Основы метеорологии

Предмет и методы метеорологии. Сведения о воздушной оболочке Земли. Характеристики влажности воздуха. Уравнение статики атмосферы. Основная барометрическая формула в общем виде. Барометрические формулы Лапласа. Спектральный состав солнечной радиации.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курс лекций
Язык русский
Дата добавления 12.10.2017
Размер файла 138,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Согласно этой формуле, давление в однородной атмосфере убывает с высотой по линейному закону. В приложении к атмосфере эта формула дает далекое от реальных условий распределение давления. Однако для гидросферы, плотность которой изменяется в узких пределах (плотность воды близка к 1г/см3) она дает удовлетворительные результаты. Поэтому её можно назвать барометрической формулой гидросферы (высота в этом случае отсчитывается от дна моря или океана).

Высота однородной атмосферы (высота на которой давление обращается в нуль). Высота однородной атмосферы обозначается через H. Согласно получим:

или

Так как , то (T0 - температура воздуха при z = 0) получаем

Отсюда следует, что высота однородной атмосферы конечна и зависит только от температуры воздуха на поверхности Земли. При t0 = 0єC она составляет

Так как плотность в однородной атмосфере постоянна, а давление быстро убывает с высотой, температура её, равная по уравнению состояния должна понижаться. Беря производную по высоте от левой и правой части, получаем

Привлекая , находим следующее выражение для вертикального градиента температуры гА в однородной атмосфере:

или гА = 3,42єС/100 м.

Таким образом, в однородной атмосфере температура убывает с высотой по линейному закону:

,

при этом скорость понижения (градиент) значительно больше среднего значения г в пределах тропосферы.

Изменение плотности воздуха с высотой в общем случае. Возьмем логарифмическую производную по высоте от левой и правой части уравнения состояния p = RcсT :

.

Заменив dp/dz по и в полученном выражении с по уравнению p = RcсT найдем

или .

Эта формула справедлива для любого распределения температуры воздуха по высоте. На основе её можно сделать выводы относительно изменения плотности воздуха о высоте. Возможны три различных случая.

1. Если г > гА = 3,42єС/100м, то dс /dz > 0, т.е. плотность воздуха возрастает с высотой. Вертикальные градиенты температуры г, больше 3,42єС/100м, в реальных условиях атмосферы могут наблюдаться лишь в дневные часы летом в приземном слое атмосферы. При таких условиях плотность в этом слое растет с высотой.

2. Если г = гА, то dс /dz = 0 т.е. плотность воздуха не изменяется с высотой: с = с0 = const. Это случай однородной атмосферы.

3. Если г < гА , то dс /dz < 0, т.е. плотность воздуха убывает с высотой. Этот случай является абсолютно преобладающим в условиях атмосферы. Прежде всего выше приземного слоя г < гА при любых состояниях атмосферы. В приземном слое случаи когда г < гА, наблюдаются также значительно чаще, чем случаи г > гА. Таким образом, наиболее характерным состоянием атмосферы является такое, когда плотность воздуха убывает с высотой.

Изотермическая атмосфера

Такая атмосфера наблюдается при условии когда температура с высотой не изменяется, т.е. Т = Т0 =const, здесь Т0 - температура на уровне моря или поверхности Земли. Изотермическая атмосфера по своим свойствам противоположна однородной атмосфере. Считая атмосферу сухой и пренебрегая зависимостью ускорения свободного падения от высоты, на основании получаем барометрическую формулу изотермической атмосферы: или , т.е. давление в изотермической атмосфере убывает с высотой по экспоненциальному закону.

Отсюда видно, что изотермическая атмосфера не имела бы верхней границы и простиралась бы до бесконечности, а на высоте z = H давление в ней уменьшилось бы только в exp раз, в то время как в однородной атмосфере на этой высоте оно было бы равно нулю.

Высоту z, на которой в изотермической атмосфере давление равно pz, можно выразить формулой или, учитывая и переходя к десятичным логарифмам получим . Принимая H0 = 8000 м, последнее уравнение перепишем в виде

Главные выводы изотермической атмосферы

1.Если высота растет в прогрессии арифметической, то давление убывает в прогрессии геометрической.

2.При более высокой Т давление в изотермич. атм. убывает с высотой медленнее, чем при более низкой Т

3.Чем выше расположен слой атмосферы определенной толщины, тем меньше давление в этом слое.

Можно отметить, что в изотермической атмосфере давление уменьшилось бы (при t=0є) в 10 раз на высоте 18,4 км и в 100 раз на высоте около 37 км. В действительности эта высота несколько меньше, так как средняя температура такого слоя меньше нуля.

Политропная атмосфера. Политропной называют такую атмосферу, которая характеризуется линейным изменением температуры воздуха с высотой (или постоянным значением вертикального градиента температуры):

.

Считая атмосферу сухой (Tv=T) и подставляя Т в формулу

получаем

.

Выполнив интегрирование (в предположении g = const), приходим к барометрической формуле политропной атмосферы:

.

Графически зависимость p от z изображена на рисунке. Кривые соответствуют одним и тем же значениям p и T0, но разным значениям вертикального градиента температуры: г1 > г2. Давление при большем значении вертикального градиента температуры (г1) убывает с высотой быстрее, чем при меньшем (г2).

Рисунок. Распределение давления по высоте в политропной атмосфере [Матвеев].

Для сравнения приведены кривые изменения давления в однородной и изотермической атмосферах (штриховые кривые). Высота политропной атмосферы конечна. Т.е. согласно , давление обращается в нуль на такой высоте z = Hг, на которой

или .

Формула для плотности воздуха в политропной атмосфере имеет вид

.

Полная барометрическая формула (формула Лапласа)

Общий случай: температура распределяется произвольно по высоте, реальный воздух влажный, ускорение свободного падения - функция широты и высоты. С полным выводом уравнения можно ознакомиться на с.87 [Матвеев].

Полная барометрическая формула (Формула Лапласа) окончательно имеет вид:

.

Величина В = 2,30Ч18 400 м называется барометрической постоянной, а средние значения и носят название средних барометрических (температуры и удельной влажности соответственно).

В таком полном виде барометрическая формула на практике используется лишь при барометрическом нивелировании. При решении подавляющего большинства метеорологических задач такой высокой точности не требуется. Поэтому, если считать воздух сухим и пренебречь зависимостью ускорения свободного падения от широты и высоты, получим барометрическую формулу реальной атмосферы:

Возвращаясь к натуральным логарифмам и абсолютной температуре эту формулу можно записать в виде: , где =273 (1+) - средняя барометрическая температура слоя воздуха, заключенного между уровнями и . Средняя барометрическая температура - это такая постоянная в пределах слоя температура, которая обеспечивает значения давления на границах его, наблюдаемые при реальном распределении температуры по высоте. Практически нередко отождествляют со средней арифметической температурой, т.е. полагают

,

где и - температуры воздуха на нижней и верхней границах слоя. Если уровень совпадает с поверхностью Земли ( = 0), а уровень - произвольный ( = z), то формула принимает вид

.

