Довгохвильове випромінювання

Поглинута сонячна радіація перетворюється в інші види енергії: теплову, хімічну, механічну тощо. Основна її частина, звичайно, перетворюється в теплову енергію, за рахунок якої поверхня землі нагрівається.

Нагріта земна поверхня сама стає джерелом випромінювання, але не короткохвильової, а довгохвильової (інфрачервоної, теплової 4<l<40 мкм) радіації.

Довгохвильове випромінювання земліЕ₃ близьке до випромінювання абсолютно чорного тіла та виражається рівнянням Стефана — Больцмана:

Е_з = δ ּ σ ּ Т⁴

де δ — відносна випромінювальна здатність, що показує, яку частку випромінювання абсолютно чорного тіла (σ ּ Т⁴) складає випромінювання даної поверхні; Т – абсолютна температура поверхні, ^оК; σ – постійна Стефана— Больцмана (дорівнює 5,67ּ10^–8 Вт/(м²·К⁴)).

Випромінювання земної поверхні відбувається безупинно. Земна радіація значною мірою затримується водяною парою, вуглекислим газом і озоном атмосфери. При цьому атмосфера, нагріваючись від поглинутої сонячної радіації і земного випромінювання, сама стає джерелом випромінювання довгохвильової радіації, яка надходить як у космічний простір, так і до поверхні Землі. Частина атмосферного випромінювання, що спрямована до поверхні землі має назву зустрічне випромінювання атмосфериЕ_а (розраховується також за формулою Стефана–Больцмана).

Різниця між кількістю тепла, випромінюваного земною поверхнею, і теплом, яке воно дістає від зустрічного випромінювання атмосфери, називається ефективним випромінюваннямЕ_еф. Воно виражається рівнянням:

Е_еф = Е_з – Е_а,

Е_еф характеризує втрату тепла діяльним шаром.

Ефективне випромінювання діяльного шару залежить від його температури, від вологості і прозорості повітря і від хмарності. З підвищенням температури поверхні Е_еф збільшується, а з підвищенням температури і вологості повітря — зменшується. Особливо впливають на ефективне випромінювання хмари, тому що краплі хмар випромінюють майже так само, як і діяльний шар Землі. Якщо хмари щільні і температура їх близька до температури діяльного шару, то Е_з ≈ Е_а і тоді Е_эф ≈ 0.

Атмосфера сильно послабляє довгохвильове (теплове) випромінювання земної поверхні, тому що воно поглинається водяною парою і вуглекислим газом, що містяться в повітрі. Короткохвильову радіацію Сонця атмосфера в значній мірі пропускає. Ця властивість атмосфери називається оранжерейним ефектом, оскільки атмосфера при цьому діє подібно стеклам у теплицях: добре пропускає сонячні промені, що нагрівають ґрунт і рослини, але погано випускає в зовнішній простір теплове випромінювання ґрунту, що нагрівся. Розрахунки показують, що при відсутності атмосфери середня температура діяльного шару Землі була б на 38 °С нижче звичайної і Земля була б покрита льодом.

Дата добавления: 2014-01-04