Идеи и советы по ведению бизнеса, бизнес-идеи

Радиационный баланс деятельного слоя формула. Смотреть что такое "радиационный баланс" в других словарях

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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новосибирский государственный аграрный университет

Институт заочного образования и повышения квалификации

Агрономический факультет

Контрольная работа

по дисциплине: Агрометеорология

Ну, мы прокомментировали, что облака, воздух и другие атмосферные компоненты поглощают небольшую часть солнечной радиации. Однако этого количества, поглощенного недостаточно для поддержания стабильной температуры и сделать нашу планету пригодной для жизни. Как мы можем жить с этими температурами?

Так называемые парниковые газы - это те газы, которые удерживают часть температуры, излучаемой земной поверхностью, которая возвращается обратно в атмосферу. Парниковые газы: водяной пар, диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, метан и т.д. каждый парниковый газ обладает другой способностью поглощать солнечную радиацию. Чем больше мощности вы должны поглощать, тем больше тепла вы сохраните и не позволяете ей вернуться в космос.

Задание № 1

Задание № 2

Задание № 3

Задание № 4

1) Дать определение заморозков, выделить типы заморозков

Задание № 5

1) Описать методику составления фенологических прогнозов

2) Определить дату наступления восковой спелости зерновых культур

Задание № 6

1) Построить розу ветров

2) Проанализировать розу ветров, определить:

На протяжении всей истории человечества концентрация парниковых газов возрастает. Рост этого увеличения обусловлен промышленной революцией и сжиганием ископаемого топлива в промышленности, энергетике и транспорте. Эти газы в растущей эмиссии заставляют их сохранять большое количество солнечной радиации и не позволяют ей возвращаться в космическое пространство.

Это называется парниковым эффектом. Однако увеличение этого эффекта, которое мы называем теплицей, является контрпродуктивным, поскольку то, что мы делаем, все больше увеличивает средние глобальные температуры. Поскольку в атмосфере этих газов, поглощающих излучение, больше концентрации, будет сохраняться больше тепла и, следовательно, тем выше температура.

Количество дней с С и СВ ветром (возможен суховей)

Используемая литература

Задание № 1 температура роза ветров прогноз

1) Дать определение радиационного баланса и его составляющих

Радиационный баланс В - состоит из коротковолновой и длинноволновой радиации. Он включает в себя следующие элементы называемые составляющими радиационного баланса: прямая радиация S"; рассеянная радиация D; отражённая радиация Rк (коротковолновая); излучение земной поверхности Ез; встречное излучение атмосферы Еа.

Солнечная радиация и изменение климата

Глобальное потепление известно во всем мире. Это увеличение температур из-за большого удержания солнечной радиации вызывает изменение глобального климата. Это не только означает, что средние температуры планеты растут, а климат и все, что будет изменяться.

Повышение температуры приводит к дестабилизации воздушных течений, океанических масс, распределению видов, последовательности станций, увеличению экстремальных погодных явлений и т.д. вот почему, чтобы вернуть наш радиационный баланс стабильным образом, мы должны сократить выбросы парниковых газов и восстановить наш климат.

Прямая солнечная радиация S". Энергетическая освещённость прямой радиации зависит от высоты Солнца и прозрачности атмосферы и возрастает с увеличением высоты над уровнем моря.

Рассеянная радиация D. Чем выше Солнце и больше загрязнённость атмосферы, тем больше поток рассеянной радиации. Облака, не закрывающие Солнце, увеличивают приход рассеянной радиации по сравнению с ясным небом. Зависимость прихода рассеянной радиации от облачности сложная. Она определяется видом и количеством облаков, их вертикальной мощностью и оптическими свойствами. Рассеянная радиация облачного неба может колебаться более чем в 10 раз.

Атмосфера можно рассматривать как гигантскую термальную машину, питаемую внешней энергией Солнца и гравитационным полем внутри Земли. Если мы не будем рассматривать сравнительно незначительное количество тепла, выходящего изнутри Земли в силу радиоактивности, можно заключить, что почти вся теплота, которую получает атмосфера, поступает прямо или косвенно из Солнца. Поскольку она не нагревается, а охлаждение, мы можем заключить, что атмосфера излучает в среднем такое же количество тепловой энергии, которое оно получает от Солнца.

Мы говорим, что тело находится в лучистом равновесии, когда оно излучает такое же количество энергии, которое оно поглощает. Если тело излучаемо сбалансировано и имеет постоянный источник энергии, его температура будет постоянной. Причина, по которой средняя температура земного шара почти неизменна из года в год, заключается в том, что она почти идеально сбалансирована по отношению к окружающей ее окружающей среде.

Снежный покров, отражающий до 70-90% прямой радиации, увеличивает рассеянную радиацию, которая потом рассеивается в атмосфере.

Суммарная радиация Q - это сумма рассеянной D и прямой радиации S", падающей на горизонтальную поверхность.

Отражённая радиация (альбедо) R - часть суммарной радиации, приходящей к деятельному слою Земли и отражённой от него. Альбедо зависит от цвета, шероховатости, влажности и других свойств.

Ремиссия почти постоянна, приблизительно от 1% до 2%. Хотя эти цифры очень малы, они могут представлять собой заметные изменения в климатической истории планеты. Кажется, что эти изменения происходят в течение миллионов лет. Излучение колебаний солнечной энергии, вероятно, связано с циклом солнечных пятен.

Лучистая энергия, получаемая от Солнца, называется инсоляцией. Из-за того, что орбита Земли эллиптическая, количество солнечного света незначительно меняется в течение года, но его среднее значение, известное как солнечная постоянная, составляет две калории на квадратный сантиметр в минуту. Это число относится к лучистой энергии, которая ударяет по поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, до того, как любая потеря или поглощение этой энергии происходит, когда она проходит через атмосферу.

Излучение Земли Ез - это земное излучение несколько меньше излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре и пропорционально четвёртой степени абсолютной температуры земной поверхности. Излучение земной поверхности происходит непрерывно. Чем выше температура излучающей поверхности, тем интенсивнее её излучение.

Излучение атмосферы Еа - происходит, так же как и излучение Земли, непрерывно. Поглощая часть солнечной радиации и излучения земной поверхности, атмосфера сама излучает длинноволновую радиацию.

Структура распределения солнечного света слегка изменена по поверхности Земли в основном из-за влияния атмосферы: она поглощает, отражает, рассеивает и переизлучает солнечную энергию. Длина волны излучения зависит от энергии излучения тела. Солнце имеет белое свечение накаливания, и его энергия называется коротковолновым излучением. Земля и атмосфера нагрелись за счет поглощения коротковолнового излучения. Напротив, они излучают энергию, и это излучение испускается в длинных волнах.

Излучение Земли и ее атмосфера ощущаются гораздо больше, чем тепло, чем свет. Между временем, которое оно поглощается как коротковолновое излучение, и как только оно возвращается в космос в качестве длинноволнового излучения, энергия нагревает земную поверхность, атмосферу и стимулирует циркуляцию воздуха и воды в гидрологическом цикле.

2) Вычислить радиационный баланс

Дано: ho - 17° Формулы:

(высота Солнца в град); S"=Ssinho

S - 0.78кВт/м2; Q=S"+D

D - 0.07кВт/м2; R=-AQ/100

Eэф - 0,09кВт/м2; B=Q-R-Eэф

S"=Ssinho=0,78*0,2923=0,228кВт/м2

Q=S"+D=0,228+0,07=0,298кВт/м2

R=-AQ/100=-37*0,298/100=-11,026/100=-0,11

B=Q-R-Eэф=0,298-(-0,11)-0,09=0,32кВт/м2

Ответ: радиационный баланс = 0,32 кВт/м2.

Задание № 2

1) По данным таблицы №2 построить график годового хода температуры воздуха

То, как атмосфера ведет себя относительно коротких и длинных волн, в значительной степени контролирует ее обмен энергией с земной поверхностью. Водный пар и углекислый газ поглощают часть коротковолнового солнечного излучения, но поглощают гораздо больше длинных волн, излучаемых Землей. Фактически, водяной пар и двуокись углерода поглощают большую часть излучения от земной поверхности.

Эти газы переизлучают излучение, так что часть энергии, потерянной на поверхности, возвращается к ней. Таким образом, поверхность Земли получает энергию как от солнца, так и от атмосферы. Атмосфера функционирует как невидимая мантия, которая защищает поверхность Земли, удерживая ее в тепле, сдерживая и возвращая часть энергии, протекающей с поверхности.

2) Определить амплитуду годового хода температуры

А=17,6-(-17,6)=35,2°С

3) Определить даты перехода среднесуточной температуры воздуха через 0°С, через 5°С, через 10°С. Вычислить продолжительность периодов с температурой выше 0°С, выше 5°С, выше 10°С (период активной вегетации)

Через 0°С - 10 апреля и 15 октября, продолжительность - 189 дней.

Изменения в объеме получаемой энергии зависят от некоторых факторов. Здесь будут выделены основные моменты. Высота солнца, являющаяся углом между лучами и касательной к поверхности в точке наблюдения, является одним из основных факторов, определяющих количество полученной солнечной энергии. Чем перпендикуляр лучей, тем интенсивнее они появляются. Таким образом, в экваторе, где широта равна нулю, лучи перпендикулярны, а солнечный свет достигает своих максимальных уровней. В полярных областях, с другой стороны, когда лучи проникают в наклонный, существует большая дисперсия энергии поверхностью, на которой она распределена.

Через 5°С - 23 апреля и 1 октября, продолжительность - 162 дней.

Через 10°С - 18 мая и 13 сентября, продолжительность - 119 дней.

