку \(\PageIndex\) . Малюнок \(\PageIndex\) : Добовий цикл випромінювання і температури Сонячна радіація збільшується після сходу сонця до максимуму опівдні, а потім зменшується до мінімуму на заході сонця. Вихідне випромінювання збільшується після сходу сонця, але дещо відстає від кривої інсоляції. Графік температури повітря йде за тією ж схемою, що і вихідного випромінювання. Це повинно здатися розумним, оскільки саме поглинання вихідної енергії з поверхні визначає температуру повітря. Кількість часу між максимальною надходить енергією та максимальною температурою протягом дня відома як добова відставання температури. Подібний вид лаг зустрічається щорічно. Сезонне відставання температури – це проміжок часу між найвищою інсоляцією, що надходить і найвищою температурою на щорічній основі. Наприклад, у середніх широтах найвищий кут, який сонце робить з поверхнею, і, отже, найбільш інтенсивне нагрівання, відбувається приблизно 22 червня. Приблизно через місяць виникають найвищі температури. Відставання часто довше поблизу великої водойми, як Великі озера або океан. Температурний відставання в два місяці – не рідкість для місць, розташованих поблизу великих водойм. Малюнок \(\PageIndex\) : Вплив хмари на радіацію (Надано Обсерваторія Землі НАСА, Джерело) Хмари впливають на радіаційний баланс і температуру повітря місця. Хмари можуть блокувати вхідне сонячне випромінювання шляхом відображення своїх вершин. Хмари також діють на розсіювання світла, коли воно проникає до поверхні. Обидва вони діяли б, щоб охолодити атмосферу. Хмари і водяна пара є хорошими поглинниками довгохвильового випромінювання, що випромінюється земною поверхнею теж. Ви, напевно, помічали, що найтепліші вечори, як правило, бувають, коли у нас важкий покрив хмар. Ці хмари поглинають випромінювання, випромінюване землею, і випромінюють його назад вниз до земної поверхні, зігріваючи повітря. Найхолодніші вечори відбуваються під час безхмарних умов. Відсутність хмар в пустелі створює великі добові температурні діапазони. Протягом дня сонячне світло струмує на земну поверхню, нагріваючи її до дуже високих температур. Близько поверхні температури повітря дуже високі в результаті. Вночі відсутність хмар дозволяє випромінюваному довгохвильовому випромінюванню виходити в космос, змушуючи поверхню охолоджуватися, а повітря зверху робити це. Атмосфера також нагрівається за рахунок обміну відчутним теплом між поверхнею і повітрям вище. Розумне тепло передається в повітря за допомогою провідності і конвекції. Тепло найбільш ефективно переміщається турбулентними вихрами, або завихреннями вертикально рухається повітря. Початковий перенесення відбувається за рахунок наявності температурного градієнта між поверхнею і повітрям. Якщо поверхня землі буде тепліше повітря вище, тепло буде передаватися вгору, підвищуючи температуру повітря. Якщо повітря тепліше поверхні, тепло буде передаватися до поверхні, тим самим охолоджуючи повітря. Відставання температури позаду вхідного випромінювання також є результатом часу, необхідного для передачі розумного тепла вгору.

Температура повітря, водні об’єкти та континентальність

• Прозорість
• Виділення Q*
• Здатність циркулювати
• Питома теплоємність

Дізнайтеся, як кожне з цих властивостей впливає на температуру повітря, натиснувши на кнопки нижче.

Сонячна радіація

La сонячна радіація Це дуже важлива змінна, яка використовується для розуміння тепла, яке ми отримуємо від сонця на поверхні землі. Залежно від таких факторів, як вітер, хмарність і пора року, кількість сонячної радіації, яку ми отримуємо, вища або нижча. Він має здатність нагрівати землю і поверхню предмета, але майже не нагріває повітря. Існують різні види сонячної радіації залежно від її джерела та характеристик.

У цій статті ми збираємося розповісти вам все, що вам потрібно знати про сонячне випромінювання та його значення для атмосфери.

Що таке сонячна радіація

Це потік енергії, який отримує Сонце у вигляді електромагнітних хвиль різної частоти. Серед частот, які ми знаходимо в електромагнітному спектрі, найвідомішими є видиме світло, інфрачервоне світло та ультрафіолетове світло. Ми знаємо, що майже половина сонячної радіації, яку отримує Земля, має частоту від 0,4 мкм до 0,7 мкм. Цей тип випромінювання можна виявити за допомогою людське око і становить видиму світлову смугу, як ми її знаємо.

Інша половина знаходиться в основному в інфрачервоній частині спектра і невелика частина в ультрафіолетовій. Для вимірювання кількості радіації, яку ми отримуємо від сонця, використовується прилад, який називається піранометр.

