Температура воздуха, причины ее изменения

Радиационный баланс земной поверхности

Радиационным балансом земной поверхности называют разницу между приходом радиации на земную поверхность (в виде поглощенной радиации) и ее расходом в результате теплового излучения (эффективное излучение). Таким образом, радиационный баланс имеет следующий вид:

Q =(S sin h_c +D)(1-A) - E_э (37)

Радиационный баланс меняется от ночных отрицательных значений к дневным положительным в летнее время при высоте Солнца 10-15⁰ и наоборот, от положительных к отрицательным - перед заходом при тех же высотах Солнца. Зимой переход значений радиационного баланса через ноль происходит при больших углах Солнца (20-25⁰). В ночное время при отсутствии суммарной радиации радиационный баланс отрицателен и равен эффективному излучению.

Распределение радиационного баланса по земному шару достаточно равномерно. Годовые значения радиационного баланса положительны повсюду, кроме Антарктиды и Гренландии. Положительные годовые значения радиационного баланса означают, что избыток поглощенной радиации уравновешивается нерадиационной передачей тепла от земной поверхности к атмосфере. Это означает, что для земной поверхности радиационного равновесия нет (приход радиации больше, чем ее отдача), но существует тепловое равновесие, обеспечивающее стабильность тепловых характеристик атмосферы.

Наибольшие годовые значения радиационного баланса наблюдаются в экваториальной зоне между 20⁰ северной и южной широты. Здесь он составляет более 40*10² МДж/м². К более высоким широтам значения радиационного баланса убывают и около 60-й параллели составляют от 8*10² до 13*10² МДж/м². Далее к полюсам радиационный баланс еще более уменьшается и составляет в Антарктиде – 2*10² – 4*10² МДж/м². Над океанами радиационный баланс больше, чем над сушей в тех же широтах. Существенные отклонения от зональных значений имеются и в пустынях, где баланс ниже широтного значения из-за большого эффективного излучения.

В декабре радиационный баланс отрицателен на значительной части Северного полушария севернее 40-параллели. В Арктике он достигает значений 2*10² МДж/м² и ниже. К югу от 40-й параллели он возрастает до Южного тропика (4*10² – 6*10² МДж/м²), а затем понижается к Южному полюсу, составляя на побережье Антарктиды 2*10² МДж/м²

В июне радиационный баланс максимален над Северным тропиком (5*10² – 6*10² МДж/м²). К северу он понижается, оставаясь положительным до Северного полюса, а к югу уменьшается, становясь отрицательным у берегов Антарктиды (-0,4 -0,8*10² МЖд/м²).

Воздух, как и всякое тело, всегда имеет температуру, отличную от абсолютного нуля. Температура воздуха в каждой точке атмосферы непрерывно меняется. Различна она также в разных точках Земли. Крайние значения температуры, наблюдавшиеся до сих пор, составляют немногим ниже +60°С (в тропических пустынях) и около -90°С (на материке Антарктида). Температура воздуха, почвы и воды в большинстве стран выражается в градусах международной температурной шкалы или шкалы Цельсия(°С). Ноль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лед, а +100°С - на температуру кипения воды (при давлении 760 мм. рт. ст.). Но в ряде стран до сих пор используют шкалу Фаренгейта(°F). В этой шкале интервал между точками таяния и кипения воды разделен на 180°, причем точке таяния приписано значение +32^о F. Таким образом, величина одного градуса Фаренгейта равна 5/9°С, а ноль шкалы Фаренгейта приходится на -17,8°С. Кроме того, применяют, в основном в теоретической метеорологии, абсолютную шкалу температур (шкалу Кельвина, К). Ноль этой шкалы отвечает полному прекращению теплового движения молекул, т.е. самой низкой возможной температуре. По шкале Цельсия это будет -273,18±0,03°. На практике за абсолютный ноль принимают -273°С. Величина градуса абсолютной шкалы равна величине градуса шкалы Цельсия.

Для перехода от шкалы Фаренгейта к шкале Цельсия и обратно используются формулы

t ^o C = 5/9 ´ (t ⁰ F -32) (38)

t⁰ F = 9/5 t ⁰ C +32 (39)

Для перехода от температуры по Цельсию к абсолютной температуре служит формула:

T = t ⁰С + 273,15 (40)

Дата добавления: 2015-04-30