Какви са моделите на разпределение на температурата на въздуха на Земята и от какво зависи?

Климатът е многогодишен характер, характерен за района. Можем ли да говорим за климата на цялата Земя като цяло, ако е студено в Петербург и е горещо в Сочи; Има ли наводнения в Индия и суши в Сахара? Всъщност, всъщност всичко зависи от това каква стойност придаваме на тези или други различия. Всъщност, строго погледнато, дори в двете съседни области на Санкт Петербург, температурата на въздуха е различна. Това обаче не ни пречи да кажем, че Петербург е студен град, а Сочи е топъл. Нека се опитаме да разберем какви са причините за разликата в температурата на въздуха на Земята.

Ясно е, че малките разлики в температурата в града нямат значение в сравнение с разликите между средната температура на градовете от различни климатични зони. По същия начин, като говорим за Земята като цяло, можем да пренебрегнем различията между неговите региони в сравнение с по-значимите разлики между тази и други планети на Слънчевата система. Затова е напълно разумно да се говори за глобалния климат на земното кълбо и неговите характеристики: температура, общо валежи, налягане и др.

Какви са моделите на разпределение на температурата на въздуха на Земята?

Има един общ и, освен това, единственият източник на енергия за цялата Земя - Слънцето. Имайте предвид, че сравнително наскоро, в края на миналия век, науката се придържа към други идеи. Смята се, че за Земята един много важен източник на топлина е неговата подземна повърхност и че само слънчевата енергия не е достатъчна за поддържане на благоприятна за живота температура.

Какви са моделите на разпределение на температурата на въздуха на Земята? Когато учените се научили да определят количествено енергийния поток на нашата планета, се оказа, че топлинният поток от вътрешността на Земята е само няколко десетки хилядни от входящата слънчева енергия и не оказва значителен ефект върху формирането на климата на планетата. Единственият важен източник на енергия за него е слънчевата радиация и затова е разумно първо да се говори за климата на Земята като цяло и едва след това да се разглеждат неговите отделни области като специални случаи.

Важни характеристики

Как се формира глобалният климат? Преди да се обърнем към разговор за това, трябва да отбележим, че се има предвид само дългосрочният режим на температура и валежи. Известно е, че климатът се характеризира не само с тези две количества. Има много други: атмосферно налягане, посока и скорост на вятъра и др.

Само онези характеристики на климата, които имат значително въздействие върху живите организми, имат сериозна екологична значимост: на първо място, растенията, като доставчици на основното количество биомаса. За тях най-важни са температурата, валежите и облачността.

Ролята на атмосферата в разпределението на температурата на въздуха на Земята също не може да бъде сведена до минимум. Неговият състав е от решаващо значение. Останалите характеристики на климата са важни от гледна точка на геофизиката, но що се отнася до екологията, те могат да бъдат пренебрегнати.

Зависимост от Слънцето

И така, какви физически процеси определят температурата на повърхността на Земята и повърхностния слой на въздуха? Кои са основни? И накрая, какви са моделите на разпределение на температурата на въздуха на Земята?

На първо място, ясно е, че температурата зависи от общото количество топлина от слънцето. През платформата, перпендикулярна на лъчите и разположена на средно разстояние до Земята, преминава енергиен поток от 1,37 kW / m². Тази стойност се нарича слънчева константа. Колко енергия идва за целия свят за секунда? Очевидно е, че той е равен на произведението на слънчевата константа от областта на земния диск.

Обаче не цялата тази енергия се абсорбира от земята. Част от нея се отразява от повърхността обратно в космоса. Тази енергия се нарича албедо. Неговата стойност зависи както от естеството на радиацията, така и от свойствата на самата повърхност и може да приеме стойности, вариращи от 0 (за абсолютно черно тяло, поглъщащо цялата енергия, инцидентна върху нея) до 1 (за абсолютно бяло, което отразява всичко).

Слънчево отражение и абсорбция

Средната албедо на цялата Земя като цяло трябва да зависи от това, колко от нейната повърхност е заета от вода, сняг, лед, гори, полета, пустини и т.н. С други думи, тя зависи от структурата на земната повърхност. За щастие, оборудването, монтирано на изкуствени спътници, ви позволява директно да измервате средното албедо на планетата, без да навлизате в тромави изчисления. Оказва се, че е 0.30. Това означава, че около 30% от слънчевата енергия, която идва на Земята, се отразява от него обратно в космоса, а 70% се абсорбира и отива да затопли повърхността.

Отначало отбелязваме, че по-голямата част от слънчевата енергия се отразява от горната граница на облаците, имащи албедо близо до 100%. Всеки, който лети самолет, знае колко ослепително изглеждат белите облаци. Следователно средната албедо на планетата значително зависи от това колко от нея е покрита с облаци.

Топлинно излъчване

Тъй като слънчевата радиация непрекъснато идва на Земята, става ясно, че има някакво отделяне на енергия от нея (в противен случай температурата на планетата постоянно ще се увеличава и, още повече, много бързо). Такова премахване наистина съществува и се осъществява с помощта на собствено топлинно излъчване.

Тъй като температурата на повърхността на планетата е много по-ниска от слънцето, нейното топлинно излъчване се появява в инфрачервения диапазон, не се вижда от очите. Общото количество енергия, излъчена от земната повърхност за единица време, се определя пропорционално на четвъртата мощност на нейната абсолютна температура. Очевидно е, че общата радиация на цялата ни планета ще бъде равна на тази стойност, умножена по площта на земната сфера.

Като се има предвид какви са моделите на разпределение на температурата на въздуха на Земята, можем да заключим, че глобалният климат на планетата е доста стабилен. Това е възможно само при условие, че потокът от слънчева радиация, погълнат от земята, е равен на топлинното излъчване на самата планета. Така се оказва най-простият модел на глобалния климат на планетата. От тук можете да получите стойността на така наречената радиационно-равновесна температура (-18 ° C). Би било така, ако повърхността на земята нямаше атмосфера. Откъде идва разликата между тази температура и реалността? Всичко е свързано с особеностите на взаимодействието на атмосферните газове с радиацията. Точно от това зависи и температурата на въздуха на Земята.