Види

Залежно від джерела та характеристик сонячної радіації розрізняють її види. Ми зосередимося на визначенні різних типів та їх основних характеристик:

Пряме сонячне випромінювання

Це та, яка йде безпосередньо від сонця і майже не змінює напрямок. Можна помітити, що на нього впливає вітер, але вплив не істотний. У вітряні дні можна відчути втрату тепла. На поверхні, коли дує сильний вітер, вплив тепла не такий великий. Основною характеристикою цього типу випромінювання є те, що воно може відкидати легкі тіні від будь-якого непрозорого об’єкта, який його перехоплює.

Дифузне сонячне випромінювання

Це частина випромінювання, яка доходить до нас від сонця і відбивається або поглинається хмарою. Оскільки вони розповсюджуються в усіх напрямках, їх називають дифузними відображеннями. Цей процес відбувається за рахунок відображення і поглинання не тільки від хмар, а й від деяких частинок, які плавають в атмосфері. Ці частинки називаються атмосферним пилом, і вони можуть поширювати сонячне випромінювання. Також Це називається дифузним відбиттям, оскільки воно буде відхилятися такими об’єктами, як гори, дерева, будівлі та земля. сама по собі, залежно від її структури.

Основною характеристикою цього виду випромінювання є те, що воно не відкидає тіні на вставлені непрозорі предмети. Горизонтальні поверхні – це ті, де багато розсіяного випромінювання. Для вертикальних поверхонь ситуація протилежна, тому що контакту майже немає.

Відбита сонячна радіація

Це тип, який відображає поверхню землі. Не все випромінювання, яке доходить до нас від сонця, поглинається поверхнею, але частина його відхиляється. Така кількість випромінювання, що відхиляється від поверхні, називається альбедо. Через зміну клімату та танення полярних льодових шапок земне альбедо значно збільшилося.

Горизонтальні поверхні не отримають жодного виду відбитого випромінювання, оскільки вони не бачать жодної поверхні землі. З розсіяною сонячною радіацією ситуація протилежна. У цьому випадку найбільшу кількість відбитого випромінювання отримує вертикальна поверхня.

Глобальна сонячна радіація

Можна сказати, що це загальна кількість радіації, яка існує на землі. Це сума трьох попередніх видів випромінювання. Візьмемо для прикладу повністю сонячний день. Тут ми отримаємо пряме випромінювання, яке перевершує розсіяне. тим не менш, відсутність прямого випромінювання в похмурі дні, але все падаюче випромінювання є дифузним.

Як це впливає на життя і Землю

Якщо наша планета отримає багато сонячної радіації, життя не буде таким, як зараз. Енергетичний баланс Землі дорівнює нулю. Це означає, що кількість сонячної радіації, яку отримує Земля, така ж, як і кількість сонячної радіації, яку вона випромінює у космос. тим не менш, потрібно додати деякі нюанси. Якщо так, то температура на землі буде -88 градусів. Тому потрібне щось, що може утримувати це випромінювання і зробити рівень температури комфортним і придатним для життя, щоб воно могло підтримувати життя.

Парниковий ефект – це двигун, який допомагає сонячній радіації, що падає на поверхню землі, залишатися у великих кількостях. Завдяки парниковому ефекту ми можемо створити умови для життя на землі. Коли сонячна радіація досягає поверхні, майже половина повертається в атмосферу, викидаючи її у відкритий космос. Частина радіації, що повертається з поверхні, поглинається і відбивається атмосферними хмарами і пилом. Однак кількості поглиненого випромінювання недостатньо для підтримки стабільної температури.

Це джерело парникових газів. Це різноманітні гази, які можуть утримувати частину тепла, що випромінюється від земної поверхні, і повертати випромінювання, яке досягає землі, в атмосферу. До парникових газів належать: водяна пара, вуглекислий газ (CO2), оксиди азоту, оксиди сірки, метан, тощо Зі збільшенням викидів парникових газів, викликаних діяльністю людини, вплив сонячної радіації на навколишнє середовище, флору, фауну та людину стає все більш шкідливим.

Сума всіх видів сонячної радіації дорівнює випромінювання, що забезпечує життя на землі. Будемо сподіватися, що проблему збільшення парникових газів вдасться пом’якшити і що ситуація не стане небезпечною.

Сподіваюся, що завдяки цій інформації ви зможете більше дізнатися про сонячну радіацію та її значення для життя.

