Ang ibabaw ng Earth absorbing shortwave kabuuang radiation, sa parehong oras loses init sa pamamagitan ng long-wave radiation. Ang init na ito ay bahagyang napupunta sa espasyo sa mundo, at sa isang malaking bahagi ay nasisipsip ng atmospera, na lumilikha ng tinatawag na "greenhouse effect". Sa pagsipsip, ang singaw ng tubig, ozone at carbon dioxide ay kinuha, pati na rin ang alikabok. Dahil sa pagsipsip ng radiation ng Earth, ang kapaligiran ay pinainit at, sa pagliko, ay nakakuha ng kakayahang mag-init ng radiation ng mahabang alon. Ang bahagi ng radiation na ito ay umabot sa ibabaw ng Earth. Kaya, dalawang fluxes ng long-wave radiation ay nilikha sa kapaligiran, nakadirekta sa magkabilang panig. Isa sa kanila, itinuro, ay binubuo ng makalupang radiation E Z.at ang iba pang mga direktang stream ay kumakatawan sa radiation ng kapaligiran E A.. Pagkakaiba E Z.–E A. sumangguni sa epektibong radiation ng lupa E. ef. Ipinapakita nito ang aktwal na pagbaba ng timbang ng ibabaw ng Earth. Dahil ang temperatura ng kapaligiran ay kadalasang mas mababa kaysa sa temperatura ng ibabaw ng lupa, samakatuwid, sa karamihan ng mga kaso, ang epektibong radiation ay mas malaki kaysa sa 0. Nangangahulugan ito na dahil sa long-wave radiation, ang ibabaw ng lupa ay nawawala ang enerhiya. Tanging may napakalakas na inversions ng temperatura sa taglamig, at sa tagsibol kapag ang snow natutunaw at may isang malaking cloudiness, ang radiation ay mas mababa sa zero. Halimbawa, ang mga ganitong kalagayan ay sinusunod, sa larangan ng anticyclone ng Siberia.
Ang magnitude ng epektibong radiation ay tinutukoy pangunahin sa pamamagitan ng temperatura ng pinagbabatayan ibabaw, ang temperatura stratification ng kapaligiran, ang kahalumigmigan nilalaman ng hangin at ang cloudiness. Taunang halaga E. Ang EF ground ball ay binago kumpara sa kabuuang radiation na mas mababa (mula 840 hanggang 3750 mj / m 2). Ito ay dahil sa pag-asa ng mahusay na radiation sa temperatura at ganap na kahalumigmigan. Ang pagtaas ng temperatura ay tumutulong sa paglago ng epektibong radiation, ngunit sa parehong oras na ito ay sinamahan ng isang pagtaas sa kahalumigmigan nilalaman, na binabawasan ang radiation na ito. Ang pinakamalaking taunang sums. E. Ang EF ay nakakulong sa mga lugar ng mga tropikal na disyerto, kung saan umabot ito sa 3300-3750 MJ / M 2. Ang ganitong malaking daloy rate ng long-wave radiation ay dahil sa mataas na temperatura ng pinagbabatayan ibabaw, tuyo hangin at isang walang ulap kalangitan. Sa parehong latitudes, ngunit sa mga karagatan at sa mga lugar ng pagsasalin, dahil sa pagbawas sa temperatura, mapahusay ang kahalumigmigan at dagdagan ang cloudiness E. EF - dalawang beses bilang mas kaunti at halaga sa tungkol sa 1700 MJ / m 2 bawat taon. Para sa parehong mga dahilan sa Equator. E. Mas mababa pa ang EF. Ang pinakamaliit na pagkalugi ng long-wave radiation ay sinusunod sa mga polar area. Taunang sums. E. EF sa Arctic, ang Antarctic ay bumubuo ng mga 840 mj / m 2. Sa katamtamang latitude, taunang halaga E. Ang EF ay nag-iiba sa hanay na 840-1250 MJ / m 2 sa mga karagatan, 1250-2100 MJ / m 2 sa lupa (Alisov B.P., Poltaraus B.V., 1974).
Ang itaas na mga layer ng lupa at tubig, snow cover at vegetation ang kanilang sarili naglalabas ng long-wave (infrared) radiation na hindi nakita ng mata. Ang intensity ng sarili nitong radiation ng ibabaw ng Earth (i.e., ang pagbabalik ng nagliliwanag na enerhiya mula sa mga yunit ng pahalang na ibabaw sa bawat yunit ng oras) ay maaaring kalkulahin, alam ang ganap na temperatura ng ibabaw ng Earth T.Ayon sa batas ni Stephen - Boltzmann, radiation mula sa bawat yunit ng isang ganap na itim na ibabaw sa calories bawat yunit ng oras sa isang ganap na temperatura T.pantay:
E \u003d σt 4. (2.8)
kung saan ang radiation constant s \u003d 5.67 · 10 -8 w / m 2 hanggang 4.