Решение задач с помощью барометрических формул:

1) Вычисление распределения давления по высоте. Задача состоит в определении величины давления на некотором уровне по заданному значению на уровне и среднему значению в слое - . Обычно при этих расчетах применяются формулы для изотермической атмосферы.

2) Барометрическое нивелирование. Оно применяется, когда ставится задача определить разность высот двух точек - по значениям давления в них , и виртуальной температуры и . При необходимости получения большой точности расчету следует вести по формуле Лапласа. Обычно на практике проводят вычисления по формуле для изотермической атмосферы, используя её последовательно для небольших слоев (1-2км). Также используются гипсометрические таблицы и номограммы.

3) Приведение давления к уровню моря. Известны , , , и . Требуется найти . Эта задача имеет широкое применение в метеорологии, когда давление , наблюденное на некоторой станции на высоте , приводится к давлению на уровне моря. Практически это осуществляется при помощи готовых таблиц.

4) Определение средней температуры слоя . В этом случае известны и на высотах и и требуется найти , что осуществляется с помощью приведенных выше формул.

Барическая ступень

Барической ступенью называется такая высота (h), на которую нужно подняться до исходного уровня, чтобы давление понизилось на 1гПа. Единица барической ступени м/гПа. Так как при увеличении высоты на dz давление понижается на -dp, для того чтобы оно уменьшилось на 1гПа необходимо подняться на высоту равную

С учетом эта формула принимает вид . Эта формула показывает, что h зависит только от плотности воздуха. Чем меньше плотность воздуха, тем больше барическая ступень, и наоборот. Уменьшение плотности приводит у росту барической ступени при увеличении высоты. Заменив в формуле плотность по уравнению получим

, где м

Если сравнивать барические ступени на одной и той же изобарической поверхности в теплой и холодной воздушных массах, то барическая ступень в теплой массе больше барической ступени в холодной. Чем меньше барическая ступень, тем быстрее падает с высотой давление. В таблице приведены значения барической ступени при разных температурах и давлениях.

Барическая ступень (гПа) [Матвеев]

Давление, гПа

Температура, єС

-40

-20

0

20

40

1000

6,7

7,4

8,0

8,6

9,3

500

13,4

14,7

16,0

17,3

18,6

100

67,2

73,6

80,0

86,4

92,8

Геопотенциал. Абсолютная и относительная высота изобарических поверхностей

Геопотенциалом Ф* точки называется работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять единицу массы в поле силы тяжести от исходного уровня (как правило это уровень моря) до этой точки.

Так как при подъеме единичной массы на высоту dz затрачивается работа dФ* = gdz, формула для Ф* имеет вид , где z - высота точки над уровнем моря. Единицей геопотенциала в СИ служит м2/с2.

Геопотенциальная высота Ф представляет собой отношение геопотенциала Ф* к нормальному ускорению свободного падения g0 = 9,80665 м/с2, т.е.

, .

Геопотенциальная высота имеет размерность длины - геопотенциальный метр (гп.м).

Если геопотенциальную высоту ввести в барометрическую формулу реальной атмосферы она примет вид: . Из формулы следует

,

где Фр - геопотенциальная высота над уровнем моря (абсолютная высота изобарической поверхности).

Географические карты с нанесенными на них значениями абсолютной высоты изобарической поверхности называются картами абсолютной топографии (АТ). На них проводятся линии равных значений Фр (изогипсы). Так как изобарическая поверхность над циклонами имеет вогнутую к земной поверхности форму, а над антициклонами - выпуклую, то циклоны и антициклоны на картах АТ это области с замкнутыми изогипсами с низким и высоким значением Фр в центре.

На карты относительной топографии (ОТ), наносятся значения относительных высот (превышение одной изобарической поверхности над другой). Формула для относительной высоты имеет вид .

Из неё следует, что относительная высота зависит только от средней температуры столба воздуха, т.е. карты ОТ эквивалентны картам средней температуры. В таблице приведены значения высот z, на которых расположены изобарические поверхности с давлением р.

Высота изобарических поверхностей

р, гПа

1000

900

850

800

700

500

300

200

100

50

20

10

5

1

z, км

0,11

0,98

1,45

1,94

3,02

5,58

9,18

11,8

16,2

20,6

26,5

31,2

36,1

48,6

Стандартная атмосфера (СА)

СА- это расчетная атмосфера, параметры которой принимаются с учетом многолетних значений метеорологических величин. Изменения в СА происходят по мере накопления новых данных о состоянии верхних слоев атмосферы. В качестве параметров и констант в СА использованы: температура, давление, плотность воздуха, относительные величины (по отношению к значениям на уровне моря) давления, температуры и плотности воздуха, относительная молекулярная масса, скорость звука, вязкость (динамическая и кинематическая), ускорение свободного падения и средняя длина свободного пробега молекул.

Физические характеристики на уровне моря имеют следующие значения: Р= 1013,25 гПа, t=150C, относительная молекулярная масса воздуха М=28,966.

Значения остальных характеристик на различных высотах (до 200км) определяются по уравнению состояния идеального газа и уравнению гидростатики (барометрической формуле). Фрагмент таблицы приведен в Приложении.

Градиентные измерения

Задачи и методы градиентных измерений. Задача градиентных наблюдений - определение переноса в атмосфере некоторой физической субстанции (например, тепла, влаги, примесей). Вертикальные потоки в атмосфере могут измеряться двумя существенно различными методами: пульсационным и градиентным. Интенсивность турбулентных потоков тепла и влаги на гидрометеорологических станциях определяется двумя методами: методом теплового баланса и методом турбулентной диффузии. Метод теплового баланса является наиболее надежным и применяется в случаях, когда на станции измеряется величина радиационного баланса /2-4/.

Теплобалансовые наблюдения

Тепловой режим Земли (атмосферы) формируется в конечном счете под влиянием результирующего притока тепла. Формулы, с помощью которых определяется результирующий приток тепла, называют уравнениями теплового баланса.

Поглощенная деятельным слоем солнечная радиация (B,S,D) расходуется:

1. на тепло, отдаваемое атмосфере посредством турбулентного перемешивания (P).

2. на испарение воды с земной поверхности (LE). Если Е масса испарившейся воды, то затраты тепла на испарение равны LE, где L - удельная теплота парообразования;

3. на тепло, идущее в нижележащие слои гидросферы или литосферы (R).

Приравнивая радиационные потоки тепла сумме всех других затрат тепла, получим уравнение теплового баланса.

Уравнение теплового баланса имеет вид: B+P+R+LE=0.

Каждый из потоков тепла может быть направлен к подстилающей поверхности или от нее. Из всех 4-х составляющих теплового баланса непосредственно измеряется только В, остальные составляющие определяются по расчетным формулам по данным градиентных наблюдений за температурой, влажностью воздуха, скоростью ветра, температурой и влажностью воздуха на различных глубинах.

