Внешние источники тепла

Тепловое поле Земли

Один из важнейших параметров земных недр – температура. Она определяет агрегатное состояние вещества, теплопроводность, электропроводность, вязкость и пр. сведения о температуре необходимы при строительстве и эксплуатации подземных сооружений.

Источники информации о θ – результаты геотермических измерений в буровых скважинах, шахтах, вулканических лавах. Ежегодно измеряются 200-300 точек, большинство в районе океанов.

Тепловое поле Земли неоднородно. Эта неоднородность проявляется в существовании во внутренних геосферах двух зон – гелиотермической и геотермической.

Для гелиотермической зоны основной источник тепла – солнечная радиация, которая относится к внешним источникам тепла и составляет 99,5 % от суммарного поступления энергии на географическую оболочку Земли. Для геотермической – внутренняя энергия Земли.

Солнце равномерно излучает 3,83×10²⁶ Вт энергии. Земля получает из этого количества на верхней границе атмосферы некоторую часть, которая рассчитывается математически, т.к. зависит только от астрономических факторов. Количество тепла, которое получает на верхней границе атмосферы 1 см² черной поверхности, расположенной перпендикулярно солнечным лучам в 1 мин., называется солнечной постоянной (R_о). R_о = 8,38 Дж/мин см² или 1400 Вт/м². В январе (в перигелии) R_о больше приведенной величины на 0,29 Дж/мин см²; в июле (в афелии) на такую же величину меньше. Интенсивность солнечной радиации определяется долготой дня и синусом угла падения солнечных лучей, который зависит от высоты Солнца над горизонтом. Подсчитано, что на полюсах солнечная радиация всего в два раза меньше, чем на экваторе. Более значительные климатические контрасты различных районов Земли определяются уже земными факторами: ослабление радиации в атмосфере и отражающая способность разных поверхностей. Первый фактор оценивается коэффициентом прозрачности атмосферы (С). С_max = 0,9, если бы в атмосфере не было примесей. Фактически при безоблачном небе С = 0,7 – 0,8. Так как примеси содержатся, в основном, в нижнем слое тропосферы, то максимальное поглощение радиации наблюдается при низком Солнце. Облачность также задерживает некоторую часть солнечной радиации. На экваторе облачность больше, чем в тропиках, поэтому максимум солнечного тепла получают тропики. С ростом широты приход R уменьшается (примерно в три раза на островах Арктики).

Второй фактор характеризуется значением альбедо. Альбедо (степень белизны) показывает, какая часть солнечной радиации отражается различными поверхностями. Так, альбедо чистого снега – 85-90 %, черной пашни – 5-14 %, водной поверхности – 2% при высоте Солнца 90 ^о и 78 % при высоте Солнца 20 ^о.

На земную поверхность поступают потоки прямой и рассеянной радиации и встречное излучение атмосферы. Разность между поступлением и потерей радиации земной поверхностью – радиационный баланс Земли (R). В целом для Земли он положителен. Энергия, получаемая земной поверхностью, расходуется на испарение (~ 80 %) и турбулентный теплообмен (20 %). Таким образом, основная расходная часть теплового баланса Земли – затраты тепла на испарение.

Дата добавления: 2014-01-07