Sa tunay na mga halaga ng temperatura ng ibabaw ng lupa (180-350 ° C), ang radiation ay nangyayari sa hanay mula 4 hanggang 120 MK, at ang maximum na enerhiya ay bumaba sa mga wavelength ng 10 -15 MK (Larawan 2.8 ).
Ang ibabaw ng lupa ay nagmula halos bilang isang ganap na itim na katawan. Ang radiation intensity nito E S.maaaring matukoy ng formula (2.8). Gamit ang average na pandaigdigang temperatura ng ibabaw ng Earth + 15 ° C, o 288 ° K, radiation E S.parehong 0.6 cal / cm 2 min.
Larawan. 2.8. Intensity ng radiation. E \u003d s t 4. sa temperatura 200, 250 at 300 ° K para sa iba't ibang mga wavelength
Ang nasabing pagbalik ng radiation ay hahantong sa mabilis na paglamig ng ibabaw ng Earth, kung hindi para sa kabaligtaran na proseso, ang pagsipsip ng ibabaw ng lupa ng radiation ng araw at ang dumarating na radiation ng atmospera.
Ang kapaligiran ay sumisipsip ng parehong solar radiation (tungkol sa 15% ng bilang nito pagdating sa lupa) at ang sarili nitong radiation ng ibabaw ng Earth. Bilang karagdagan, nakakakuha ito ng init mula sa ibabaw ng lupa sa pamamagitan ng magulong thermal kondaktibiti (tungkol dito - sa susunod na kabanata), pati na rin kapag ang condensation ng tubig singaw.
Na pinainit, ang kapaligiran ay nagpapalabas ng infrared radiation mismo, pati na rin ang ibabaw ng lupa , – ayon sa batas ni Stephen - Boltzmann (Formula 2.8), ito ay nasa parehong hanay ng haba ng daluyong. Karamihan (70% ) ang radiation ng atmospera ay dumarating sa ibabaw ng lupa. Ang natitirang bahagi nito ay napupunta sa espasyo sa mundo.
Ang atmospheric radiation na ibinubuga ng atmospera at dumarating sa ibabaw ng lupa ay tinatawag na counter-radiation ng atmospera (E. Ngunit. ). Ang ibabaw ng Earth ay 90 - 99% ng sumisipsip na radiation. Para sa ibabaw ng lupa, bilang karagdagan sa nasisipsip solar radiation, ito ay isang mahalagang pinagkukunan ng init. Ang counter radiation ay nagdaragdag sa rusticity.
Para sa mga kapatagan ng katamtamang latitude, ang average na intensity ng counter radiation ay tungkol sa 0.3-0.4 cal / cm 2 min, sa mga bundok - tungkol sa 0.1 - 0.2 cal / cm 2 min. Ang pagbaba sa nalalapit na radiation na may taas ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbawas sa nilalaman ng singaw ng tubig.
Ang pinakadakilang dumarating na radiation (0.5 - 0.6 cal / cm 2 min) ay sinusunod sa ekwador kung saan ang kapaligiran ay ang pinaka pinainit at mayaman sa singaw ng tubig. Bumababa ito sa 0.3 cal / cm sa mga latitude ng polar. 2 minuto
Outplowing ang epekto ng kapaligiran sa thermal ibabaw ng ibabaw ng lupa dahil sa counter radiation E A., sa pamamagitan ng pagkakatulad sa impluwensiya ng greenhouse glasses, ay tinatawag greenhouse effect.
Ang pangunahing sangkap sa kapaligiran na sumisipsip ng makalupang radiation at pagpapadala ng counter radiation ay singaw ng tubig. Sumisipsip nito ang infrared radiation sa isang malawak na hanay ng spectrum - mula 4.5 hanggang 80 mk, maliban sa agwat sa pagitan ng 8.5 at 11 mk. Sa agwat na ito, ang earthly radiation ay dumadaan sa kapaligiran sa espasyo sa mundo.