Расчет составляющих теплового баланса: турбулентного потока (Р), потоков тепла в верхних слоях почвы (R) и затрат тепла на испарение (LE) градиентным методом производится по формулам:

P= -kсcp,

где k- коэффициент турбулентности, с- плотность воздуха, cp - удельная теплоемкость при р=сonst, -вертикальный градиент температуры воздуха.

LE = -kсв,

где k- коэффициент турбулентности, с- плотность воздуха, в= 0.622,

-вертикальный градиент влажности воздуха.

Для почвы

R= -kмспочcп,

где kм- коэффициент температуропроводности почвы, споч- плотность почвы, cp - удельная теплоемкость почвы, , -вертикальный градиент температуры почвы.

Тепловой баланс у земной поверхности определяется:

1. Радиационными потоками B = (S/ sinh+D)(1-A) - Eэф

2. Турбулентными и конвективными потоками в воздухе, возникающими в ходе тепло- и влагообмена нижнего слоя атмосферы с подстилающей поверхностью (P).

3. Потоками тепла в верхних слоях почвы (R).

4. Потоками тепла, связанными с фазовыми переходами воды (LE) .

ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ В АТМОСФЕРЕ И НА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Основным источником энергии почти для всех природных процессов, происходящих на поверхности земли и в атмосфере, является лучистая энергия, поступающая на Землю от Солнца. Энергия, поступающая к поверхности земли из глубинных ее слоев, выделяющаяся при радиоактивном распаде, приносимая космическими лучами, а также излучение, приходящее к Земле от звезд, ничтожно малы по сравнению с энергией;, поступающей на Землю от Солнца /2-4/.

Кроме лучистой энергии, т. е. электромагнитных волн, от Солнца приходят к Земле также различные потоки заряженных частиц, главным образом электронов и протонов, движущихся со скоростями в сотни и даже тысячи километров в секунду. Электромагнитные же волны распространяются со скоростью 300000 км/с. Длина этих волн составляет от 107-- 104 мкм (рентгеновские лучи и гамма-лучи) до нескольких километров (радиоволны). Основная часть энергии, излучаемой Солнцем и поступающей на Землю, представляет собой ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи, имеющие длины волн 0,1-30 мкм. Эта часть электромагнитного излучения Солнца и называется в метеорологии солнечной радиацией.

Потоки лучистой энергии в атмосфере

Солнечная радиация, поступившая на верхнюю границу атмосферы, на своем пути до земной поверхности претерпевает ряд изменений, вызванных ее поглощением и рассеиванием в атмосфере. Радиация, поступающая от Солнца в атмосферу и затем на земную поверхность в виде пучка параллельных лучей, называется прямой. Значительная часть прямой радиации, пришедшей к верхней границе атмосферы, достигает земной поверхности.

Часть солнечной радиации рассеивается молекулами атмосферных газов и аэрозолями и поступает к земной поверхности в виде рассеянной радиации.

Часть солнечной радиации, отражающаяся от земной поверхности и атмосферы (в основном от облаков), называется отраженной радиацией.

Земля и атмосфера в соответствии с их температурой непрерывно излучают невидимую инфракрасную радиацию. Излучение Земли почти полностью поглощается атмосферой. Часть излучения атмосферы, направленная к Земле, называется встречным излучением атмосферы. Часть же атмосферного излучения, направленная вверх не прошедшая через всю толщу атмосферы, уходит в мировое пространство и называется уходящим излучением атмосферы. Земная, и атмосферная радиация, так же как и солнечная, частично поглощается и отражается атмосферой.

Все перечисленные потоки лучистой энергии отличаются друг от друга по спектральному составу, т. е. по длинам волн. В метеорологии принято рассматривать радиацию коротковоновую и длинноволновую. К коротковолновой относят радиацию с длинами волн от 0,1 до 4 мкм т. е. не только видимую, но и ближайшие к ней по длинам волн ультрафиолетовую и инфракрасную части спектра. Солнечная радиация в подавляющей своей части является коротковолновой. Радиацию земной поверхности и атмосферы, имеющую длины волн от 4 до 120 мкм, относят к длинноволновой.

Количественно лучистая энергия характеризуется потоком радиации. Поток радиации--это количество лучистой энергии, которое поступает в единицу времени на единицу поверхности. В СИ поток радиации выражается в Вт/м2. В метеорологии поток радиации до недавнего времени выражали в кал/ (мин см2) (1 кал/ (мин см2) = 0,698 кВт/м2).

Количество прямой радиации S, приходящей в единицу времени на единицу поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, называется плотностью потока прямой радиации.

Раздел метеорологии, изучающий солнечную, земную и атмосферную радиацию, называется актинометрией. Одна из основных задач актинометрии -- измерение потоков лучистой энергии. При этом часто бывает необходимо знать положение солнца на небесном своде, которое характеризуется его координатами, например высотой, азимутом, склонением, часовым углом.

Основные законы лучистой энергии

Каждое тело в природе является источником лучистой энергии. Излучательной способностью тела Е называется количество энергии определенной длины волны К, испускаемое в единицу времени единицей поверхности тела. Она зависит от природы тела, его абсолютной температуры и длины волны.

Лучистая энергия, падающая на какое-либо тело, частично поглощается им и частично отражается. Тело, поглощающее всю падающую на него лучистую энергию, называется абсолютно черным. В природе таких тел не существует, но для коротковолновой радиации к абсолютно черному телу наиболее близки сажа и платиновая чернь, а для инфракрасного излучения -- снег.

Тело, отражающее всю падающую на него энергию, называется зеркальным. Таких тел в природе тоже не существует. Число, показывающее, какая часть падающей на тело лучистой энергии с длиной волны поглощается им, называется его поглощательной способностью К.

3акон Кирхгофа. Отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности есть величина, постоянная для всех тел и равная излучательной способности Є абсолютно черного тела при той же температуре:

Е / К= Є

Из формулы следует, что излучательная способность тела пропорциональна его поглощательной способности.

Из закона Кирхгофа следует, что если при заданной температуре тело излучает лучистую энергию какой-либо длины волны, то при этой температуре оно и поглощает лучистую энергию этой же длины волны.

Закон Стефана -- Больцмана. Полная излучательная способность черного тела Є пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры:

Є = Т4

где -- постоянная Стефана--Больцмана; Т--температура излучающей поверхности, В СИ =5,67 1011 кВт/(м2 К4).

Полная излучательная способность естественных поверхностей несколько меньше излучательной способности абсолютно черного тела. Поэтому закон Стефана--Больцмана применительно к естественным поверхностям выражается соотношением

Е = Т4

метеорология влажность атмосфера радиация

где --относительный коэффициент излучения.

Закон Вина. Произведение длины волны m, которой соответствует максимальная излучательная способность тела, на его абсолютную температуру Т есть величина постоянная:

m Т=2898 мкм К

Эта формула позволяет найти температуру тела, если известна длина волны, соответствующая максимальной излучательной способности этого тела. И наоборот, можно определить, какова длина волны, на которую в излучении тела при заданной температуре приходится наибольшая энергия.