Повний шлях до статті: Зелені поновлювані джерела енергії » Навколишнє середовище » Сонячна радіація

Будьте першим, щоб коментувати

Словник метеорологічних термінів – П

Паводок — фаза водного режиму річки, яка може багаторазово повторюватися в різні сезони року, характеризується інтенсивним зазвичай короткочасним збільшенням витрат і рівнів води та викликається дощами або сніготаненням під час відлиг. Періодично паводки не повторюються, і в цьому їхня відмінність від водопілля. Тривалість паводку від декількох часток години до декількох діб.

Палеокліматологія – вчення про клімати минулого, геологічного та історичного. Завдання палеокліматології — відновити та пояснити картину послідовного розвитку клімату протягом історії Землі та дослідити розподіл кліматичних умов по земній кулі у різні періоди минулого.

Паморозь – відкладення кристалів льоду на гілках дерев, дротах і т. п. при тумані чи серпанку в результаті сублімації водяної пари – кристалічна паморозь, – або намерзання крапель переохолодженого туману – зерниста паморозь. Кристалічна паморозь складається з кристалів льоду, наростаючих головним чином на навітряній стороні при слабкому вітрі і температурі нижче -15°. Вона легко обсипається при струшуванні. Довжина кристалів зазвичай не перевищує 1 см, але інколи може досягати і декількох сантиметрів. Зерниста паморозь – снігоподібний, рихлий лід, наростаючий з навітряного боку вертикальних предметів в туманну, переважно вітряну погоду при температурі зазвичай -2…-7°. Часто спостерігається в горах.

Парниковий ефект – це підвищення температури земної поверхні в результаті нагрівання нижньої атмосфери внаслідок накопичення парникових газів. Як результат, температура повітря вища, ніж повинна бути, і це призводить до незворотних наслідків, таких як зміна клімату та глобальне потепління.

Пасат – постійні вітри в тропічних широтах, що дмуть по звернених до екватора периферіях тропічних антициклонів. У поверхні Землі внаслідок тертя і дії сили Коріоліса з переважаючим напрямком в північній півкулі – північно-східним, в південній – південно-східним.

Перисті хмари – окремі тонкі білі нитки, зібрані в пучки, гряди тощо. Складені з льодяних кристалів, спостерігаються вище 6000 м. Міжнародна назва – Cirrus. Поява перистих хмар в західній частині горизонту в наших регіонах пов’язана з наближенням фронтів і циклонів. Рівномірно розташовані на небосхилі перисті хмари говорять про стійкість даної погоди.

Перисто-купчасті хмари – гряди чи купи тонких білих хмар без тіні, побудовані з дрібних елементів. Складені з льодяних кристалів. Спостерігаються вище 6000 м над земною поверхнею. Їх з’явлення пов¢язане з наближенням холодного фронту. Міжнародна назва – Cirrocumulus.

Перисто-шаруваті хмари – “білясте прозоре покривало”, складене з льодяних кристалів. З’являється при наявності навколо Сонця чи Місяця оптичних явищ – гало тощо. Спостерігається вище 6000 м над поверхнею Землі і пов’язані з наближенням теплого фронту. Міжнародна назва – Cirrostratus.

Перламутрові хмари – хмари, що утворюються в небі на значних висотах (близько 20-30 км, тобто у стратосфері) і складаються з кристаликів льоду або переохолоджених крапель води. Ці хмари мають відносно невелику товщину. Спостерігаються вони порівняно рідко, зазвичай взимку на широтах 55 – 60°, безпосередньо після заходу або перед сходом Сонця. Вдень на тлі яскравого розсіяного світла вони стають невидимими.

Пилова буря – переніс сильним вітром в великих кількостях частинок пилу і піску. Поширені в пустелях, напівпустелях, в орних степах, де дмуть сильні вітри. Супроводжується зниженням дальності видимості до кількох сотен метрів. Окремо виділяють пилові бурі – Хабуб, які виникають у посушливих регіонах внаслідок переміщення холодного фронту чи лінії шквалу. Такі бурі мають вигляд темного валу, завдовжки від кількох км до сотень км і висотою в кілька км.

Південне коливання – стійкі, протилежні по фазі зміни атмосферного тиску з циклічністю в 2-3 роки в Тихому океані, особливо в тропічній його частині, і в басейні Індійського океану. Південне коливання вказує на перерозподіл маси повітря між двома вказаними регіонами в процесі загальної циркуляції атмосфери.

Південний циклон – циклон, що приходить на територію Європи з південніших широт: з районів Середземного моря, Балкан, Чорного і Каспійського морів. Південний циклон має яскраво виражену температурну асиметрію; взимку з ним пов’язані снігопади і завірюхи, влітку – рясні дощі, зливи, грози, інколи смерчі. У Центральній Європі південні циклони можуть створювати повені.

Піранометр – метеорологічний прилад, що використовується для вимірювання сонячної радіації, яка потрапляє на поверхню.

