www.wikidata.uk-ua.nina.az

Тепловий баланс Землі баланс енергії процесів теплопередачі і випромінювання в атмосфері та на поверхні Землі Основний п

Тепловий баланс Землі

Тепловий баланс Землі — баланс енергії процесів теплопередачі і випромінювання в атмосфері та на поверхні Землі. Основний приплив енергії в систему атмосфера -Земля забезпечується випроміненням Сонця в спектральному діапазоні від 0,1 до 4 мкм. Густина потоку енергії від Сонця на відстані 1 астрономічної одиниці дорівнює близько 1367 Вт/м ² (сонячна постійна). За даними за 2000-2004 роки усереднений за часом і по поверхні Землі цей потік становить 341 Вт/м², або 1,74×10 17 Вт в розрахунку на повну поверхню Землі.

Тепловий баланс Землі

Складові теплового балансу

Основний приплив енергії до Землі забезпечується сонячним випромінюванням і становить близько 341 Вт/м² в середньому по всій поверхні планети. Внутрішні джерела тепла (радіоактивний розпад, стратифікація по щільності) у порівнянні з цією цифрою незначні (близько 0,08 Вт/м²) .

З 341 Вт/м² сонячного випромінювання, що потрапляє на Землю, приблизно 30% (102 Вт/м²) відразу ж відбивається від поверхні Землі (23 Вт/м²) і хмар (79 Вт/м²), а 239 Вт/м² в сумі поглинається атмосферою (78 Вт/м²) і поверхнею Землі (161 Вт/м²) . Поглинання в атмосфері зумовлено, в основному, хмарами і аерозолями .

З 161 Вт/м² поглинається поверхнею Землі енергії 40 Вт/м² повертається в космічний простір у вигляді теплового випромінювання діапазону 3-45 мкм, ще 97 Вт/м² передаються атмосфері за рахунок різних теплових процесів (80 Вт/м² - випаровування води, 17 Вт/м² - конвективний теплообмін). Крім того, близько 356 Вт/м² випромінювання Землі поглинається атмосферою, з яких 333 Вт/м² повертається у вигляді зворотного випромінювання атмосфери. Таким чином, повне теплове випромінювання поверхні Землі становить 396 Вт/м² (356 + 40), що відповідає середній температурі 288 К (15 °С) .

Атмосфера випромінює в космічний простір 199 Вт/м², в тому числі 78 Вт/м², отримані від випромінення Сонця, 97 Вт/м², отримані від поверхні Землі, і різницю між випромінюванням поверхні, що поглинається атмосферою, і зворотним випроміненням атмосфери обсягом 23 Вт/м² .

Внутрішнє тепло Землі

Внутрішні джерела тепла Землі менш значні за потужністю, ніж зовнішні. Вважається, що основними джерелами є: розпад довгоживучих радіоактивних ізотопів (уран-235 і уран-238, торій-232, калій-40), гравітаційна диференціація речовини, припливне тертя, метаморфізм, фазові переходи.

Середня густина теплового потоку по земній кулі становить 87 ± 2 мВт/м² або (4,42 ± 0,10)×10 13 Вт в цілому по Землі , тобто приблизно в 5000 разів менше, ніж середня сонячна радіація. В океанських районах цей показник становить у середньому 101 ± 2 мВт/м², в континентальних - 65 ± 2 мВт/м². У глибоководних океанічних жолобах вона змінюється в межах 28-65 мВт/м², на континентальних щитах - 29-49 мВт/м², в областях геосинкліналей і серединно-океанічних хребтах може досягати 100-300 мВт/м² і більше . Близько 60% теплового потоку (2,75×10 13 Вт) припадає на внутрішні джерела тепла, інші 40% зумовлені охолодженням планети.

Відповідно до вимірів нейтринного потоку з надр Землі, на радіоактивний розпад припадає 24 ТВт (2,4×10 13 Вт) внутрішнього тепла .

