Земная атмосфера ведет себя наподобие стекла – большинство тепловых лучей она не выпускает в космос[9]. В связи с этим иногда говорят, что атмосфера играет роль термостата. Она автоматически регулирует нагрев Земли. В дневное время она защищает Землю от перегрева чересчур сильным солнечным излучением и экранирует опасное ультрафиолетовое излучение. Она ведет себя как одеяло и сохраняет большую часть тепла ночью. Без толстой атмосферы Земля испытывала бы такой же перепад температур, что и Луна. Последняя за двухнедельный лунный день нагревается до температуры кипения воды и сильно промерзает за время длинной лунной ночи (диапазон изменения температур от +130 до – 160оС). Американские астронавты выходили из спускаемого аппарата на поверхность Луны по утрам, когда Солнце только поднималось из-за горизонта, лунный грунт еще не успевал нагреться, и не было необходимости надевать дополнительную защиту от перегрева.
Земля остывает быстрее в ясные ночи,
потому что облака отражают значительную долю теплового излучения назад к Земле,
где оно опять поглощается.
Воздух нагревается в основном при контакте с теплой земной поверхностью. При нагревании воздух расширяется и его плотность уменьшается. Нагретый у поверхности Земли легкий воздух поднимается под действием архимедовой выталкивающей силы и замещается более холодным. Все это называется конвекцией[10].
Воздух на экваторе получает намного больше тепла, чем воздух в полярных областях. Поэтому теплый воздух на экваторе поднимается и замещается холодным воздухом, притекающим, соответственно, с юга и севера. Теплый воздух наверху движется к полюсам, чтобы компенсировать его недостаток в полярных зонах. Охлаждаясь, он опускается, замещая холодный приповерхностный воздух, уходящий на экватор.
Поскольку Земля вращается, циркуляция воздуха в действительности отличается от только что описанной. Однако этот механизм прекрасно работает в локальных масштабах.
В среднем коэффициент отражения солнечного излучения водной поверхностью меньше, чем коэффициент отражения сушей. Поэтому океан более эффективно поглощает тепло и эффективно переносит его в глубину за счет перемешивания. Таким образом, вода запасает больше тепла за счет поглощения солнечного излучения и дольше его сохраняет.
Суша в среднем сильнее отражает солнечное излучение, она не способна эффективно переносить тепло вглубь толщи земли из-за меньшей теплопроводности и невозможности перемешивания теплых и холодных масс. Следовательно, суша менее эффективно запасает тепло. Вместе с тем, из-за малой теплопроводности поверхность суши нагревается значительно быстрее, чем поверхность воды. Однако по этой же причине суша и быстрее остывает, когда перестает действовать или ослабевает источник нагрева.
 |
В
результате указанных различий возникает контраст температур между океаном и сушей.
Например, именно из-за различий в температурах океана и суши возникают дневные
и ночные морские бризы (рис. 2.6-2.9). Из сказанного выше следует, что океан
медленнее нагревается и медленнее остывает. Поэтому в глубине материков
перепады дневных и ночных, летних и зимних температур намного сильнее, чем на
побережье. Океан сглаживает и уменьшает суточные и сезонные контрасты температур.
 |
Вода всегда присутствует в воздухе. Она испаряется с Земли, 70% которой покрыто водой. В воздухе вода присутствует во всех своих трех состояниях: в виде льда, жидкости и невидимого пара[11]. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится 28.5 кг водяного пара.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.