A hőegyensúly a földfelszín és a légkör
Elnyelő sugárzó energiát a Nap, a Föld maga válik a sugárzás forrásának. Azonban a napsugárzás és a sugárzás a Föld jelentősen eltérő. Közvetlen szétszórt és visszavert napsugárzás van hullámhossz tartományban van a 0,17-4,2 mikron, és az úgynevezett rövidhullámú sugárzás. A fűtött felület a föld megfelelően a hőmérséklete sugárzást bocsát ki, elsősorban a hullámhossz-tartományban 4,2-40 mikron, és az úgynevezett hullámhossz. Általánosságban elmondható, hogy a napsugárzás és a Föld sugárzás hullámok bármilyen hosszúságú. De a legtöbb energia (99,9%) van az említett tartományban hullámhosszon. A különbség jelentős szerepet játszik a termikus őrölt állapotban hullámhossz a sugárzás a Nap és a Föld.
Így a felmelegített napsugarak, a bolygó maga válik a sugárzás forrásának. Hosszú hullámhosszú által kibocsátott a Föld felszínét, vagy hő sugárzás felfelé függően hullámhosszon, vagy hagyjuk szabadon a légkörbe, vagy az általa. Azt találtuk, hogy a kibocsátott hullámok 9-12 mikron hosszúságú szabadon a térben, úgy, hogy a föld felszínén veszít a hő.
A probléma megoldása érdekében a hő egyensúlyt a Föld felszínét, és a hangulat meg kell határoznia, hogy mennyi napenergia szállított különböző részein a Földön, és mennyi ez az energia alakul át más formában.
Megpróbálja összegének kiszámítására a napenergia érkezik a felszínre a föld tartozik a közepén a XIX században, miután az első actinometrical eszközt hoztak létre. Azonban csak 40-es években a XX században kezdődött a fejlesztés egy átfogó tanulmány a probléma a termikus egyensúlyt. Ezt megkönnyítette a széles fejlesztési actinometrical állomás a háború utáni években, különösen az előkészületek a Nemzetközi Geofizikai Év. Csak a Szovjetunióban száma napsugárzás állomások az elejére IGY elérte 200. Ez jelentősen kibővítették megfigyelések ezeken a munkahelyeken. Amellett, hogy mérjük a rövidhullámú napsugárzást, sugárzási egyensúly határozza meg a Föld felszínét, azaz. E. A különbség az elnyelt rövidhullámú sugárzás és a hatékony hosszú hullámhosszú sugárzás az alatta lévő felület. Számos napsugárzás állomások szerveztek ellenőrzése hőmérséklet és a páratartalom a magasban. Ez lehetővé tette kiszámítását hőveszteségek révén a párolgás és turbulens hőátadás.
Amellett, hogy a rendszeres napsugárzás megfigyelések vezető földi állomások hálózata, napsugárzás ugyanolyan típusú program az elmúlt években végzett kísérleti vizsgálatok sugárzás fluxus a szabad légkörben. E célból több állomás speciális rádiószondákkal gyártják rendszeres mérési hullámhossz sugárzás egyensúly különböző magasságban a troposzférában. Ezek a megfigyelések, valamint a sugárzási fluxus adatok a szabad légkörben, segítségével nyert szabad ballonok, repülőgépek, rakéták és geofizikai mesterséges holdak hagyjuk, hogy vizsgálja hőegyensúly rezsim.
A hő egyensúlyt a földfelszín és a légkör, hiszen a beáramló hő és visszatér a Föld-rendszer - a légkör, tükrözi a törvény az energiamegmaradás. Hogy kiegyenlíti a hő egyensúlyt a Föld - a légkör, figyelembe kell venni az összes hő - beérkezett és felhasznált - egyrészt, az egész föld együtt a légkör, és a másik - egy külön mögöttes okát (a hidroszféra és litoszféra) és a légkör. Elnyeli a sugárzó energia a Nap, a Föld felszínén, amely elvesztett energia sugárzás útján. A többi fogyasztják, hogy a felület fűtését és alsó rétegek a légkör és bepárlással. Fűtés az alapul szolgáló felületet kíséri hőelvezetést a földbe, de ha a talaj nedves, egyidejű hőfogyasztás és elpárologtatása talajnedvesség.
Így a hő egyensúlyt a Föld egészét alkotja négy összetevőből.
Sugárzás egyenleg (R). Ez határozza meg a összeg közötti különbség a napsugárzás abszorbeált rövidhullámú és hosszúhullámú sugárzás hatékony.
Hőátadás a talajban, amely jellemzi az közötti hőátadás folyamatában a felszíni és mélyebb talajrétegekben (A). Ez a hőátadás függ a hőkapacitása és hővezető a talaj.
A turbulens közötti hőátadás a felület és a légkör (P). Ez határozza meg azt a hőmennyiséget, amely az alatta lévő felülethez kap vagy küld atmoszférában függően közötti kapcsolat felületi hőmérséklet és az atmoszféra.
Heat költött párolgás (LE). Ez határozza meg a termék a látens párolgási hő (L) a párolgás (E).