Природний парниковий ефект

Основні атмосферні гази (кисень та азот) прозорі для вхідного сонячного світла, але також прозорі для вихідного теплового (інфрачервоного) випромінення. Однак водяна пара, вуглекислий газ, метан та інші слідові гази — непрозорі для багатьох довжин хвиль теплового випромінення. Поверхня Землі випромінює чистий еквівалент 17-и відсотків отриманої сонячної енергії у вигляді теплового інфрачервоного випромінювання. Однак кількість, яка безпосередньо йде в космос, становить лише близько 12 відсотків одержаної сонячної енергії. Частина, що залишилася — складова від 5 до 6 відсотків, поглинається атмосферою — молекулами парникових газів.

Коли молекули парникових газів поглинають теплову інфрачервону енергію, їх температура підвищується. Потім ці гази випромінюють збільшену кількість теплової інфрачервоної енергії в усіх напрямках. Тепло, що випромінюється вгору, продовжує зустрічатися з молекулами парникових газів; ці молекули також поглинають тепло, і їх температура підвищується, а кількість тепла, яке вони випромінюють, збільшується. Атмосфера стає тоншою з підйомом, тож приблизно на висоті 5-6 км, концентрація парникових газів в вищерозміщених шарах атмосфери настільки мала, що тепло може йти до космосу.

Оскільки молекули парникових газів випромінюють інфрачервону енергію в усіх напрямках, деякі з них поширюють її донизу і зрештою, вона повертається на поверхню Землі, де поглинається. Таким чином, температура поверхні Землі стає вищою, ніж якби вона нагрівалася тільки прямим сонячним випроміненням. Таке додаткове опалення і є природним парниковим ефектом. Це ніби якби Земля була покрита ковдрою, яка дозволяє проникати високочастотному випроміненню (сонячного світла), але уповільнює швидкість, з якою проходить низькочастотна інфрачервона промениста енергія, котру випромінює Земля.

Атмосферні гази поглинають енергію лише деяких довжин хвиль, але прозорі для інших. Картини поглинання водяної пари (сині піки) і вуглекислого газу (рожеві піки) перекриваються на деяких довжинах хвиль. Вуглекислий газ не є таким дужим парниковим газом, як водяна пара, але він поглинає енергію з довжиною хвилі (12-15 мікрометрів) на що не здатна водяна пара, частково закриваючи «вікно», крізь яке тепло, що випромінюється поверхнею, зазвичай виходить в космос. (Ілюстрація НАСА, Роберт Роде)

Див. також

Література

  • Кондратьев К.Я. Радиационные факторы современных измерений глобального климата. - Л., 1980.
  • Кондратьев К.Я., Биненко В.И. Влияние облачности на радиацию и климатю - Л. - 1984; Климатология Л. - 1989.

Посилання

  • . — oceanworld.tamu.edu.
  • . — miskolczi.webs.com.
  • Carol A. Stein Heat Flow of the Earth[недоступне посилання з травня 2019], AGU Handbook of Phisical Constants, edited by T.J. Ahrens, Am. Geophys Un., Washington, D.C., 1994.