Спектральный состав солнечной радиации

1. Выше было сказано, что солнечная радиация относится почти целиком к коротковолновой радиации, т. е. ее длины волн заключаются между 0,1 и 4 мкм. На этот интервал длин волн приходится 99% всей лучистой энергии Солнца, Всего 1 % остается на радиацию с меньшими и большими длинами волн, вплоть до рентгеновых лучей и радиоволн.

Видимый свет занимает в солнечной радиации узкий интервал длин волн всего от 0,40 до 0,75 мк,. Однако в этом интервале заключается почти половина всей лучистой энергии Солнца (4,6%). Почти столько же (47 %) приходится на инфракрасные лучи и всего 7% --на ультрафиолетовые.

2. Распределение энергии в спектре солнечной радиации (т. е. по длинам волн) до поступления ее в атмосферу можно приближенно найти путем экстраполяции результатов наземных наблюдений. Это распределение достаточно близко к теоретически полученному распределению энергии в спектре абсолютно черного тела при температуре 6000°. Максимум лучистой энергии приходится при этом в солнечном спектре, как и в спектре абсолютно черного тела, на волны с длинами около 0,47 м.к, т. е. на зелено-голубые лучи видимой части спектра. Однако в ультрафиолетовой части солнечного спектра энергия существенно меньше, чем в ультрафиолетовой части спектра абсолютно черного тела при температуре 6000°

Таким образом, Солнце, строго говоря, не является абсолютно черным телом. Однако указанную температуру в 6000° можно считать близкой к фактической температуре на поверхности Солнца.

Корпускулярная радиация Солнца

Кроме электромагнитной радиации, Солнце посылает в окружающее пространство еще и корпускулярную радиацию, состоящую преимущественно из протонов и электронов. Эта корпускулярная радиация исходит из отдельных частей Солнца; скорость ее распространения от 400 до 2000 км/сек.

Энергия корпускулярной радиации в среднем в 107 раз меньше, чем энергия температурной радиации Солнца. Однако она сильно меняется с течением времени в зависимости от физического состояния Солнца, от солнечной активности. Под действием корпускулярной радиации происходит ионизация воздуха в высотах слоях атмосферы. Она влияет и на магнитное поле Земли, в частности вызывая магнитные бури, ею обусловлены и полярные сияния. Ниже 90 км корпускулярная радиация почти не проникает.

Дальше мы будем говорить исключительно о температурной радиации Солнца.

Интенсивность прямой солнечной радиации

Радиацию, приходящую к земной поверхности непосредственно от Солнца (от солнечного диска), называют прямой солнечной радиацией, в отличие от радиации, рассеянной в атмосфере. Солнечная радиация распространяется от Солнца но всем направлениям. Но расстояние от Земли до Солнца так велико, что прямая радиация падает на любую поверхность на Земле в виде пучка параллельных лучей, исходящего как бы из бесконечности.

Даже земной шар в целом так мал в сравнении с расстоянием от Солнца, что всю солнечную радиацию, падающую на него без заметной погрешности можно считать пучком параллельных лучей.

Приток прямой солнечной радиации на земной поверхности или на любом вышележащем уровне в атмосфере характеризуется интенсивностью радиации т. е. количеством лучистой энергии, поступающим за единицу времени (одну минуту) на единицу площади (один квадратный сантиметр), перпендикулярной к лучам. Эту величину называют еще потоком радиации.

Легко понять, что единица площади, расположенной перпендикулярно к солнечным лучам, получит максимально возможное в данных условиях количество радиации. На единицу горизонтальной площади придется меньшее количество лучистой энергии

S1 = Ssinh

где h--высота солнца.

Приток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность чаще всего называют инсоляцией, хотя этот термин применяется и в более общем значении.

Все виды энергии взаимно эквивалентны. Поэтому лучистую энергию радиации можно выразить в единицах любого вида энергии, например в тепловых или механических. Обычно ее выражают в тепловых единицах, кВт/м2.

Солнечная постоянная

Интенсивность солнечной радиации перед вступлением ее в атмосферу (обычно говорят: “на верхней границе атмосферы”, или “в отсутствии атмосферы”) называют солнечной постоянной. Смысл слова постоянная состоит здесь в том, что эта величина не зависит от поглощения и рассеяния радиации в атмосфере. Она относится к радиации, на которую атмосфера еще не повлияла. Солнечная постоянная зависит, таким образом, только от излучательной способности Солнца и от расстояния между Землей и Солнцем.

По международному соглашению 1958 г. принято значение Sо = 1,38 кВт/м2 (1,98 кал/ (мин см2).

Приход солнечной радиации на горизонтальную площадку на верхней границе атмосферы S0` определяется по формуле S0` = S0sinh

Рассеянная радиация

Рассеянная радиация поступает на земную поверхность от всего небесного свода и измеряется количеством энергии, приходящим в единицу времени на единицу горизонтальной поверхности, т. е. потоком D в кВт/м2

Приход рассеянной радиации на земную поверхность может достигать нескольких десятых долей кВт/м2. Наблюдаются следующие зависимости:

1. Чем больше высота солнца, тем больше поток рассеянной радиации.

2. Чем больше в атмосфере рассеивающих частичек, тем большая доля солнечной радиации рассеивается. Следовательно, поток рассеянной радиации увеличивается при увеличении замутненности атмосферы.

3. Поток рассеянной радиации значительно увеличивается при наличии светлых и относительно тонких облаков, представляющих собой хорошо рассеивающую среду. Особенно велико влияние облаков, освещаемых солнцем сбоку (высоко-кучевых, кучевых). Под влиянием такой облачности рассеянная радиация может увеличиваться в 8--10 раз по сравнению с ее приходом при ясном небе. При сплошной облачности среднего и особенно верхнего яруса рассеянная радиация в 1,5--2 раза больше, чем при ясном небе. Только при сплошной низкой облачности большой толщины и при выпадении осадков рассеянная радиация меньше, чем при ясном небе.

4. Приход рассеянной радиации зависит от характера деятельной поверхности, в первую очередь от ее отражательной способности, так как радиация, отраженная от поверхности, вторично рассеивается в атмосфере и часть ее вновь попадает на поверхность, где добавляется к первично рассеянной радиации. Особенно заметно увеличивает рассеянную радиацию снежный покров, отражающий до 70--90 % падающих на него прямых и рассеянных лучей.

5. С увеличением высоты над уровнем моря рассеянная радиация при ясном небе уменьшается, так как уменьшается толща выше лежащих рассеивающих слоев атмосферы.

Суммарная радиация

Суммарная радиация--это сумма прямой (на горизонтальную поверхность) и рассеянной радиации:

Q =S'+D

Состав суммарной радиации т. е. соотношение между прямой и рассеянной радиацией, меняется в зависимости от высоты солнца, прозрачности атмосферы и облачности.

