Довгохвильове випромінювання Земної поверхні та атмосфери

Величину потоку, який випромінюється від земної поверхні можна виміряти за допомогою рівняння Стефана-Больцмана.

В діапазоні температур, які спостерігаються на земній поверхні довжини хвиль від 4 до 20 мкм., а максимальна енергія припадають на довжини хвиль 10-12мкм.На відміну від сонячного випромінювання, випромінювання земної поверхні називають довгохвильовим випромінюванням. В середньому при температурі 15-18 градусів потік випромінювання земної поверхні дорівнює 0,4-0,5 кВт/ . Довгохвильове випромінювання земної поверхні в значній мірі поглинається атмосферою, а точніше її складовими. Атмосферне повітря нагрівається за допомогою турбулентного перемішування та конвективних потоків. Нагріта атмосфера так само як і земна поверхня випромінює довгохвильову радіацію. Потік випромінювання атмосфери можна визначити за допомогою рівняння Стефана-Больцмана. Відмінність буде полягати в тому що замість δ вводиться такий коефіцієнт () де:

е – парціальний тиск водяної пари, який утримується в атмосфері в момент розрахунку

А = 0,18

D = 0,25

с = 0,13

Довгохвильове випромінювання атмосфери частково розсіюється в навколишньому просторі, а інша частина потоку спрямовується до Земної поверхні і практично повністю нею засвоюється. Довгохвильове випромінювання засвоюється однаково як на суходолі так і на водній поверхні.Розглядають таку величину як ефективне випромінювання (Е), що дорівнює різниці довгохвильового випромінювання і часткового потоку

Величина Е завжди буде додатня.

=0,2-0,3 кВт/ .

λ = 8,5-12 мкм –не поглинають і не випромінюють енергію – вікно прозорості.Радіаційний баланс – це алгебраїчна сума усіх потоків довгохвильового і короткохвильового випромінювання, що надходить до земної поверхні та нею витрачається

В=(І sin h +і) (1 – A)-Е, де: І - пряма сонячна радіація на перпендикулярну до сонячних променів поверхню; h — висота Сонця; sin h пряма радіація на горизонтальну поверхню; і- розсіяна радіація; (I sin h + і) - сумарна радіація; А - альбедо; (I sin h + i) (1 - А) - поглинута радіація; E - ефективне випромінювання

11.Тропосфера (гр. tropos - поворот, зміна; гр. sphaira -куля) - це нижній шар атмосфери, що починається від земної поверхні. її тов­щина залежить від пори року, широти місця, а також циркуляції ат­мосфери: а) взимку вона менша; б) над полюсами вона менша, ніж над екватором у 2-3 рази; в) над областями підвищеного тиску вона більша, ніж над областями зниженого тиску. Характерною особливістю цієї сфери є зменшення температури повітря з висотою. В середньому на 6,5 градусів на км. висоти (і називається вертикальним градієнтом температури повітря. Розраховується за такою формулою.

де t_B,z_B - температура повітря на верхньому рівні та його висота; t_н, zн —температура повітря на нижньому piвні та його висота;

Тропосфера простягається від 8 км до 18 км. В полярних широтах 7-8 км, в помірних 11-12 км, на екваторі 17-18 км.

Зменшення температури повітря з висотою свідчить про радіа­ційний розподіл температури повітря. В цьому випадку градієнт те­мператури завжди позитивний.

У деяких випадках температура повітря, в основному в нижніх ша­рах тропосфери, збільшується з висотою. Такий хід температури нази­вається інверсійним ходом температури або температурною. Градієнт температури по­вітря має від'ємне значення.

В інших випадках температура повітря з висотою не змінюється, і такий хід температури з висотою називається ізотермічним, а яви­ще - ізотермією

Між тропосферою і стратосферою розташовується перехідний шар - тропопауза Товщина його - 1-2 км. Нижня межа цього шару - це рівень, з якого температура повітря збільшується з висотою або зменшується дуже повільно. Середнє (стандартне) значення температури повітря на цьому рівні становить -56,5°С. Під тропопаузою спостерігаються потоки повітря у вигляді вузьких течій з дуже великими значеннями швидкості - до 150-300 км/год, іноді досягають 500 км/год. Ці потоки називаються струминними течіями.