В промежутках между теплыми слоями располагаются холодные. И теплые, и холодные слои «высвечивают» в космос энергию тепловым излучением и обмениваются энергией между собой. Только к теплым слоям энергия поступает за счет поглощения солнечного света, а до холодных радиация уже не доходит, им достаются лишь «остатки» за счет перемешивания и переизлучения.
Все сказанное прямо относится,
конечно, только к дневной, освещенной стороне Земли. На ночной стороне происходит
охлаждение. Поэтому практически во всей толще атмосферы температуры к утру
перед восходом Солнца самые низкие, максимум же суточных температур,
естественно, достигается незадолго до захода. Тем не менее, слоистая структура
атмосферы остается и ночью - не хватает полусуток для размывания, разрушения
всех этих пяти слоев атмосферы. Только полярной ночью атмосфера сложена иначе.
Первый снизу слой атмосферы – еще одно положительное отклонение от равновесной радиационной температуры Земли. Тропосфера – область наибольшей интенсивности тепловых процессов и движения воздуха, область земной погоды. Нагревает тропосферу основная часть солнечного спектра, но сама она поглощает меньше половины доходящей до нее энергии. Поглощает свет в основном поверхность Земли, суша и океан, а затем они подогревают атмосферу снизу.
Давайте проследим, как перераспределяются потоки энергии, которую дает Земле Солнце. Возьмем сто условных единиц солнечной мощности, попадающей на Землю, и проследим за их путями в атмосфере (рисунок 2.5-6.20.). Один процент, далекий ультрафиолет солнечного спектра, поглощается молекулами в экзосфере и термосфере, разогревая их. Еще три процента ближнего ультрафиолета поглощаются озоном стратосферы.
Инфракрасная часть солнечного спектра (~4 %) остается в верхних слоях тропосферы, содержащей пары воды (выше водяного пара практически нет).
Оставшиеся 92 доли энергии солнечного света приходятся на «окно прозрачности» атмосферы 290 нм << К < 2400 нм. Лучи Солнца проникают в плотные приземные слои воздуха. Значительная часть их энергии ~ (45 единиц), преимущественно в синей видимой части спектра, рассеивается воздухом, придавая голубой цвет небу. Рассеиваются, но не поглощаются, не переходят в тепло, а перераспределяются по направлению, из прямых солнечных становятся диффузными лучами, идущими почти равномерно во всех направлениях. Особенно сильно рассеивают свет облака – взвесь мелких водяных капель или кристалликов льда (См. Приложение 2).
Прямые солнечные лучи - оставшиеся 47 процентов начального светового потока - достигают поверхности Земли. Она отражает примерно 7 % из этих 47, и этот свет по пути в космос отдаст еще 3 единицы диффузному рассеянному свету неба Сорок же долей энергии солнечных лучей, и еще восемь от атмосферы поглощаются поверхностью Земли, нагревая сушу и океан.
Рассеянная в атмосфере световая мощность (всего 48 долей) частично поглощается ею (~10 долей), а остальное распределяется между поверхностью Земли и космосом. Почему в космическое пространство уходит больше, чем попадает на поверхность (30 вверх, 8 долей вниз)? Ведь голубое небо, казалось бы, отдает свет изотропно, т. е. одинаково. Основную роль в этом процессе играют облака. Они могут быть непрозрачными, и, поэтому, отражают назад значительно больше света, чем пропускают вниз. С земли небольшие облака кажутся светлыми — они пропускают достаточно, но все же гораздо меньше, чем отдают наверх. А большие, грозовые тучи темны — почти весь падающий на них свет, многократно рассеявшись на капельках воды, уходит вверх. Молекулярное поглощение при этом очень незначительно, поэтому свет, исходящий из облаков, по спектру близок к белому, солнечному. Каждый объем облака, в пределах которого можно видеть, получает больше света сверху, а рассеивает одинаково и вверх, и вниз. Поэтому интенсивность диффузного света внутри облака спадает с уменьшением высоты. Внизу большого облака намного темнее, чем сверху.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.