Ang nalalapit na radiation ay palaging medyo mas mababa ang panlupa. Samakatuwid, sa gabi, kapag walang solar radiation, ang ibabaw ng lupa ay nawawala ang init dahil sa positibong pagkakaiba sa pagitan ng sarili nito at counter radiation. Ang pagkakaiba sa pagitan ng sarili nitong radiation ng ibabaw ng Earth at ang paparating na radiation ng kapaligiran ay tinatawag na mahusay na radiation (e e):
E e \u003d e s.– E. Isang (2.9)
Ang epektibong radiation ay kumakatawan sa pagkawala ng init ng ibabaw ng Earth. Ito ay sinusukat ng mga espesyal na instrumento - pyriteometers. Ang intensity ng epektibong radiation sa malinaw na gabi ay tungkol sa 0.10 - 0.15 kal / cm 2 min sa kapatagan ng katamtamang latitude at hanggang sa 0.20 kal / cm 2 min sa mga bundok, kung saan ang counter radiation ay mas mababa. Sa pagtaas ng cloudiness, ang pagtaas ng radiation ng counter, pagbaba ng epektibong radiation. Sa panahon ng ulap, ang paglamig ng gabi ng ibabaw ng lupa ay kapansin-pansing nabawasan.
Sa hapon, ang epektibong radiation overlaps o bahagyang bayad sa pamamagitan ng hinihigop ng solar radiation. Samakatuwid, ang ibabaw ng lupa ay mainit-init mas mainit kaysa sa gabi. Ang mga obserbasyon ay nagpapakita na ang ibabaw ng lupa sa daluyan latitudes ay nawawala ang epekto ng humigit-kumulang sa kalahati ng init na nakuha mula sa hinihigop na radiation.
Sa gitna ng pagkalkula ng epektibong radiation Her. Namamalagi ang pag-asa (2.9), kung saan ang radiation ng ibabaw ng lupa E S. at counter radiation atmosphere. E. at maaaring matukoy ng mga formula ng sumusunod na form:
E s \u003d.b P. st. P. 4 ,
E. Ngunit. \u003d Isang E c o S. Ngunit. ,
saan T. P I. T. Ngunit. – ganap na temperatura ng ibabaw at kapaligiran ng Earth; b n-lumbering na kapasidad sa ibabaw na may kaugnayan sa ganap na itim na katawan (kung walang impormasyon, b n \u003d 1); Isang e -koepisyent depende sa halumigmig ng hangin ; C o - Koepisyent na isinasaalang-alang ang mga ulap.
Earth at atmosphere, tulad ng anumang iba pang katawan, naglalabas ng enerhiya. Dahil kumpara sa temperatura ng araw, ang temperatura ng Earth at ang kapaligiran ay maliit, ang enerhiya na ibinubuga ng mga ito ay bumaba sa invisible infrared na seksyon ng spectrum. Dapat pansinin na hindi ang ibabaw ng lupa, o ang mas maraming kapaligiran ay hindi maaaring ituring bilang ganap na itim na katawan. Gayunpaman, ang pag-aaral ng spectra ng long-wave radiation ng iba't ibang mga ibabaw ay nagpakita na may sapat na antas ng katumpakan, ang ibabaw ng lupa ay maaaring ituring na isang kulay-abo na katawan. Nangangahulugan ito na ang radiation ng ibabaw ng lupa sa lahat ng mga wavelength ay naiiba sa parehong kadahilanan mula sa radiation ng absolute black body na may temperatura ng parehong sa temperatura ng ibabaw ng Earth. Kaya, ang formula para sa flux stream ng ibabaw ng lupa ay maaaring maitala batay sa batas ng Kirchhoff bilang mga sumusunod:
kung saan ang T 0 ay ang temperatura ng ibabaw ng Earth, ang kamag-anak na radiation o pagsipsip koepisyent. Mga halaga para sa iba't ibang mga ibabaw, ayon sa mga sukat, mula sa 0.85 hanggang 0.99. Ang daloy ng radiation ng ibabaw ng lupa ay mas mababa kaysa sa stream ng radiation ng araw (b c<< B 0), но B 0 оказывается вполне сравнимым с величиной потока солнечной радиации F?, поступающего на поверхность Земли. Приведём значения потока излучения абсолютно черного тела при разных температурах: t 0 -40 -20 0 20 40 B кал/см 2 *мин0,24 0,34 0,46 0,61 0,79 Из этих данных следует, что B 0 имеет тот же порядок величины, что и F?. Поток излучения земной поверхности зависит от ее температуры, с увеличением которой он возрастает. Этот поток наблюдается днем и ночью и непосредственно не зависит от того, каков поток солнечной радиации. В каждой фиксированный момент времени земная поверхность, поглощающая коротковолновую радиацию, одновременно теряет энергию путем длинноволнового излучения. Значительная часть излучения земной поверхности