Примітки

  1. ↑ Kevin E. Trenberth, John T. Fasullo, and Jeffrey Kiehl, March 2009: Earth’s global energy budget [ 25 березня 2012 у Wayback Machine.]. — Bulletin of the American Meteorological Society, 90, 311–323.
  2. ↑ Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
  3. Центральний перетин земної кулі ( S = π R²), на який припадає тепловий потік від Сонця, в 4 рази менше площі поверхні (S = 4π R²), звідки середній тепловий потік на одиницю поверхні землі в 4 рази менше сонячної постійної: 341 Вт/м² ≈ 1367/4
  4. ↑ Геотермия [ 31 липня 2013 у Wayback Machine.] — Горная энциклопедия
  5. ↑ Pollack, H. N., S. J. Hurter, and J. R. Johnson (1993), , Rev. Geophys., 31(3), 267-280.
  6. Van Schmus W.R. Natural radioactivity of the crust and mantle, AGU Handbook of Phisical Constants, edited by T.J. Ahrens, Am. Geophys Un., Washington, D.C., 1994.
  7. Ядерный распад дает половину тепла Земли [ 27 липня 2014 у Wayback Machine.] — infox.ru, 18.07.2011.
  8. ↑ . earthobservatory.nasa.gov (англ.). 14 січня 2009. Архів оригіналу за 24 січня 2021. Процитовано 11 січня 2021. 
  9. . earthobservatory.nasa.gov (англ.). 14 січня 2009. Архів оригіналу за 10 квітня 2020. Процитовано 11 січня 2021. 
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Teplovij balans Zemli balans energiyi procesiv teploperedachi i viprominyuvannya v atmosferi ta na poverhni Zemli Osnovnij pripliv energiyi v sistemu atmosfera Zemlya zabezpechuyetsya viprominennyam Soncya v spektralnomu diapazoni vid 0 1 do 4 mkm Gustina potoku energiyi vid Soncya na vidstani 1 astronomichnoyi odinici dorivnyuye blizko 1367 Vt m sonyachna postijna Za danimi za 2000 2004 roki 1 userednenij za chasom i po poverhni Zemli cej potik stanovit 341 Vt m 2 3 abo 1 74 10 17 Vt v rozrahunku na povnu poverhnyu Zemli Teplovij balans Zemli 1 Zmist 1 Skladovi teplovogo balansu 2 Vnutrishnye teplo Zemli 3 Prirodnij parnikovij efekt 4 Div takozh 5 Literatura 6 Posilannya 7 PrimitkiSkladovi teplovogo balansu RedaguvatiOsnovnij pripliv energiyi do Zemli zabezpechuyetsya sonyachnim viprominyuvannyam i stanovit blizko 341 Vt m v serednomu po vsij poverhni planeti Vnutrishni dzherela tepla radioaktivnij rozpad stratifikaciya po shilnosti u porivnyanni z ciyeyu cifroyu neznachni blizko 0 08 Vt m 2 Z 341 Vt m sonyachnogo viprominyuvannya sho potraplyaye na Zemlyu priblizno 30 102 Vt m vidrazu zh vidbivayetsya vid poverhni Zemli 23 Vt m i hmar 79 Vt m a 239 Vt m v sumi poglinayetsya atmosferoyu 78 Vt m i poverhneyu Zemli 161 Vt m 1 Poglinannya v atmosferi zumovleno v osnovnomu hmarami i aerozolyami 2 Z 161 Vt m poglinayetsya poverhneyu Zemli energiyi 40 Vt m povertayetsya v kosmichnij prostir u viglyadi teplovogo viprominyuvannya diapazonu 3 45 mkm she 97 Vt m peredayutsya atmosferi za rahunok riznih teplovih procesiv 80 Vt m viparovuvannya vodi 17 Vt m konvektivnij teploobmin Krim togo blizko 356 Vt m viprominyuvannya Zemli poglinayetsya atmosferoyu z yakih 333 Vt m povertayetsya u viglyadi zvorotnogo viprominyuvannya atmosferi Takim chinom povne teplove viprominyuvannya poverhni Zemli stanovit 396 Vt m 356 40 sho vidpovidaye serednij temperaturi 288 K 15 S 1 2 Atmosfera viprominyuye v kosmichnij prostir 199 Vt m v tomu chisli 78 Vt m otrimani vid viprominennya Soncya 97 Vt m otrimani vid poverhni Zemli i riznicyu mizh viprominyuvannyam poverhni sho poglinayetsya atmosferoyu i zvorotnim viprominennyam atmosferi obsyagom 23 Vt m 1 Vnutrishnye teplo Zemli RedaguvatiVnutrishni dzherela tepla Zemli mensh znachni za potuzhnistyu nizh zovnishni Vvazhayetsya sho osnovnimi dzherelami ye