1. До восхода солнца суммарная радиация состоит полностью, а при малых высотах солнца--преимущественно из рассеянной радиации.

2. Чем прозрачнее атмосфера, тем меньше доля рассеянной радиации в составе суммарной.

3. В зависимости от формы, высоты и количества облаков доля рассеянной радиации увеличивается в разной степени. Когда солнце закрыто плотными облаками, суммарная радиация состоит только из рассеянной. При таких облаках рассеянная радиация лишь частично восполняет уменьшение прямой, поэтому увеличение количества и плотности облаков в среднем сопровождается уменьшением суммарной радиации. Но при небольшой или тонкой облачности, когда солнце совсем открыто или не полностью закрыто облаками, суммарная радиация за счет увеличения рассеянной может оказаться больше, чем при ясном небе,

Отражение солнечной радиации от земной поверхности

Суммарная радиация, приходящая на какую-либо поверхность, частично поглощается ею и частично отражается. Отношение количества солнечной радиации, отраженной данной поверхностью, к приходящей суммарной радиации называют отражательной способностью или альбедо:

A=RK/Q

где Rк--поток отраженной радиации. Обычно альбедо выражают в долях единицы или в процентах.

Альбедо земной поверхности зависит от ее свойств и состояния: цвета, влажности, шероховатости, наличия и характера растительного покрова. Темные и шероховатые почвы отражают меньше, чем светлые и гладкие. Влажные почвы отражают меньше, чем сухие, так как они темнее. Следовательно, с возрастанием влажности почвы увеличивается поглощаемая ею доля суммарной радиации. Это оказывает большое влияние, например, на тепловой режим орошаемых полей.

Наибольшей отражательной способностью обладает свежевыпавший снег. В отдельных случаях альбедо снега достигает 87,%, а в Арктике и Антарктике--даже 98%. Слежавшийся, подтаявший и более загрязненный снег отражает гораздо меньше. Альбедо различных почв и растительного покрова различается сравнительно мало.

Альбедо естественных поверхностей несколько изменяется в течение суток, причем наибольшие альбедо отмечаются утром и вечером, а в дневные часы альбедо немного уменьшается. Объясняется это зависимостью спектрального состава суммарной радиации от высоты солнца и неодинаковой отражательной способностью одной и той же поверхности для разных длин волн. При малой высоте солнца в составе суммарной радиации увеличена доля рассеянной, а последняя отражается от шероховатой поверхности сильнее, чем прямая.

Альбедо водных поверхностей в среднем меньше, чем альбедо поверхности суши. Объясняется это тем, что солнечные лучи значительно глубже проникают в прозрачные для них верхние слои воды, чем в почву. В воде они рассеиваются и поглощаются. В связи с этим на альбедо воды влияет степень ее мутности: для загрязненной и мутной воды альбедо заметно возрастает по сравнению с чистой водой. Очень велика отражательная способность облаков: в среднем их альбедо составляет примерно 80 %.

Зная альбедо поверхности и суммарную радиацию, можно определить количество коротковолновой радиации, поглощенной данной поверхностью. Величина 1--А представляет собой коэффициент поглощения коротковолновой радиации данной поверхностью. Он показывает, какая часть суммарной радиации, приходящей на данную поверхность, ею поглощается.

Измерения альбедо больших областей земной поверхности и облаков осуществляются с искусственных спутников Земли. Сведения об альбедо облаков позволяют оценить их вертикальную протяженность, а знание альбедо моря дает возможность рассчитать высоту волн.

Длинноволновое излучение земной поверхности и атмосферы
Естественные поверхности почвы, воды, снега, растительности, а также искусственно созданные человеком поверхности зданий, сооружений, уличных покрытий и т. д. поглощающие приходящую к ним солнечную и атмосферную радиацию и сами излучающие энергию в окружающее пространство, называются деятельными поверхностями. Излучение этого слоя для краткости иногда называют земным излучением.
Наблюдения показывают, что средняя за год и по всему земному шару температура деятельной поверхности составляет примерно 15°С и что излучение этой поверхности по характеру спектра мало отличается от излучения абсолютно черного тела при такой же температуре. Поэтому к излучению деятельной поверхности можно условно применить закон Вина. Тогда получится, что наибольшая энергия в спектре этого излучения приходится на волну длиной около 10 мкм. Эта волна приблизительно в 20 раз длиннее волны, несущей наибольшую энергию в спектре солнечной радиации. Вот почему по сравнению с последней земное излучение в метеорологии принято называть длинноволновым.
Земное излучение несколько меньше излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Поэтому закон Стефана--Больцмана для него записывается в виде

Ез = Т4,

где --коэффициент, несколько меньший единицы и разный для различных деятельных поверхностей, но постоянный для одной и той же поверхности при условии неизменного ее состояния.

Коэффициент показывает, какую долю от излучения абсолютно черного тела составляет излучение данной поверхности при той же температуре. Поэтому он называется относительной излучательной способностью деятельной поверхности.

Эффективное излучение, деятельной поверхности определяется ее температурой, а также температурой и влажностью воздуха. С повышением температуры деятельной поверхности ее эффективное излучение увеличивается, а с ростом температуры и влажности воздуха оно уменьшается. Уменьшение прозрачности воздуха также сопровождается уменьшением эффективного излучения.

Благодаря сильному поглощению длинноволновой радиации водяным паром, а отчасти также углекислым газом и озоном атмосфера задерживает большую часть излучения деятельного слоя. В то же время она сравнительно свободно пропускает к земной поверхности коротковолновую солнечную радиацию. Таким образом, атмосфера действует подобно стеклам в парниках и оранжереях, пропускающим солнечные лучи внутрь, но задерживающим длинноволновое излучение деятельной поверхности, Это свойство атмосферы называется оранжерейным эффектом.

Если бы Земля была лишена атмосферы, то средняя температура ее деятельной поверхности была бы не 15°С, как это наблюдается в действительности, а --23, т. е. была бы на 38° ниже фактически наблюдаемой, что совершенно изменило бы как характер многих атмосферных процессов, так и условия жизни на Земле.

Радиационный баланс деятельной поверхности и системы Земля--атмосфера

Радиационным балансом деятельной поверхности называется разность между всеми приходящими на эту поверхность и уходящими от нее потоками лучистой энергии.

Иначе говоря, радиационный баланс деятельной поверхности представляет собой разность между приходом и расходом радиации на этой поверхности. Если поверхность горизонтальна, то к приходной части баланса относятся прямая радиация S', приходящая на горизонтальную поверхность, рассеянная радиация D и встречное излучение атмосферы EЗ. Расход радиации слагается из отраженной коротковолновой Rк, длинноволнового излучения деятельной поверхности Rд и отраженной от нее части встречного излучения атмосферы Еа.

Если приходные части потоков радиации считать положительными, а расходные--отрицательными, то баланс длинноволновой радиации можно записать как

Вд = Еа-Ез,

что представляет собой эффективное излучение, взятое с обратным знаком.

