Вершины двух наиболее ярко выраженных максимумов лежат на кривой, соответствующей излучению черного тела при температуре 280К или серого тела с ε = 0,93 при температуре 310К. Эта температура близка к средней температуре поверхности Земли. В целом Земля и ее атмосфера излучают с одного квадратного метра 230 вт, что эквивалентно излучению черного тела при температуре 253° К. Кривая для эквивалентного черного тела также показана на рисунке 2.5-6.17.
 |
Поглощаемая солнечная энергия равная (1-А) S◉πR̅2 (где R̅ = R0 + H0 – эффективный радиуc Земли), излучается обратно равномерно со всей площади земной поверхности 4πR̅2. С единицы своей поверхности Земля в среднем излучает Е0СОБ=(1-А)S◉/4.
Для А =0,35 - Е0СОБ =230 вт/м2.
На самом деле средняя интенсивность инфракрасного излучения Земли зависит от географической широты, сезона и метеорологических условий; В настоящее время нет надежных данных о фактическом распределении собственного излучения Земли для различных ее областей. Приближенные зависимости распределения среднеширотных значений собственного излучения Земли Е0СОБ в различные сезоны приведены на рисунке 2.5-6.18.Влияние метеорологических условий на изменение Е0СОБ показано на рисунке 2.5-6.19.
Приложения к материалам лекции № 2.5-6.
Приложение 1. Причины обуславливающие слоистость атмосферы Земли.
Почему атмосфера Земли имеет слоистую структуру?
Когда мы обсуждали спектр Солнца, то на рисунке были изображены вместе солнечный спектр и планковский спектр излучения Земли (т.е. спектр излучения земли как абсолютно черного тела) с температурой Т = 257К. Заштрихованы были те части спектра, которые напрямую до поверхности Земли дойти не могут, — их поглощают газы атмосферы. Возможно случайным, но счастливым для нас, жителей Земли, является то обстоятельство, что большая часть излучения Солнца, имеющая длины волн вблизи максимума спектра, не поглощается атмосферой и доходит до поверхности, согревая ее.
А куда девается поглощенная энергия заштрихованных участков спектра? Она задерживается атмосферой, но на каких высотах? Логично предположить, что именно на тех, где температура выше радиационной: в экзосфере, в верхних слоях термосферы и стратосферы.
В образование экзосферы и термосферы вносят вклад почти все газы, входящие в состав воздуха. Там солнечные лучи проходят первый фильтр, который отсекает самую коротковолновую часть спектра, т. н. далекий ультрафиолет. Именно эта часть солнечного спектра наиболее сильно отличается от спектра Планка, т. е. от спектра абсолютно черного тела. И мы уже знаем, именно она и связана с меняющейся солнечной активностью, с солнечным циклом. Поэтому температура экзосферы (от высоты она не зависит) существенно ниже в годы спокойного Солнца (1000 К) и выше в максимумах солнечной активности (до 1700 К).
А вот стратосфера своим существованием обязана только одному газу – озону О3. Область его повышенной концентрации без остатка поглощает солнечное излучение в диапазоне 220 нм < λ < 290 нм уже в верхней части этого слоя. Хотя спектральный интервал поглощения озона и невелик, доля солнечной энергии, приходящаяся па него, раза в 3 больше, чем во всем более далеком ультрафиолете, поглощенном в экзосфере, Однако плотность воздуха в стратосфере существенно выше, энергия эта распределяется на гораздо большую массу газа. Оттого и температура стратосферы в максимуме, примерно равная 0°С, хотя и выше радиационной температуры Земли, все же в несколько раз ниже температуры экзосферы и термосферы. Выше стратосферы озона уже практически нет — он солнечной радиацией разбивается на осколки O2 и О.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.