Планетарна висотна фронтальна зона – висотна фронтальна зона, тобто зона збільшених горизонтальних градієнтів температури і тиску в середній і верхній тропосфері, що має велику протяжність в помірних або субтропічних широтах.

Пласка блискавка – електричний розряд на поверхні купчасто-дощових хмар, що не має лінійного характеру, не супроводжується громом і складається, ймовірно, з тихих розрядів, які світяться. Спостерігається частіше навесні та восени. Не слід плутати її з блискавицею.

Плювіограф – самописний метеорологічний прилад для реєстрації кількості та інтенсивності рідких атмосферних опадів.

Повітряні маси – великі об’єми повітря в нижній частині земної атмосфери — тропосфері, що мають горизонтальні розміри в багато сотень або кілька тисяч кілометрів і вертикальні розміри у кілька кілометрів, які характеризуються приблизною однорідністю температури і вмісту вологи по горизонталі. Переміщуються зазвичай як одне ціле.

Поглинання радіації – трансформація сонячної радіації в теплову підстильною поверхнею чи атмосферою.

Погода – безперервно змінний стан нижнього шару атмосфери в даному місці в даний час. Характеризується рядом метеорологічних елементів. Погода за деякий проміжок часу характеризується послідовною зміною цих елементів або їх середніми значеннями за узятий проміжок.

Полюс холоду – область з найбільш низькими температурами повітря у земної поверхні. В північній півкулі – це Оймякон (Сибір) з абсолютним мінімумом -67,8°С, в південній – станція «Восток» (Антарктида): -89,2°С.

Полярна ніч – період, коли Сонце більше 24 годин не з’являється з-за горизонту. Найкоротша полярна ніч спостерігається на широті 66 0 33′ (1 добу), найдовша на полюсі – 6 місяців.

Полярне повітря (Арктичне, антарктичне) – повітряна маса, що формується над полярними широтами. Характеризується низькими температурами, сухістю і прозорістю.

Полярне сяйво – спорадичне явище в іоносфері, що виражається в люмінесценції (світінні) розрідженого повітря на висотах від декількох десятків (інколи від 60) до декількох сотень (інколи понад 1000) кілометрів. Полярні сяйва спостерігаються переважно у високих та помірних широтах обох півкуль, притому в обох півкулях і на всіх довготах одночасно, але з різною інтенсивністю. Ширина областей, що світяться, може досягати 100 км. Тривалість полярного сяйва від десятків хвилин до декількох діб. Інколи говорять: північне сяйво, рідше – південне сяйво. Найчастіше можна спостерігати сяйва червоного, зеленого та фіолетового кольорів.

Полярний день – період, коли Сонце не заходить за горизонт більше 1 доби. Найкоротша полярна ніч спостерігається на широті 66 0 33′ (1 добу), найдовша на полюсі – 6 місяців.

Полярний (Арктичний, Антарктичний) клімат – клімат постійного морозу з температурами майже завжди нижче 0°С, кількістю опадів 200-300 мм на рік.

Полярний фронт – межа між помірним повітрям і тропічним. Іноді його називають помірним фронтом.

Приземний шар повітря – шар повітря над земною поверхнею висотою приблизно 200 – 250 м, який інтенсивно взаємодіє з підстильною поверхнею.

Прогноз погоди – це науково і технічно обґрунтоване припущення про майбутній стан атмосфери в певному місці. Для складання прогнозу погоди збираються кількісні дані про поточний стан атмосфери, і за допомогою наукового розуміння атмосферних процесів проектується, як зміниться стан атмосфери.

Прозорість атмосфери – здатність атмосфери пропускати сонячну радіацію. Найбільш прозора атмосфера над Антарктидою та у гірській місцевості.

Пружність водяної пари – тиск водяної пари, що утримується в повітрі, в мілібарах (мб).

Пружність насичення – максимально можливий вміст водяної пари при даній температурі.

Пряма сонячна радіація – короткохвильова сонячна радіація, що доходить до земної поверхні у вигляді пучку паралельних променів від Сонця. Змінюється в залежності від висоти знаходження Сонця над горизонтом, прозорості атмосфери та хмарності.

Психрометр – прилад для виміру температури і вологи повітря. Складається з двох термометрів, у одного з яких резервуар обгорнутий змоченим батистом.

Психрометрична будка – жалюзійна будка особливої конструкції, розташована на метеорологічному майданчику. В ній встановлюють психрометр, волосяний гігрометр, максимальний і мінімальний термометри чи самописні прилади.

Пустелі – території з надмірно посушливим кліматом, де випаровуваність в багато разів перевищує річну кількість опадів.