Баланс коротковолновой радиации выражается соотношением

Вк = S`+D-Rк
Т. е. представляет собой поглощенную часть коротковолновой радиации. Используя известные формулы баланс коротковолновой радиации можно записать так:
Вк = (S`+D)(1-А)
Уравнение полного радиационного баланса деятельной поверхности можно получить, сложив .Вк и .Вд:
Вк = (S`+D)(1-А)-Еэф.,
где Еэф. = Ез - Еа. Разность потоков есть фактическая потеря тепла деятельной поверхностью в виде лучистой энергии.
Изучение радиационного баланса деятельной поверхности представляет большой практический интерес, так как этот баланс является одним из основных климатообразующих факторов. От его значения зависит тепловой режим не только почвы или водоема, но и прилежащих к ним слоев атмосферы. Знание радиационного баланса имеет большое значение при расчетах испарения, при изучении вопроса о формировании и трансформации воздушных масс, при рассмотрении влияния радиации на человека и растительный мир.
Радиационный баланс в данном пункте можно вычислить для определенного момента (“мгновенный”, или “минутный”, баланс) или за какой-нибудь промежуток времени (сутки, месяц, год). Радиационный баланс в целом, как и отдельные его элементы, зависит от многих факторов. Особенно сильно на него влияют высота солнца, продолжительность солнечного сияния, характер и состояние деятельной поверхности, замутнение атмосферы, содержание в ней водяного пара, облачность и др.
Географическое распределение радиационного баланса деятельной поверхности н отдельных его элементов представлено в “Атласе теплового баланса земного шара”
Годовые суммы радиационного баланса положительны на всей поверхности суши и океанов, кроме районов с постоянным снежным или ледяным покровом, например Центральной Гренландии и Антарктиды. Севернее 40° с. ш. и южнее 40° ю. ш. зимние месячные суммы радиационного баланса отрицательны, причем период с отрицательным балансом увеличивается в направлении к полюсам. Так, в Арктике эти суммы положительны только в летние месяцы, на широте 60°--в течение семи месяцев, а на широте 50°--в течение девяти месяцев. Годовые суммы радиационного баланса меняются при переходе с суши на море.

Географическое распределение эффективного излучения

Эффективное излучение земной поверхности распределяется по земному шару более равномерно, чем суммарная радиация.

Дело в том, что с ростом температуры земной поверхности, т. е. с переходом к более низким широтам, растет собственное излучение земной поверхности; но одновременно растет и встречное излучение вследствие большего влагосодержания воздуха и более высокой его температуры. В результате изменения эффективного излучения с широтой не слишком велики.

Географическое распределение радиационного баланса

Радиационный баланс земной поверхности за год положителен для всех мест Земли, кроме ледяных плато Гренландии и Антарктиды. Это значит, что годовой приток поглощенной радиации больше, чем эффективное излучение за то же время. Но это вовсе не означает, что земная поверхность год от году становится все теплее. Дело в том, что избыток поглощенной радиации над излучением уравновешивается передачей тепла от земной поверхности в воздух путем теплопроводности и при фазовых преобразованиях воды (при испарении и конденсации). Таким образом, хотя для земной поверхности в целом не существует равновесия в получении и отдаче радиации, но существует тепловое равновесие; приток тепла к земной поверхности как радиационными, так и нерадиационными путями равен его отдаче теми же способами. Такое же тепловое равновесие будет, если не за год, то за многолетний период для каждого отдельного места на земной поверхности.

Около 60-й параллели в обоих полушариях годовой радиационный баланс равен 20--30 ккал/см2. Отсюда к более высоким широтам он уменьшается и на материке Антарктиды равен --5, --10 ккал. К низким широтам он возрастает: между 40° с. ш. и 40° ю. ш. годовые величины баланса свыше 60 ккал а между 20 ° с.ш. и 20° ю.ш. свыше 100 ккал. На океанах радиационный баланс больше, чем на суше в тех же широтах, так как океаны поглощают радиацию больше. Существенные отклонения от зонального распределения имеются еще в пустынях, где баланс понижен (в Сахаре, например, до 60 ккал) вследствие большого эффективного излучения в сухом и малооблачном воздухе.

ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ АТМОСФЕРЫ

Причины изменений температуры воздуха

1. Распределение температуры воздуха в атмосфере и его непрерывные изменения называют тепловым режимом атмосферы. Он является важнейшей стороной климата и определяется, прежде всего, теплообменом между воздухом и окружающей средой. Под окружающей средой понимают космическое пространство, соседние массы или слои воздуха и, особенно, земную поверхность.

Теплообмен осуществляется:

радиационным путем, т.е. путем поглощения воздухом излучения Солнца, Земли, и атмосферных слоев.

путем теплопроводности - молекулярной между воздухом и землей и турбулентной внутри атмосферы.

передача тепла может происходить в результате испарения и последующей конденсации.

Воздух, непосредственно прилегающий к Земле, обменивается с нею теплом вследствие молекулярной теплопроводности. Однако внутри атмосферы действует другая, более эффективная передача тепла - путем турбулентной теплопроводности.

Тепловой баланс земной поверхности

1. До рассмотрения теплового режима атмосферы остановимся на тепловых условиях земной поверхности и самых верхних слоев почвы и водоемов. Это необходимо потому, что нижние слои атмосферы нагреваются и охлаждаются больше всего путем радиационного и нерадиационного обмена теплом с верхними слоями почвы и воды. Поэтому изменения температуры воздуха, прежде всего, определяются изменениями температуры земной поверхности, следуют за этими изменениями.

Земная поверхность, т. е. поверхность почвы или воды (а также и растительного, снежного, ледяного покрова), непрерывно разными способами получает и теряет тепло. Через земную поверхность тепло передается вверх -- в атмосферу и вниз--в почву или в воду.

Во-первых, на земную поверхность поступают суммарная радиация и встречное излучение атмосферы. Они в большей или меньшей степени поглощаются поверхностью, т. е. идут на нагревание верхних слоев почвы и воды. В то же время земная поверхность излучает сама и при этом теряет тепло.

Во-вторых, к земной поверхности приходит тепло сверху, из атмосферы, путем теплопроводности. Тем же способом тепло уходит от земной поверхности в атмосферу. Таким же образом тепло может либо уходить от земной поверхности вниз, в почву и воду, либо, напротив, приходить к земной поверхности из глубины почвы и воды.

В-третьих, земная поверхность получает тепло при конденсации на ней водяного пара из воздуха или, напротив, теряет тепло при испарении с нее воды. В первом случае выделяется скрытое тепло, во втором тепло переходит в скрытое состояние.

В любой промежуток времени от земной поверхности уходит вверх и вниз в совокупности такое же количество тепла, какое она за это время получает сверху и снизу. Если бы было иначе, не выполнялся бы закон сохранения энергии: следовало бы допустить, что на земной поверхности теплота возникает или исчезает. Однако возможно, что, например, вверх может уходить больше тепла, чем пришло сверху; в таком случае избыток отдачи тепла должен покрываться приходом тепла к поверхности из глубины почвы или воды.