rozpad dovgozhivuchih radioaktivnih izotopiv uran 235 i uran 238 torij 232 kalij 40 gravitacijna diferenciaciya rechovini priplivne tertya metamorfizm fazovi perehodi 4 Serednya gustina teplovogo potoku po zemnij kuli stanovit 87 2 mVt m abo 4 42 0 10 10 13 Vt v cilomu po Zemli 5 tobto priblizno v 5000 raziv menshe nizh serednya sonyachna radiaciya V okeanskih rajonah cej pokaznik stanovit u serednomu 101 2 mVt m v kontinentalnih 65 2 mVt m 5 U glibokovodnih okeanichnih zholobah vona zminyuyetsya v mezhah 28 65 mVt m na kontinentalnih shitah 29 49 mVt m v oblastyah geosinklinalej i seredinno okeanichnih hrebtah mozhe dosyagati 100 300 mVt m i bilshe 4 Blizko 60 teplovogo potoku 2 75 10 13 Vt pripadaye na vnutrishni dzherela tepla 6 inshi 40 zumovleni oholodzhennyam planeti Vidpovidno do vimiriv nejtrinnogo potoku z nadr Zemli na radioaktivnij rozpad pripadaye 24 TVt 2 4 10 13 Vt vnutrishnogo tepla 7 Prirodnij parnikovij efekt RedaguvatiOsnovni atmosferni gazi kisen ta azot prozori dlya vhidnogo sonyachnogo svitla ale takozh prozori dlya vihidnogo teplovogo infrachervonogo viprominennya Odnak vodyana para vuglekislij gaz metan ta inshi slidovi gazi neprozori dlya bagatoh dovzhin hvil teplovogo viprominennya Poverhnya Zemli viprominyuye chistij ekvivalent 17 i vidsotkiv otrimanoyi sonyachnoyi energiyi u viglyadi teplovogo infrachervonogo viprominyuvannya Odnak kilkist yaka bezposeredno jde v kosmos stanovit lishe blizko 12 vidsotkiv oderzhanoyi sonyachnoyi energiyi Chastina sho zalishilasya skladova vid 5 do 6 vidsotkiv poglinayetsya atmosferoyu molekulami parnikovih gaziv 8 Koli molekuli parnikovih gaziv poglinayut teplovu infrachervonu energiyu yih temperatura pidvishuyetsya Potim ci gazi viprominyuyut zbilshenu kilkist teplovoyi infrachervonoyi energiyi v usih napryamkah Teplo sho viprominyuyetsya vgoru prodovzhuye zustrichatisya z molekulami parnikovih gaziv ci molekuli takozh poglinayut teplo i yih temperatura pidvishuyetsya a kilkist tepla yake voni viprominyuyut zbilshuyetsya Atmosfera staye tonshoyu z pidjomom tozh priblizno na visoti 5 6 km koncentraciya parnikovih gaziv v visherozmishenih sharah atmosferi nastilki mala sho teplo mozhe jti do kosmosu 8 Oskilki molekuli parnikovih gaziv viprominyuyut infrachervonu energiyu v usih napryamkah deyaki z nih poshiryuyut yiyi donizu i zreshtoyu vona povertayetsya na poverhnyu Zemli de poglinayetsya Takim chinom temperatura poverhni Zemli staye vishoyu nizh yakbi vona nagrivalasya tilki pryamim sonyachnim viprominennyam Take dodatkove opalennya i ye prirodnim parnikovim efektom Ce nibi yakbi Zemlya bula pokrita kovdroyu yaka dozvolyaye pronikati visokochastotnomu viprominennyu sonyachnogo svitla ale upovilnyuye shvidkist z yakoyu prohodit nizkochastotna infrachervona promenista energiya kotru viprominyuye Zemlya Atmosferni gazi poglinayut energiyu lishe deyakih dovzhin hvil ale prozori dlya inshih Kartini poglinannya vodyanoyi pari sini piki i vuglekislogo gazu rozhevi piki perekrivayutsya na deyakih dovzhinah hvil Vuglekislij gaz ne ye takim duzhim parnikovim gazom yak vodyana para ale vin poglinaye energiyu z dovzhinoyu hvili 12 15 mikrometriv na sho ne zdatna vodyana para chastkovo zakrivayuchi vikno kriz yake teplo sho viprominyuyetsya poverhneyu zazvichaj vihodit v kosmos Ilyustraciya NASA Robert Rode 9 Div takozh RedaguvatiSonyachna postijna Teplovij balans zemnoyi poverhni Teplova inerciya Vnutrishnij teplovij balans Zemli Radiogenna teplogeneraciyaLiteratura RedaguvatiKondratev K Ya Radiacionnye faktory sovremennyh izmerenij globalnogo klimata L 1980 