Какви су обрасци дистрибуције температуре ваздуха на Земљи и од чега зависи?

Клима је вишегодишњи временски образац типичан за ово подручје. Можемо ли говорити о клими цијеле Земље као цјелине, ако је хладно у Петерсбургу и вруће у Сочију; постоје поплаве у Индији и суше у сахари? Међутим, у ствари, све зависи од тога коју вредност придајемо овим или другим разликама. Заиста, строго говорећи, чак иу два сусједна округа Санкт Петербурга, температура зрака је различита. Међутим, то нас не спречава да кажемо да је Петерсбург хладан град, а Сочи топао град. Хајде да покушамо да откријемо који су разлози за разлику у температури ваздуха на Земљи.

Јасно је да мале разлике у температури у граду немају значај у поређењу са разликама између просечне температуре градова из различитих климатских зона. На исти начин, говорећи о Земљи као целини, можемо занемарити разлике између њених региона у поређењу са значајнијим разликама између ове и других планета Сунчевог система. Стога је сасвим разумно говорити о глобалној клими глобуса и његовим карактеристикама: температури, укупним падавинама, притиску итд.

Који су обрасци дистрибуције температуре ваздуха на Земљи?

Постоји заједнички и, штавише, једини извор енергије за целу Земљу - Сунце. Имајте на уму да се релативно недавно, крајем прошлог века, наука придржавала других идеја. Сматрало се да је за Земљу веома важан извор топлоте његова подземна површина и да само соларна енергија није довољна да одржи температуру која је погодна за живот.

Који су обрасци расподјеле температуре зрака на Земљи? Када су научници научили да квантификују проток енергије на нашој планети, испоставило се да је топлотни ток из унутрашњости Земље само неколико десетина хиљадитих од долазне соларне енергије и нема значајног утицаја на формирање климе планете. Једини значајан извор енергије за њега је сунчево зрачење, па је стога разумно прво говорити о клими Земље као целине, а тек онда њене појединачне области сматрати посебним случајевима.

Важне карактеристике

Како се формира глобална клима? Пре него што пређемо на разговор о томе, треба напоменути да се мисли само на дугорочни режим температуре и падавина. Познато је да климу карактеришу не само ове две количине. Постоје многи други: атмосферски притисак, правац и брзина ветра, итд.

Само оне карактеристике климе које имају значајан утицај на живе организме имају озбиљан еколошки значај: прије свега, биљке, као добављачи главне количине биомасе. За њих су најважније температуре, падавине и наоблаке.

Улога атмосфере у дистрибуцији температуре ваздуха на Земљи такође се не може минимизирати. Његов састав је пресудан. Преостале карактеристике климе су важне са становишта геофизике, али када се говори о екологији, оне се могу занемарити.

Зависност од Сунца

Дакле, какви физички процеси одређују температуру површине Земље и површинског слоја ваздуха? Који су главни? Коначно, који су обрасци дистрибуције температуре ваздуха на Земљи?

Пре свега, јасно је да температура зависи од укупног уноса топлоте од сунца. Кроз платформу, окомиту на зраке и лоцирану на просјечној удаљености од Земље, пролази енергија од 1,37 кВ / м². Ова вредност се назива соларна константа. Колико енергије долази на читаву планету у секунди? Очигледно, она је једнака производу соларне константе по површини Земљиног диска.

Међутим, земља не апсорбује сву ову енергију. Дио се рефлектира од површине натраг у вањски простор. Ова енергија се зове албедо. Његова вредност зависи и од природе радијације и од својстава саме површине и може имати вредности у распону од 0 (за апсолутно црно тело, које апсорбује сав енергетски инцидент) до 1 (за апсолутно белу, што одражава све).

Соларна рефлексија и апсорпција

Просјечни албедо цијеле Земље као цјелине требао би овисити о томе колико је њена површина заузета водом, снијегом, ледом, шумама, пољима, пустињама итд. Другим ријечима, то овиси о структури земљине површине. Срећом, опрема инсталирана на вештачким сателитима, омогућава вам да директно измерите просечан албедо планете, без улажења у незграпне прорачуне. Испада да је 0.30. То значи да се око 30% сунчеве енергије која долази на Земљу рефлектује од ње назад у свемир, а 70% се апсорбује и одлази да загреје површину.

Приметно је да се већина сунчеве енергије рефлектује од горње границе облака који имају албедо близу 100%. Свако ко је летио авионом зна како блистави бели облаци изгледају одозго. Дакле, просечан албедо планете значајно зависи од тога колико је покривено облацима.

Топлинско зрачење

Пошто Сунчево зрачење стално долази на Земљу, постаје јасно да постоји нека врста уклањања енергије из ње (иначе би се температура планете стално повећавала и, штавише, врло брзо). Такво уклањање заиста постоји и спроводи се путем сопственог топлотног зрачења.

Будући да је температура површине планете много нижа од Сунца, њено топлотно зрачење се дешава у инфрацрвеном опсегу, што није видљиво очима. Укупна количина енергије која се емитује са Земљине површине по јединици времена одређује се пропорционално четвртој снази њене апсолутне температуре. Очигледно је да ће укупна радијација читаве наше планете бити једнака тој вредности помноженој са површином земљине сфере.

С обзиром на то какви су обрасци дистрибуције температуре ваздуха на Земљи, можемо закључити да је глобална клима планете прилично стабилна. То је могуће само под условом да је флукс сунчевог зрачења апсорбован од земље једнак топлинском зрачењу саме планете. Тако испада најједноставнији модел глобалне климе планете. Одавде можете добити вредност такозване температуре равнотеже зрачења (-18 ° Ц). Било би овако да површина Земље није имала атмосферу. Одакле долази разлика између ове температуре и стварног? Све се ради о карактеристикама интеракције атмосферских гасова са зрачењем. Од тога тачно зависи температура ваздуха на Земљи.