Итак, алгебраическая сумма всех приходов и расходов тепла на земной поверхности должна быть равной нулю. Это и выражается уравнением теплового баланса земной поверхности.

2. Чтобы написать это уравнение, во-первых, объединим поглощенную радиацию

(I sin h + I) (1-A) и эффективное излучение- ЕЭ = ЕЗ - ЕА в радиационный баланс

R = (I sin h + i) (1-A) - ЕЭ

Радиационный баланс считается положительным, если земная поверхность получает тепло, и отрицательным, если она его теряет.

Остальные составляющие теплового баланса обозначим так. Приход тепла из воздуха или отдачу его в воздух путем теплопроводности назовем Р. Такой же приход или расход путем теплообмена с более глубокими слоями почвы или воды назовем А. Потерю тепла при испарении или приход его при конденсации на земной поверхности обозначим LЕ, где L -- удельная теплота испарения и Е -- масса испарившейся или сконденсировавшейся воды. Все эти члены теплового баланса будем считать положительными, если за их счет происходит потеря тепла земной поверхностью.

Тогда уравнение теплового баланса земной поверхности напишется так:

R = P+A+LE (1)

Можно еще сказать, что смысл уравнения состоит в том, что радиационный баланс на земной поверхности уравновешивается нерадиационной передачей тепла.

Уравнение (1) действительно как для единицы площади, так и для большого района; как для единицы времени (минута, сутки, год), так и в среднем для многолетнего периода.

3. Из того, что тепловой баланс земной поверхности равен нулю, не следует, что температура поверхности не меняется. Когда передача тепла направлена вниз, то тепло, приходящее к поверхности сверху и уходящее от нее вглубь, в значительной части остается в самом верхнем слое почвы или воды (в так называемом деятельном слое). Температура этого слоя, а стало быть, и температура земной поверхности при этом возрастают. Напротив, при передаче тепла через земную поверхность снизу вверх, в атмосферу, тепло уходит, прежде всего, из деятельного слоя почвы или воды, вследствие чего температура поверхности падает.

От суток к суткам и от года к году средняя температура деятельного слоя и земной поверхности в любом месте меняется мало. Это значит, что за сутки в глубь почвы или воды попадает днем почти столько же тепла, сколько уходит из нее ночью. Но все же в летние сутки тепла уходит вниз несколько больше, чем приходит снизу. Поэтому верхние слои почвы и воды, а стало быть, и их поверхность, день ото дня нагреваются. Зимой происходит обратный процесс. Эти сезонные изменения приходо-расхода тепла в почве и воде за год почти уравновешиваются, и средняя годовая температура земной поверхности и деятельного слоя год от году меняется мало.

Различия в тепловом режиме почвы и водоемов

Существуют резкие различия в нагревании и тепловых особенностях поверхностных слоев почвы и верхних слоев водных бассейнов. Эти различия зависят от того, что вода легко подвижна; поэтому тепло распространяется от поверхности воды вглубь или, напротив, из глубины вверх не только путем молекулярной теплопроводности, но и путем перемешивания водных слоев. В воде, как и в воздухе, существует турбулентность и, следовательно, турбулентная теплопроводность.

Некоторую роль играет и более глубокое проникновение радиации в воду в сравнении с почвой. Наконец, теплоемкость воды велика в сравнении с почвой, и одно и то же количество тепла нагревает массу воды до меньшей температуры, чем такую же массу почвы. В почве тепло распространяется по вертикали путем гораздо менее эффективной молекулярной теплопроводности и лишь в небольшой степени вместе с водой осадков. Суточные колебания температуры в воде при этом распространяются на глубину порядка десятков метров, а в почве только до одного метра или меньше. Годовые колебания температуры в воде распространяются на глубину сотен метров, а в почве только на 10--20 м.

Итак, тепло, приходящее днем и летом на поверхность воды, переводится в достаточно глубокие слои и нагревает большую толщу воды. Температура верхнего слоя и самой поверхности воды повышается при этом мало. В почве же приходящее тепло распределяется в тонком верхнем слое, который, таким образом, сильно нагревается. Член А в уравнении теплового баланса для воды гораздо больше, чем для почвы, а член Р соответственно меньше.

Ночью и зимой вода теряет тепло из поверхностного слоя, но взамен него приходит накопленное тепло из нижележащих слоев. Поэтому температура на поверхности воды понижается медленно. На поверхности же почвы температура при отдаче тепла падает очень быстро: тепло, накопленное в тонком верхнем слое, быстро из него и уходит.

В результате днем и летом температура на поверхности почвы гораздо выше, чем температура на поверхности воды; ночью и зимой, наоборот, ниже. Это значит, что суточные и годовые колебания температуры на поверхности почвы гораздо больше, чем на поверхности воды.

Вследствие указанных различий в распространении тепла, водный бассейн за теплое время года накапливает в достаточно толстых слоях большое количество тепла, которое отдает в атмосферу в холодный сезон. Напротив, почва в течение теплого сезона отдает по ночам большую часть того тепла, которое получает днем; поэтому летнее накопление тепла в ней гораздо меньше. В результате зимой океан является резервуаром тепла, зимние температуры воздуха над морем выше, чем над сушей, особенно во внетропических широтах. Напротив, летом воздух над морем холоднее, чем над сушей.

Годовой теплооборот почвы и воды

С апреля по сентябрь в средних широтах происходит накопление тепла в почве. При этом накапливается 1,5--3 ккал тепла на каждый квадратный сантиметр поверхности. В холодное время почва отдает это тепло атмосфере. Величина ±1,5-- 3 ккал в год и составляет годовой теплооборот в почве. Под влиянием снежного покрова зимой и растительного летом годовой теплооборот почвы уменьшается. В тропиках годовой теплооборот меньше, чем в умеренных широтах, так как там меньше годовые различия в притоке солнечной радиации.

Годовой теплооборот больших водоемов примерно в 20 раз больше по сравнению с почвой.

Суточный ход температуры на поверхности почвы

1. Измерение температуры поверхности почвы является методически очень трудной задачей, особенно при пользовании жидкостными термометрами. Результаты измерений сильно зависят от условий установки термометра, не вполне отражают действительные температурные условия на поверхности почвы и недостаточно сравнимы. Лучшие результаты можно получить с помощью электрических термометров.

Температура поверхности почвы имеет резко выраженный суточный ход. Она сильно меняется в течение суток, повышаясь от восхода Солнца примерно до 13 часов и понижаясь затем до восхода Солнца. Говорят, что после полудня температура на поверхности почвы имеет суточный максимум, а перед восходом Солнца имеет суточный минимум.