Kondratev K Ya Binenko V I Vliyanie oblachnosti na radiaciyu i klimatyu L 1984 Klimatologiya L 1989 Posilannya RedaguvatiBalans teplovij Slovnik dovidnik z ekologiyi navch metod posib uklad O G Lanovenko O O Ostapishina Herson PP Vishemirskij V S 2013 S 15 J T Kiehl and Kevin E Trenberth February 1997 Earth s Annual Global Mean Energy Budget Bulletin of the American Meteorological Society 78 197 208 Teplovij balans Zemli Arhivovano 5 bereznya 2016 u Wayback Machine Fizichna enciklopediya Teplovij balans atmosferi Arhivovano 6 kvitnya 2013 u Wayback Machine Fizichna enciklopediya Details of Earth s energy balance Arhivovano 13 bereznya 2013 u Wayback Machine stanford edu Glenn White Systematic Errors and Surface Fluxes in the NCEP Global Model noaa gov A Zastawny Parametric model of the Earth s radiation budget Meteorol Atmos Phys 85 275 281 2004 DOI 10 1007 s00703 003 0017 z Earth s Radiant Energy Balance and Oceanic Heat Fluxes oceanworld tamu edu On the Global Average IR Radiation Budget miskolczi webs com Jeffrey L Anderson et al The new GFDL global atmosphere and land model AM2 LM2 Evaluation with prescribed SST simulations Arhivovano 8 serpnya 2017 u Wayback Machine Submitted to Journal of Climate March 2003 Global Heat Flow Arhivovano 13 zhovtnya 2015 u Wayback Machine International Heat Flow Commission IHFC Global Heat Flow Arhivovano 13 zhovtnya 2015 u Wayback Machine International Heat Flow Commission IHFC Don L Anderson Energetics of the Earth and the Missing Heat Source Mystery Arhivovano 14 travnya 2013 u Wayback Machine www mantleplumes org A M Hofmeister R E Criss Earth s heat flux revised and linked to chemistry Arhivovano 26 lipnya 2011 u Wayback Machine Tectonophysics 395 2005 159 177 Henry N Pollack Earth heat flow in Arhivovano 6 bereznya 2016 u Wayback Machine in AccessScience c McGraw Hill Companies 2008 J H Davies and D R Davies Earth s surface heat flux Arhivovano 24 veresnya 2015 u Wayback Machine Solid Earth 1 5 24 2010 Carol A Stein Heat Flow of the Earth nedostupne posilannya z travnya 2019 AGU Handbook of Phisical Constants edited by T J Ahrens Am Geophys Un Washington D C 1994 Primitki Redaguvati a b v g d Kevin E Trenberth John T Fasullo and Jeffrey Kiehl March 2009 Earth s global energy budget Arhivovano 25 bereznya 2012 u Wayback Machine Bulletin of the American Meteorological Society 90 311 323 a b v g Fizicheskaya enciklopediya V 5 ti tomah M Sovetskaya enciklopediya Glavnyj redaktor A M Prohorov 1988 Centralnij peretin zemnoyi kuli S p R na yakij pripadaye teplovij potik vid Soncya v 4 razi menshe ploshi poverhni S 4pR zvidki serednij teplovij potik na odinicyu poverhni zemli v 4 razi menshe sonyachnoyi postijnoyi 341 Vt m 1367 4 a b Geotermiya Arhivovano 31 lipnya 2013 u Wayback Machine Gornaya enciklopediya a b Pollack H N S J Hurter and J R Johnson 1993 Heat flow from the Earth s interior Analysis of the global data set Rev Geophys 31 3 267 280 Van Schmus W R Natural radioactivity of the crust and mantle AGU Handbook of Phisical Constants edited by T J Ahrens Am Geophys Un Washington D C 1994 Yadernyj raspad daet polovinu tepla Zemli Arhivovano 27 lipnya 2014 u Wayback Machine infox ru 18 07 2011 a b Climate and Earth s Energy Budget earthobservatory nasa gov angl 14 sichnya 2009 Arhiv originalu za 24 sichnya 2021 Procitovano 11 sichnya 2021 Climate and Earth s Energy Budget earthobservatory nasa gov angl 14 sichnya 2009 Arhiv originalu za 10 kvitnya 2020 Procitovano 11 sichnya 2021 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Teplovij balans Zemli amp oldid 36115689