Тепловой режим атмосферы

Приход и расход тепла. Наряду с приходом тепла от Солнца на Землю наблюдается и его расход в виде излучения. Около 43% солнечной энергии поступает обратно в мировое пространство вследствие отражения и рассеяния, и только 57% используется поверхностью Земли и атмосферой. Из этих 57% солнечной энер­гии 14% поглощается атмосферой непосредственно, а 43% дохо­дит до поверхности Земли в виде прямого солнечного (27%) и рас­сеянного (16%) света.

Единица площади поверхности в единицу времени получает не­которое количество тепла и в то же время какое-то количество те­ряет. Разность между приходом тепла и его расходом составляет приходо-расходный баланс тепла. Приход минус расход тепла ра­вен балансу тепла. Если приход больше расхода, то приходо-рас­ходный баланс больше нуля, т. е. положительный, при этом тем­пература повышается. Если баланс равен нулю, температура не изменяется, а если баланс тепла меньше нуля,— понижается.

Атмосферный воздух непосредственно солнечными лучами нагревается мало, так как поглощение солнечной радиации в атмосфере незначительно. Основным источником нагревания для атмосферного воздуха является земная поверхность. Днем, когда инсоляция преобладает над излучением, земная поверхность нагревается, становится значительно теплее возду­ха, и тепло начинает передаваться от почвы воздуху. В ночные часы почва теряет тепло за счет излучения и ста­новится холоднее воздуха. Тогда воздух тоже начинает охлаж­даться, отдавая тепло почве.

Передача тепла от почвы воздуху может происходить раз­лично:

Путем молекулярной теплопроводности.

Посредством тепловой конвекции. Тепловая конвекция является важным фактором передачи тепла от почвы в воздух. Конвекцией называется перенос отдельных объемов воздуха по вертикальному направлению.

Посредством турбулентности. Турбулентностью называют беспорядочное движение отдельных небольших струй воздуха внутри общего воздушного течения. Турбулентность обусловлена большой подвижностью среды. В результате турбулентности происходит перемешивание воздуха и теплообмен в вертикальном направлении.

Путем лучеиспускания. Длинноволновое излучение почвы поглощается нижними слоями воздуха, которые в свою очередь излучают и нагревают соседние, таким образом идет нагревание все более высоких слоев.

Большое значение имеет перенос тепла в скрытом виде вместе с водяным паром, поступающим в атмосферу вследствие испарения. При конденсации водяного пара эта
скрытая теплота освобождается и идет на нагревание воздуха.

Тепло или холод может переноситься воздушными течениями в горизонтальном направлении из одного места в другое. Такие процессы носят название адвективных.

Одним из основных факторов, влияющих на температуру воздуха, является характер подстилающей поверхности. Наиболее резко отличаются друг от друга поверхности суши и воды. Их нагревание и охлаждение происходят по-разному.

При одном и том же притоке тепла по­верхность суши оказывается теплее поверхности воды и, наобо­рот, при одном и том же излучении поверхность воды оказы­вается теплее, чем поверхность суши.

Твердая подстилающая поверхность отдает воздуху сразу значительное количество теп­ла; вода большую часть тепла отдает более глубоким слоям и лишь незначительное его количество отдает воздуху. Поэтому в летнее время года и в остальные сезоны днем воздух над су­шей оказывается значительно теплее, чем над водной поверх­ностью. Зато ночью и зимой, когда подстилающая поверхность охлаждается путем излучения, поверхность суши, не имеющая большого запаса тепла, значительно охлаждается и охлаждает воздух прилежащих слоев.