Суточный ход температуры воздуха у земной поверхности

Температура воздуха меняется в суточном ходе вслед за температурой земной поверхности. Поскольку воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, амплитуда суточного хода температуры даже в нижнем слое воздуха меньше, чем на поверхности почвы (над поверхностью моря условия сложнее, о чем будет сказано дальше). С высотой амплитуда убывает, точно так же, как убывает с глубиной амплитуда температуры почвы. Даже на высоте будки она примерно на одну треть меньше, чем у самой земной поверхности. Наконец, максимум в суточном ходе температуры воздуха несколько запаздывает по сравнению с максимумом температуры на земной поверхности. Минимумы наблюдаются почти одновременно.

Однако суточный ход температуры достаточно закономерен лишь в условиях устойчивой ясной погоды. Еще более закономерным представляется он в среднем из большого числа наблюдений: многолетние кривые суточного хода температуры--плавные кривые, похожие на синусоиды, причем максимум температуры приходится на послеполуденные часы (13--14 часов), а минимум близок к моменту восхода Солнца.

...

Подобные документы

  • Атмосфера, единицы измерения давления воздуха. Барическая ступень и градиент. Барометрическая формула Лапласа. Приборы для измерения атмосферного давления, его изменчивость и влияние на погоду, приведение к уровню моря с помощью таблиц. Плотность воздуха.

    контрольная работа [45,3 K], добавлен 04.11.2014

  • Состав атмосферы Земли и особенности влияния на нее вращения планеты. Последствия исчезновения воздушной массы. Изобретение ртутного и электронного барометров. Применение их при измерении давления воздуха. Единица измерения атмосферного давления.

    презентация [562,5 K], добавлен 17.03.2015

  • Понятие абсолютной, относительной влажности воздуха и влагоемкости. Давление водяного пара атмосферы при различных температурах. Краткая характеристика основных методов оценки влажности и температуры воздуха. Аспирационный и простой психрометры.

    лабораторная работа [331,0 K], добавлен 19.11.2011

  • Определение возможностей Солнца. Расчет интенсивности солнечной радиации методом коэффициентов. Расчет интенсивности солнечной радиации аналитически. Расчёт потребностей в электроэнергии. Интенсивность падающей солнечной радиации для разных углов наклона.

    контрольная работа [212,8 K], добавлен 26.11.2014

  • Статистика атмосферы и простейшее приложение. Уравнение состояние сухого воздуха и его использования для расчёта плотности воздуха. Виртуальная температура и запись уравнения влажного воздуха в компактной универсальной форме. Основные const термодинамики.

    краткое изложение [43,8 K], добавлен 19.11.2010

  • Определение расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха для теплого и холодного периодов. Теплопоступления от искусственного освещения и солнечной радиации. Выбор схемы распределения воздуха в кондиционируемом помещении, подбор калориферов.

    курсовая работа [155,4 K], добавлен 19.12.2010

  • Приход солнечной радиации на земную поверхность. Пример вычисления суммарной радиации на горизонтальную поверхность, поглощенной и отраженной солнечной радиации по данным значениям альбедо. Вычисление амплитуды колебаний почвы на разных глубинах.

    курсовая работа [111,5 K], добавлен 12.05.2015

  • Основные свойства воздуха, влияющие на движение самолета, строение атмосферы Земли. Особенности движения газовых потоков в аэродинамике. Законы движения воздуха, ламинарный и турбулентный воздушный поток. Статическое давление, уравнение Бернулли.

    лекция [1,2 M], добавлен 23.09.2013

  • Силы и коэффициент внутреннего трения жидкости, использование формулы Ньютона. Описание динамики с помощью формулы Пуазейля. Уравнение Эйлера - одно из основных уравнений гидродинамики идеальной жидкости. Течение вязкой жидкости. Уравнение Навье-Стокса.

    курсовая работа [531,8 K], добавлен 24.12.2013

  • Физика атмосферы. Спектральные исследования атмосферы Земли. Линии кислорода. Линии натрия. Линии водорода и гидроксила ОН. Атмосферный озон. Поляризационные исследования атмосферы Земли. Взаимодействии атмосферы Земли с излучением Солнца.

    реферат [44,6 K], добавлен 03.05.2007

  • Понятие солнечной радиации и ее распределение по поверхности Земли. История развития солнечной энергетики, достоинства и недостатки ее использования. Виды фотоэлектрического эффекта. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения.

    курсовая работа [939,1 K], добавлен 12.02.2014

  • Вычисление равновесной относительной влажности над поверхностями дистиллированной воды и капель насыщенного раствора поваренной соли. Факторы, определяющие фазовые переходы в атмосфере. Условия образования и роста облачной капли. Основные формулы расчета.

    курсовая работа [125,3 K], добавлен 10.01.2013

  • Общее понятие прямой и рассеянной солнечной радиации и факторы, влияющие на их величину. Значения отношений потоков прямой солнечной радиации на наклонную и горизонтальную поверхности. Способы определения альбедо (отражательной способности поверхности).

    реферат [111,5 K], добавлен 05.04.2016

  • Исследование устройства и принципов работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей. Абсолютная и относительная влажность воздуха, их отличительные особенности. Оценка преимуществ и недостатков гигрометра.

    лабораторная работа [232,2 K], добавлен 09.05.2011

  • Необходимость контроля влажности и особенности ее измерения. Характеристика и сущность психрометрического метода, расчет относительной влажности воздуха и способы ее выражения. Конструкция, электрическая схема, параметры и принцип работы влагомера.

    контрольная работа [97,4 K], добавлен 01.02.2013

  • Предмет физики Земли. Геофизические поля. Методы исследований, предназначенных для наблюдений в атмосфере, на земной поверхности, в скважинах и шахтах, на поверхности и в глубине водоёмов. Общие сведения о Земле. Глобальные и промежуточные границы.

    презентация [4,6 M], добавлен 24.10.2013

  • Содержание водяных паров в воздухе. Приборы для определения абсолютной и относительной влажности. Устройство конденсационного гигрометра и гигрометра Ламбрехта. Принцип действия простейшего психрометра и психрометра Августа. Ощущение влажности человеком.

    презентация [214,8 K], добавлен 13.11.2013

  • Понятие и виды сушки, особенности ее статики и кинетики. Определение плотности, количества и энтальпии водяного пара. Цели и физико-химические способы осушки газов. Физические основы и методы кристаллизации, расчет ее материального и теплового баланса.

    презентация [2,5 M], добавлен 29.09.2013

  • Расчет теплопоступлений от станков, от людей, от солнечной радиации для теплого и холодного периодов года, от искусственного освещения. Тепловые потери через стены и окна в теплый и в холодный периоды года. Построение процессов кондиционирования воздуха.

    контрольная работа [116,3 K], добавлен 19.12.2010

  • Основные положения и постулаты кинематики – раздела теоретической механики. Теоретические основы: определения, формулы, уравнения движения, скорости и ускорения точки, траектории; практические примеры в виде решения наиболее типичных задач кинематики.

    методичка [898,8 K], добавлен 26.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.