поглощается атмосферой. Атмосфера в свою очередь излучает длинноволновую радиацию, часть которой, направленная к земной поверхности, называется встречным излучением или противоизлучением атмосферы. Поток встречного излучения атмосферы B A представляет собой количество длинноволновой радиации, поступающей от атмосферы к 1 см 2 земной поверхности в единицу времени. Поскольку земная поверхность не является абсолютно черным телом, то ею поглощается часть поступившего потока, равная. Разность между собственным излучением земной поверхности B 0 и поглощенной ею частью встречного излучения атмосферы называют эффективным излучением земной поверхности. Обозначая эффективное излучение через B * , имеем:
Ang temperatura ng kapaligiran ay karaniwang mas mababa kaysa sa temperatura ng ibabaw ng lupa, samakatuwid, sa karamihan ng mga kaso, at, samakatuwid, i.e. Dahil sa long-wave radiation, ang ibabaw ng lupa ay halos palaging nawawala ang enerhiya. Sa mga bihirang kaso lamang ng napakalakas na temperatura inversion at mataas na halaga ng halumigmig ng hangin, ang mahusay na radiation ay maaaring negatibo. Ang epektibong radiation ay may malaking impluwensya sa temperatura ng rehimen ng ibabaw ng lupa, gumaganap ng isang makabuluhang papel sa pagbuo ng radiation frozin at fogs, sa snowdown, atbp. Ang epektibong radiation ay nakasalalay sa nilalaman ng singaw ng tubig sa kapaligiran at ang pagkakaroon ng cloudiness. Ang malapit na relasyon sa pagitan ng B * at ang pagkalastiko ng singaw ng tubig E malapit sa ibabaw ng Earth ay nagpapakilala sa sumusunod na data ng data: e mm Rt. Sining. 4.5 8.0 11.3 B * Cal / cm 2 * Min 0.19 0.17 0.15 Tulad ng makikita, na may pagtaas sa E, epektibong radiation B * Bumababa. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na sa pagtaas at pagtaas ng counter radiation ng kapaligiran b a.
Ang itaas na mga layer ng lupa at tubig, snow cover at mga halaman mismo naglalabas ng long-wave radiation; Ang lupa radiation na ito ay mas karaniwang tinatawag na kanilang sariling radiation ng ibabaw ng lupa.
Ang intensity ng kanilang sariling radiation (i.e., ang pagbabalik ng nagliliwanag na enerhiya mula sa yunit ng pahalang na ibabaw sa bawat yunit ng oras) ay maaaring kalkulahin, alam ang ganap na temperatura ng ibabaw ng Earth. Ayon sa batas ni Stephen-Boltzmann, radiation mula sa bawat parisukat na sentimetro ng isang ganap na itim na ibabaw sa calories sa isang minuto sa isang ganap na temperatura T.pantay
kung saan pare-pareho σ \u003d 8.2 · 10-11 cal / cm2.
Ang ibabaw ng Earth ay halos bilang isang ganap na itim na katawan at ang intensity ng radiation nito Esmaaari itong matukoy ng formula (56).
Sa + 15 ° C, o 288 K, Eskatumbas ng 0.6 cal / (cm2 · min). Estole mataas na pagbabalik ng radiation mula sa ibabaw ng lupa ay hahantong sa mabilis na paglamig kung hindi ito humahadlang pabalikang proseso ay ang pagsipsip ng solar at atmospheric radiation ng ibabaw ng lupa.
Ang absolute temperatura ng ibabaw ng lupa ay nasa pagitan ng 180 at 350 °. Sa naturang mga temperatura, ang radiation ng paglabas ay halos nakalista sa loob ng 4 - 120 MK, at ang pinakamataas na enerhiya na account para sa mga wavelength 10 - 15 microns. Mas mababa, ang lahat ng radiation na ito infrared.hindi nakikita ng mata (Larawan 8).
Larawan. 8. Radiation ng ganap na itim na katawan sa temperatura 200, 250 at 300 k
Ang kapaligiran ay pinainit, sumisipsip ng parehong solar radiation (bagaman sa isang maliit na proporsyon, tungkol sa 15% ng kabuuang halaga nito na nanggagaling sa lupa) at ang sarili nitong radiation ng ibabaw ng Earth. Bilang karagdagan, nakakakuha ito ng init mula sa ibabaw ng lupa sa pamamagitan ng thermal kondaktibiti, pati na rin sa panahon ng pagsingaw at kasunod na paghalay ng singaw ng tubig. Ang pagiging pinainit, ang kapaligiran ay nagmumula sa sarili nito. Tulad ng ibabaw ng lupa, ito ay nagpapalabas ng invisible infrared radiation tungkol sa parehong hanay ng haba ng daluyong.
Karamihan (70%) ng atmospheric radiation ay dumarating sa ibabaw ng Earth, ang iba ay napupunta sa espasyo sa mundo. Ang atmospheric radiation na dumarating sa ibabaw ng lupa ay tinatawag na counter radiation. (Ea); Counter dahil ito ay nakadirekta sa sarili nitong radiation ng ibabaw ng Earth. Ang ibabaw ng Earth ay sumisipsip ng papalapit na radiation na halos lahat (sa 90 - 99%). Kaya, ito ay isang mahalagang pinagkukunan ng init para sa ibabaw ng Earth bilang karagdagan sa hinihigop na solar radiation.
Ang pagtaas ng radiation ay nagdaragdag sa isang pagtaas sa mga ulap, dahil ang mga ulap ang kanilang sarili ay nagpapalabas ng kanilang sarili.
Para sa mga katamtamang istasyon ng katamtamang latitude, ang average na intensity ng counter radiation (bawat parisukat na sentimetro ng lugar ng pahalang na ibabaw ng lupa ay isang minuto) ng mga 0.3 - 0.4 cal, sa mga istasyon ng bundok - tungkol sa 0.1 - 0.2 cal. Ang pagbaba nito sa nalalapit na radiation na may taas ay dahil sa pagbawas sa nilalaman ng singaw ng tubig. Ang pinakadakilang papalapit na radiation ay mula sa ekwador, kung saan ang kapaligiran ay ang pinaka pinainit at mayaman sa singaw ng tubig. Narito ito ay 0.5 - 0.6 kal / (cm2 · min) sa average na taunang, at hanggang sa 0.3 cal / (cm2 · min) bumababa sa polar latits.
Ang Steam ng Tubig ay gumaganap ng pangunahing papel, parehong sa pagsipsip ng makalupang radiation at sa kabaligtaran radiation.
Ang nalalapit na radiation ay palaging medyo mas mababa ang panlupa. Samakatuwid, sa gabi, kapag walang solar radiation at tanging ang nalalapit na radiation ay dumating sa ibabaw ng lupa, ang ibabaw ng lupa ay nawawala ang init dahil sa positibong pagkakaiba sa sarili nito at kontra. Ang pagkakaiba sa pagitan ng sarili nitong radiation ng ibabaw ng Earth at ang paparating na radiation ng kapaligiran ay tinatawag na epektibong paglabas (Kanya)
Ang epektibong radiation ay isang malinis na pagkawala ng nagliliwanag na enerhiya, at dahil dito, ang init mula sa ibabaw ng lupa sa gabi, at ito ay sinusukat ng mga espesyal na aparato - pyritheetra.Ang sariling radiation ay maaaring matukoy ng Batas ng Stefan-Boltzmann, alam ang temperatura ng ibabaw ng Earth, at ang counter radiation ay kinakalkula ng formula (57).
Ang intensity ng epektibong radiation sa malinaw na gabi ay tungkol sa 0.10 - 0.15 kal / (cm2 · min) sa mga istasyon ng mababang altar ng katamtamang latitude at hanggang sa 0.20 kal / (cm2 · min) -n mataas na altitude istasyon (kung saan ang Ang nalalapit na radiation ay mas mababa). Sa pagtaas ng cloudiness, ang pagtaas ng radiation ng counter, pagbaba ng epektibong radiation. Sa lagay ng panahon, ito ay mas mababa kaysa sa malinaw; Nagkaroon ng mas mababa at gabi paglamig ng ibabaw ng lupa.
Ang epektibong radiation, siyempre, ay umiiral sa araw. Ngunit sa araw na ito ay overlapped o bahagyang bayad sa pamamagitan ng hinihigop ng solar radiation. Samakatuwid, ang ibabaw ng lupa ay mainit-init mas mainit kaysa sa gabi, bilang isang resulta ng kung saan, sa pamamagitan ng paraan, at mahusay na radiation sa hapon.
Sa pangkalahatan, ang ibabaw ng lupa sa daluyan latitudes ay nawawala sa isang epektibong radiation ng tungkol sa kalahati ng halaga ng init na natatanggap nito mula sa hinihigop na radiation .
Sumisipsip ng makalupang radiation at pagpapadala ng counter-radiation sa ibabaw ng Earth, ang kapaligiran ay binabawasan ang paglamig ng huli sa gabi. Sa hapon, ito ay nagsasama ng kaunti sa pamamagitan ng pagpainit sa ibabaw ng Earth na may solar radiation. Ang kapaligiran na ito ay hindi pangkaraniwang bagay sa ibabaw ng ibabaw ng ibabaw ng lupa ay tinatawag na greenhouse effect sa panlabas na pagkakatulad sa pagkilos ng greenhouse glasses.
