Jaké jsou vzorce rozložení teploty vzduchu na Zemi a na čem to závisí?

Podnebí je víceleté počasí, které je typické pro tuto oblast. Můžeme mluvit o klimatu celé Země jako celku, pokud je studená v Petrohradě a horká v Soči; tam jsou záplavy v indie a sucha v sahara? Ve skutečnosti však vše závisí na tom, jakou hodnotu přikládáme těmto rozdílům nebo jiným. Přesně řečeno, i ve dvou sousedních okresech Petrohradu je teplota vzduchu odlišná. Nicméně to nám nezabrání říkat, že Petersburg je chladné město a Soči je teplý. Pokusíme se zjistit, jaké jsou důvody pro rozdílnost teploty vzduchu na Zemi.

Je zřejmé, že malé rozdíly v teplotách uvnitř města nemají žádný význam ve srovnání s rozdíly mezi průměrnou teplotou měst z různých klimatických zón. Stejným způsobem mluvíme o Zemi jako celku, můžeme zanedbávat rozdíly mezi jeho regiony ve srovnání s významnějšími rozdíly mezi touto planetou a ostatními planetami Sluneční soustavy. Proto je celkem rozumné mluvit o globálním klimatu světa a jeho charakteristikách: teplota, celkové srážky, tlak atd.

Jaké jsou vzorce rozložení teploty vzduchu na Zemi?

Existuje společný a navíc jediný zdroj energie pro celou Zemi - Slunce. Všimněte si, že relativně nedávno, na konci minulého století, věda dodržovala jiné myšlenky. Bylo věřeno, že pro Zem je velmi důležitým zdrojem tepla její podpovrch a že solární energie sama o sobě nestačí k udržení teploty, která je příznivá pro život.

Jaké jsou vzorce distribuce teploty vzduchu na Zemi ve skutečnosti? Když se vědci naučili kvantifikovat tok energie na naší planetě, ukázalo se, že teplo z vnitřku Země je jen několik desetin tisíc příchozí sluneční energie a nemá žádný významný vliv na tvorbu klimatu planety. Jediným významným zdrojem energie je sluneční záření, a proto je rozumné poprvé mluvit o klimatu Země jako celku a teprve poté považovat jeho jednotlivé oblasti za zvláštní případy.

Důležité vlastnosti

Jak se vytváří globální klima? Předtím, než se k tomu zamyslíme, je třeba poznamenat, že je míněn pouze dlouhodobý režim teploty a srážek. Je známo, že klima se vyznačuje nejen těmito dvěma veličinami. Existuje mnoho dalších: atmosférický tlak, směr a rychlost větru atd.

Pouze ty charakteristiky klimatu, které mají významný dopad na živé organismy, mají vážný environmentální význam: především rostliny jako dodavatelé hlavního množství biomasy. Pro ně je nejdůležitější teplota, srážky a zákal.

Úloha atmosféry při distribuci teploty vzduchu na Zemi také nemůže být minimalizována. Jeho složení je rozhodující. Zbývající charakteristiky klimatu jsou důležité z hlediska geofyziky, ale mluvit o ekologii mohou být zanedbávány.

Závislost na slunci

Jaké fyzikální procesy tedy určují teplotu povrchu Země a povrchovou vrstvu vzduchu? Které z nich jsou důležité? Nakonec, jaké jsou vzorce distribuce teploty vzduchu na Zemi?

Především je zřejmé, že teplota závisí na celkovém množství tepla ze slunce. Prostřednictvím plošiny, která je kolmá na paprsky a nachází se v průměrné vzdálenosti od Země, proudí proud energie 1,37 kW / m2. Tato hodnota se nazývá konstanta slunečního záření. Kolik energie za sekundu přichází na celou planetu? Je zřejmé, že je rovno výsledku sluneční konstanty v oblasti zemského disku.

Nicméně, ne všechny tyto energie jsou absorbovány zemí. Část je odrazena od povrchu zpět do vesmíru. Tato energie se nazývá albedo. Jeho hodnota závisí jak na povaze záření, tak na vlastnostech samotného povrchu a může mít hodnoty od 0 (pro absolutně černé tělo pohlcující veškerou energii, která na ni dopadá) na 1 (absolutně bílá, která odráží vše).

Sluneční reflexe a absorpce

Průměrné albedo celé Země jako celek by mělo záviset na tom, kolik z jejího povrchu je obsazeno vodou, sněhem, ledem, lesy, polí, pouštěmi atd. Jinými slovy, závisí na struktuře zemského povrchu. Naštěstí zařízení instalované na umělých družicích vám umožní přímo měřit průměrné albedo planety, aniž byste šli do těžkopádných výpočtů. Zdá se, že je 0,30. To znamená, že zhruba 30% sluneční energie přicházející na Zemi se z ní odráží zpátky do vesmíru a 70% se absorbuje a zahřeje na povrch.

Pozorně si všimneme, že většina sluneční energie se odráží od horní hranice oblaků, které mají albedo téměř 100%. Každý, kdo letěl letadlem, ví, jak oslnivé bílé mraky vypadají shora. Proto průměrné albedo planety významně závisí na tom, kolik je pokryto mraky.

Tepelné záření

Vzhledem k tomu, že sluneční záření přichází na Zem neustále, je zřejmé, že z ní je nějaký druh energie (jinak by se teplota planety neustále zvyšovala a navíc velmi rychle). Takové odstranění skutečně existuje a je prováděno pomocí vlastního tepelného záření.

Vzhledem k tomu, že teplota povrchu planety je mnohem nižší než teplota slunce, její tepelné záření se vyskytuje v infračerveném rozsahu, který není viditelný pro oči. Celkové množství energie emitované z povrchu Země za jednotku času se určuje úměrně ke čtvrtému výkonu své absolutní teploty. Je zřejmé, že celkové záření celé naší planety se bude rovnat této hodnotě vynásobené plochou zemské sféry.

Vzhledem k tomu, jaké jsou vzorce distribuce teploty vzduchu na Zemi, můžeme usoudit, že globální klima planety je poměrně stabilní. To je možné pouze za předpokladu, že tok slunečního záření absorbovaného zemí se rovná tepelnému záření samotné planety. Tak se ukazuje nejjednodušší model globálního klimatu planety. Odtud můžete získat hodnotu tzv. Radiační rovnovážné teploty (-18 ° C). Bylo by to tak, kdyby povrch země neměl atmosféru. Odkud pochází rozdíl mezi touto teplotou a skutečností? Jedná se o vlastnosti interakce atmosférických plynů se zářením. Přesně to závisí teplota vzduchu na Zemi.