Шпаргалка: Физическая география
Планетарное
альбедо Земли оценивается в 35-40%; по-видимому, оно ближе к 35%. Основную
часть планетарного альбедо Земли составляет отражение солнечной радиации
облаками.
11. Явления, связанные с
рассеянием радиации
Голубой
цвет неба — это цвет самого воздуха, обусловленный рассеянием в нем солнечных
лучей. С высотой, по мере уменьшения плотности воздуха, т. е. количества
рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее и переходит в густо-синий, а в
стратосфере — в черно-фиолетовый.
Чем
больше в воздухе помутняющих примесей более крупных размеров, чем молекулы
воздуха, тем больше доля длинноволновых лучей в спектре солнечной радиации и
тем белесоватее становится окраска небесного свода. Рассеяние меняет окраску прямого
солнечного света. Солнечный диск кажется тем желтее, чем ближе он к горизонту,
т. е. чем длиннее путь лучей через атмосферу и чем больше рассеяние.
Рассеяние
солнечной радиации в атмосфере обусловливает рассеянный свет в дневное время. В
отсутствии атмосферы на Земле было бы светло только там, куда попадали бы
прямые солнечные лучи или солнечные лучи, отраженные земной поверхностью и
предметами на ней.
После
захода солнца вечером темнота наступает не сразу. Небо, особенно в той части
горизонта, где зашло солнце, остается светлым и посылает к земной поверхности
рассеянную радиацию с постепенно убывающей интенсивностью - сумерки. Причиной
его является освещение солнцем, находящимся под горизонтом, высоких слоев
атмосферы.
Так
называемые астрономические сумерки продолжаются вечером до тех пор, пока
солнце не зайдет под горизонт на 18°; к этому моменту становится настолько
темно, что различимы самые слабые звезды. Утренние сумерки начинаются с
момента, когда солнце имеет такое же положение под горизонтом. Первая, часть
вечерних или последняя часть утренних астрономических сумерек, когда солнце
находится под горизонтом не ниже 8°, носит название гражданских
сумерек.
Продолжительность астрономических сумерек меняется в
зависимости от широты и от времени года. В средних широтах она от полутора до
двух часов, в тропиках меньше, на экваторе немногим дольше одного часа.
В
высоких широтах летом солнце может не опускаться под горизонт вовсе или
опускаться очень неглубоко. Если солнце опускается под горизонт менее чем на
18°, то полной темноты вообще не наступает и вечерние сумерки сливаются с
утренними. Это явление называют белыми ночами.
Сумерки
сопровождаются красивыми, иногда очень эффектными изменениями окраски небесного
свода в стороне солнца. Эти изменения начинаются еще до захода или продолжаются
после восхода солнца. Они имеют довольно закономерный характер и носят название
зари. Характерные цвета зари — пурпурный и желтый; но интенсивность и
разнообразие цветовых оттенков зари меняются в широких пределах в зависимости
от содержания аэрозольных примесей в воздухе. Разнообразны и тона освещения
облаков в сумерках.
В части
небосвода, противоположной солнцу, наблюдаются явления противозари, также
со сменой цветовых тонов, с преобладанием пурпурных и пурпурно-фиолетовых.
После захода солнца в этой части небосвода появляется тень Земли: все более
растущий в высоту и в стороны серовато-голубой сегмент.
Явления
зари объясняются рассеянием света мельчайшими частицами атмосферных аэрозолей и
дифракцией света на более крупных частицах.
12.
Радиационный баланс земной поверхности
Разность
между поглощенной радиацией и эффективным излучением называют радиационным
балансом земной поверхности. Другое ее название — остаточная радиация.
Радиационный
баланс переходит от ночных, отрицательных значений к дневным, положительным
после восхода солнца при высоте его 10—15°. От положительных значений к
отрицательным он переходит перед заходом солнца при той же его высоте над
горизонтом. При наличии снежного покрова радиационный баланс переходит к
положительным значениям только при высоте солнца около 20—25°, так как при
большом альбедо снега поглощение им суммарной радиации мало. Днем радиационный
баланс растет с увеличением высоты солнца и убывает с ее уменьшением. В ночные
часы, когда суммарная радиация отсутствует, отрицательный радиационный баланс
равен эффективному излучению и потому меняется в течение ночи мало, если только
условия облачности остаются одинаковыми.Средние полуденные значения
радиационного баланса в Ленинграде летом при облачности менее 7/10 покрытия
неба — около 0,7—0,8 кал/см2 мин. При облачности от 7/10 до полной наблюдаются
и очень высокие (до 1,0 кал/см2 мин), и очень низкие (до 0,1 кал/см2 мин)
значения.
13. Излучение
в мировое пространство
Излучение
нижних слоев атмосферы поглощается в вышележащих ее слоях. Но, по мере удаления
от земной поверхности, содержание водяного пара, основного поглотителя
радиации, уменьшается, и нужен все более толстый слой воздуха, чтобы поглотить
излучение, поступающее от нижележащих слоев. Начиная с некоторой высоты
водяного пара вообще недостаточно для того, чтобы поглотить все излучение,
идущее снизу, и из этих верхних слоев часть атмосферного излучения будет
уходить в мировое пространство. Подсчеты показывают, что наиболее сильно
излучающие в пространство слои атмосферы лежат на высотах 6—10
км.Длинноволновое излучение земной поверхности и атмосферы, уходящее в космос,
называется уходящей радиацией. Оно составляет около 65 единиц, если за 100
единиц принять приток солнечной радиации в атмосферу. Вместе с отраженной и
рассеянной коротковолновой солнечной радиацией, выходящей за пределы атмосферы
в количестве около 35 единиц (см. в параграфе 17 о планетарном альбедо Земли),
эта уходящая радиация компенсирует приток солнечной радиации к Земле. Таким
образом, Земля вместе с атмосферой теряет столько же радиации, сколько и
получает, т. е. находится в состоянии лучистого (радиационного) равновесия.