4) Вычислить сумму активных (выше 10°С) температур за каждый месяц, а также в целом за весь период активной вегетации

Июнь - ?tакт=15,3*30=459°С

Июль - ?tакт=17,6*31=545,6°С

Август - ?tакт=14,9*30=447°С

Май tср=10+12,6/2=11,3°С?tакт=11,3*14=158°С

Короче говоря, температура уменьшается от экватора до полюсов, т.е. чем выше широта, тем ниже температура. Этот обмен энергией будет происходить, главным образом, в результате циркуляции атмосферы и морских течений. Фактически, общие прибыли и убытки практически компенсируются; поэтому этот обмен энергией должен быть перенесен с низких на высокие широты, чтобы установить глобальный тепловой баланс. Именно из-за этого процесса переноса тепла, как объясняется, создается атмосфера первичных ветров и временных систем на Земле.

Орбита Земли вокруг Солнца, как вы знаете, эллиптическая. Таким образом, есть время, когда Земля ближе к Солнцу, и поэтому солнце будет больше, и время, когда наша планета будет дальше от нее и будет иметь более низкое излучение. Разница между этими периодами в отношении инсоляции может достигать цифры до 7%.

Сентябрь tср=12,8+10/2=11,4°С?tакт=11,4*13=148,2°С

Вегетационный период?tакт=459+545,6+447+158+148,2=1757,8°С

Задание № 3

1) Дать определение характеристик влажности воздуха

Абсолютная влажность б - масса водяного пара, содержащийся в единице объёма воздуха. Выражается в г/м3.

Парциальное давление водяного пара е - давление, которое имел бы пар, находящийся в воздухе, если бы он занимал объём, равный объёму воздуха при той же температуре. Выражается в гПа.

Существует заметное различие в длительности дней между двумя полушариями Земли. Это связано с различием сезонов и широты. Конечно, полушарие, обращенное к солнцу, будет иметь более длительные дни и, следовательно, больше солнечного света. Поэтому, как можно ясно видеть, существует неравномерное распределение солнечного света.

Когда были представлены слои атмосферы, было очевидно, что газы, твердые частицы и водяной пар, которые его составляют, являются некоторыми элементами, ответственными за большую или меньшую диффузию или отражение тепла и света, которые солнечные лучи посылают на Землю.

Давление насыщенного водяного пара Е - парциальное давление водяного пара, максимально возможное при данной температуре. Выражается в тех же единицах.

Относительная влажность f - отношение парциального давления водяного пара е к давлению насыщенного пара Е при данных температуре и давлении, выраженное в процентах:

Дефицит насыщения водяного пара d - разность между давлением насыщенного пара при данной температуре и фактическим парциальным давлением водяного пара:

Атмосфера Земли поглощает приблизительно 66% энергии, излучаемой Солнцем. Оставшиеся 34% отражаются обратно в космос без поглощения. Из 66%, которые входят в систему Земля-атмосфера, только 47% поглощаются земной поверхностью. Поэтому глобальная энергетическая система Земли-Атмосфера положительна: процент поглощенной энергии выше, чем у отраженной энергии. Атмосфера представляет собой отрицательный баланс, в то время как Земля представляет собой положительный баланс. Это свидетельствует о том, что Земля является источником тепла для атмосферы.

Выражают в гектопаскалях, миллибарах или миллиметрах ртутного столба.

Точка росы td - температура, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе при данном давлении, достигает состояния насыщения относительно химически чистой плоской поверхности воды.

2) Изучить психрометрический и гигрометрический метод определения влажности воздуха

Таким образом, облучение Земли нагревает тропосферу больше, чем прямое излучение Солнца. Земля не поглощает энергию однородно, как уже было замечено. Другой важный фактор также будет влиять на более или менее поглощение тепла на поверхности планеты: неравномерное распределение между выброшенным и водой.

Таким образом, вода и почва представляют собой разницу в их теплоемкости. Вода, будучи относительно прозрачной для солнечного излучения, позволяет проникать солнечным лучам примерно до 30 метров глубины. Вы сможете сохранить это тепло в течение более длительного времени. Поверхность почвы, напротив, непрозрачна, концентрирует всю энергию, полученную в мелком слое. Поэтому он будет иметь гораздо более быстрый нагрев, чем вода, поскольку тепловой эффект распределяется в гораздо большей толщине.

Психрометрический метод - измерение влажности воздуха производится двумя термометрами, один из которых охлаждается смачиванием водой.

Гигроскопический (сорбционный) метод - основан на свойстве гигроскопических тел (обезжиренный человеческий волос) реагировать на изменение влажности воздуха.

Дано: е = Е"-АР(t-t")

t - 18°С если t"=11°С то Е"=13,1гПа

A (пост. психром.)-0,000662 f = е/Е*100%

Р(атм. давление) - 1000гПа если t=18°С то

Найти: е - упругость водяного пара; d = Е - е

f - относительную влажность воздуха;

d - дефицит влажности воздуха;

td - точку росы.

Е = