Планета Земля и ее атмосфера. Земля как планета. Форма и размеры. Гравитационное поле. Магнитное поле., страница 21

У нас осталось 65 процентов начального потока солнечной энергии, перешедшей в тепло: 3 доли дал озон, 4 - пары воды верхней тропосферы, 10 - поглотились в основной толще атмосферы и, наконец, 48 долей перешли в тепло в почве и в водах океана. Все эти 65 долей в конечном итоге перешли в тепло и излучаются в космос тепловой радиацией.

Но весь спектр теплового излучения Земли, а он вместе с солнечным изображен на рисунке о котором мы говорили, приходится на область поглощения паров воды и углекислого газа. Поэтому световая мощность, перешедшая у земной поверхности в тепловую, не может высвободиться сразу. Очень похоже на ситуацию внутри облака – только теперь световой поток инфракрасный, глазу невидимый, и распространяется не вниз, а вверх. Так же, как на Солнце, излучение диффундирует во внешние слои, пока не дойдет до высоты, на которой поглощающих газов (в данном случае, паров воды) настолько мало, что они уже не могут существенно задержать свет и переизлучить его.

Эта высота и определяет радиационную поверхность нашей планеты, в физическом отношении аналогичную той сфере, которую мы называем поверхностью Солнца (фотосферой). Она лежит в верхней части тропосферы. Такого радиуса казалась бы наша планета наблюдателю, разглядывающему ее через инфракрасные очки.

Механизм прогрева земной поверхности и нижней атмосферы называют парниковым эффектом. Действительно, похоже. В парнике солнечные лучи тоже легко проникают через прозрачное покрытие, нагревают почву, а тепло сразу уйти не может.

Все эти цифры теплового баланса представляют собой средние значения для всей Земли целиком, безотносительно к географической широте. От времени года они почти не зависят. Их совсем не просто вычислять, а точность, с которой они сейчас известны, очень невелика. Ведь и само альбедо Земли, в этой схеме принятое равным 35%, по последним измерениям из космоса существенно меньше, только 28%. Но такой тепловой баланс уверенно объясняет, почему наша атмосфера похожа на слоеный температурный пирог и почему среднегодовая температура заметно выше равновесной радиационной температуры Земли.

Приложение 2. Облака.

Облака — скопления взвешенных в воздухе продуктов атмосферной конденсации (капель воды, кристаллов льда). В некоторых формах облаков эти продукты укрупняются и выпадают в виде осадков (морось, дождь, град, снег). Содержание капельной, жидкой и кристаллической воды в облаке колеблется от долей грамма до нескольких граммов на 1 м3 облачной массы. В то же время в облаке в виде водяного пара содержится в несколько раз больше воды. Облачный покров резко усложняет условия освещения и служит причиной возникновения ряда оптических явлений.

В основу международной классификации облаков положен морфологический принцип. Различают десять основных форм (родов) облаков, которые, в свою очередь, подразделяются на ряд видов и разновидностей. С помощью «Атласа облаков» по формам и количеству облаков и общему виду неба можно судить о стадии развития облачных систем, их свойствах и будущей погоде, а так же о местном альбедо земной поверхности.

Основные отличительные признаки при определении формы облаков — их внешний вид и структура. Облака могут быть расположены в виде отдельных изолированных масс или сплошного покрова, их строение различное (однородное, волокнистое и др.), а нижняя поверхность — ровная или расчлененная (и даже изорванная). Кроме того, облака бывают плотными непрозрачными либо тонкими, сквозь которые просвечивают голубое небо, Луна, Солнце.

Классификация облаков по ярусам. В зависимости от высоты нижней границы облаков их относят к одному из трех ярусов — верхнему, среднему или нижнему. Облака верхнего яруса (выше 6 км) — перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые — состоят из ледяных кристалликов; перламутровые облака образуются на высотах 22…30 км; серебристые — на высотах 75…92 км. Облака среднего яруса (от 2 до 6 км) — высококучевые, высокослоистые. Облака нижнего яруса (ниже 2 км) — слоисто-кучевые, слоистые, слоисто-дождевые. Особо выделяют облака вертикального развития — отдельные облачные массы, простирающиеся по вертикали вверх. Их основание обычно находится в нижнем ярусе, а вершина может достигать среднего пли даже верхнего яруса. Облака вертикального развития — кучевые, кучево-дождевые.