14. Географическое
распределение радиационного баланса и суммарной радиации
Итак,
рассмотрим распределение годовых и месячных количеств (сумм) суммарной радиации
по Земному шару. Мы видим, что оно не вполне зонально: изолинии (т. е. линии
равных величин) радиации на картах не совпадают с широтными кругами. Отклонения
эти объясняются тем, что на распределение радиации по Земному шару оказывают
влияние прозрачность атмосферы и облачность.
Годовые
количества суммарной радиации составляют в тропических и субтропических широтах
свыше 140 ккал/см2. Они особенно велики в малооблачных субтропических пустынях,
а в северной Африке достигают 200—220 ккал/см2. Зато над приэкваториальными
лесными областями с их большой облачностью (над бассейнами Амазонки и Конго,
над Индонезией) они снижены до 100—120 ккал/см2. К более высоким широтам обоих
полушарий годовые количества суммарной радиации убывают, достигая под 60°
широты 60—80 ккал/см2. Но затем они снова растут — мало в северном полушарии,
но весьма значительно над малооблачной и снежной Антарктидой, где в глубине
материка они достигают 120—130 ккал/см2, т. е. величин, близких к тропическим и
превышающих экваториальные.
Над
океанами суммы радиации ниже, чем над сушей.
В
декабре наибольшие суммы радиации, до 20— 22 ккал/см2 и даже выше, в пустынях
южного полушария. Но в облачных районах у экватора они снижены до 8— 12
ккал/см2. В зимнем северном полушарии радиация быстро убывает на север; к
северу от 50-й параллели она менее 2 ккал/см2 и несколько севернее полярного
круга равна нулю. В летнем южном полушарии она убывает к югу до 10 ккал/см2 и
ниже в широтах 50—60°. Но затем она растет — до 20 ккал/см2 у берегов
Антарктиды и свыше 30 ккал/см2 внутри Антарктиды, где она, таким образом,
больше, чем летом в тропиках.
В
июненаивысшие суммы радиации, свыше 22 ккал/см2, над северо-восточной Африкой,
Аравией, Иранским нагорьем. До 20 ккал/см2 и выше они в Средней Азии;
значительно меньше, до 14 ккал/см2, в тропических частях материков южного
полушария. В облачных приэкваториальных областях они, как и в декабре, снижены
до 8—12 ккал/см2. В летнем северном полушарии суммы радиации убывают от
субтропиков к северу медленно, а севернее 50° с. ш. возрастают, достигая 20
ккал/см2 и более в Арктическом бассейне. В зимнем южном полушарии они быстро
убывают к югу, до нуля за южным полярным кругом.
Не вся
суммарная радиация поглощается земной поверхностью. В какой-то части она
отражается. Путем отражения теряется в общем от 5 до 20% суммарной радиации. В
пустынях и особенно в областях со снежным и ледяным покровом потеря путем
отражения больше.
Географическое
распределение радиационного баланса
Как
известно, радиационный баланс является разностью между суммарной радиацией и
эффективным излучением. Поэтому вначале мы кратко рассмотрим географическое
распределение эффективного излучения.
Эффективное
излучение земной поверхности распределяется по Земному шару более равномерно,
чем суммарная радиация. Дело в том, что с ростом температуры земной
поверхности, т. е. с переходом к более низким широтам, растет собственное
излучение земной поверхности; но одновременно растет и встречное излучение
вследствие большего влагосодержания воздуха и более высокой его температуры.
Поэтому изменения эффективного излучения с широтой не слишком велики.
Вблизи
экватора, при большой влажности и облачности, эффективное излучение около 30
ккал/см2 в год на суше, как и на море. В направлении к высоким широтам оно
растет, достигая под 60-й параллелью примерно 40—50 ккал/см2 в год над
океанами. На суше оно больше, особенно в сухих, малооблачных и жарких
тропических пустынях, где достигает 80 ккал/см2 в год.
Радиационный
баланс земной поверхности за год положителен для всех мест Земли, кроме ледяных
плато Гренландии и Антарктиды. Это значит, что годовой приток поглощенной
радиации больше, чем эффективное излучение за то же время. Но это вовсе не
означает, что земная поверхность год от года становится все теплее. Дело в том,
что избыток поглощенной радиации над излучением уравновешивается передачей
тепла от земной поверхности в воздух путем теплопроводности и при фазовых
преобразованиях воды (при испарении с земной поверхности и последующей
конденсации в атмосфере). Таким образом, хотя для земной поверхности не
существует равновесия в получении и отдаче радиации, но существует тепловое
равновесие: приток тепла к земной поверхности как радиационными, так и
нерадиационными путями равен его отдаче теми же способами.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 |