Ezek az összetevők a hőmérleget maguk között vannak összekötve az alábbi összefüggés:
Összhangban a számításokat a Föld termikus egyensúlyt a teljes napsugárzás által elnyelt a föld felszínén egészének 43% a napsugárzás jön a külső határát a légkörbe. Hatékony sugárzás a felület 15% -a ezt a mennyiséget, sugárzási egyensúly - 28%, a hőfogyasztás az elpárolgása - 23%, és a turbulens hőátadás - 5%.
Nézzük néhány számítási eredmények a hő egyensúlyt a Föld-rendszer - a légkörbe. négy kártyát itt látható: a teljes sugárzás az év során, sugárzási egyensúly, hőveszteség bepárlással és hőveszteség a fűtés a levegő hőcsere révén turbulens kölcsönzött Atlas hőegyensúly a földgömb (szerk Budyko.). A térkép a 10. ábrán látható, hogy a legmagasabb éves értékek a teljes sugárzás esik a száraz terület a Földön. Különösen, szaharai és arab sivatagok teljes sugárzási évente meghaladja a 200 kcal / cm 2, és a magas szélességeken mindkét félteke ez nem haladja meg a 60-80 kcal / cm2.
A 11. ábra egy térképet a sugárzási egyensúly. Könnyen belátható, hogy a magas és közepes szélességi, a sugárzási egyensúly felé haladva növekedik alacsonyabb szélességi, amely kapcsolatban van növekedésével a teljes és elnyelt sugárzás. Érdekes megjegyezni, hogy ellentétben a kontúr a teljes sugárzás, sugárzás egyensúly kontúr átmenet az óceánok a kontinensen van törve különbségek miatt az albedó és a tényleges sugárzás. Utolsó kevesebb, mint a víz felszínén, így a sugárzási mérlegét az óceánok nagyobb, mint a sugárzás egyensúlyt a kontinensen.
A legalacsonyabb éves összegek (mintegy 60 kcal / cm 2) jellemző a területeken, ahol a zavarosságot uralkodik, mint a száraz területeken, ahol nagy albedó értékek és hatékonyan csökkenti a emissziós sugárzás egyensúlyt. A legmagasabb évi teljes sugárzási egyenlege (80-90 kcal / cm2) jellemző zavaros, de viszonylag nedves trópusi erdők és szavannák, ahol érkezése sugárzás bár jelentős, de az albedó és a tényleges sugárzás, mint a száraz területek a Földön.
Eloszlás éves párolgás összegek 12. ábra A kiadásai hőt párolgás, értékével egyenlő a párolgás látens párolgási hő (L E), úgy határozzuk elsősorban a párolgás mennyiséget, mivel a rejtett párolgási hő in vivo változások egy kis tartományban, és az átlagos 600 cal grammonként elpárolgott víz.
Mint látható az ábrán, párolgást földterület elsősorban attól függ, az összeg a hő és nedvesség. Ezért, a maximális éves mennyisége párolgását földfelszín (1000 mm) fordul elő a trópusi vidékeken, ahol a jelentős hő-
erőforrások kombinálva több nedvességet. Azonban az óceánok legfontosabb forrásai a párolgás. Maximum értékek itt éri 2500-3000 mm. A legmagasabb párolgási területeken fordul elő, viszonylag magas értékek a hőmérséklet a felszíni vizek, különösen olyan területeken meleg áramok (Gulf Stream, Kuro-Civaux et al.). Éppen ellenkezőleg, azokon a területeken, hideg patakok párologtató kis mennyiségben. A középső szélességi van az évenkénti változását a párolgás. Ebben az esetben, ellentétben a sushi, a maximális párolgás az óceánokban megfigyelt a hideg évszakban, amikor a kombinációja a nagy függőleges páratartalom gradiensek nagy szélsebesség.
A turbulens hő az alatta lévő felülethez, hogy a légkör feltételeitől függ a sugárzás és a nedvesség körülmények között. Ezért a maximális turbulens hőátadási végezzük a földterületet, ahol egy nagy beáramló sugárzás kombinált száraz levegővel. Mint látható a térképen éves mennyiség turbulens hőcsere (13.), Ez a sivatagi terület, ahol eléri a 60 kcal / cm2. Kis mennyiségű turbulens hőátadás a magasabb szélességi fokokon mindkét féltekén, valamint az óceánok. Maxima éves mennyiségeket lehet kimutatni az övezetben a meleg tengeri áramlatok (30 kcal / cm 2 éves), ahol nagy hőmérséklet-különbség a víz és a levegő. Ezért a legnagyobb melegben az óceánokban történik a hideg az év egy részében.
A hő egyensúly a légkör határozza meg a felszívódását rövidhullámú napsugárzás és a korpuszkuláris, hosszúhullámú sugárzás, sugárzó hőátadás és viharos, advekciós hő adiabatikus folyamatok, stb az érkezési adatokat és a napenergia-flow a meteorológusok elmagyarázni bonyolult légkörzésre és hidroszféra, hő és nedvesség cseréjét és sok más folyamatok és jelenségek a levegő és a víz héj a Földön.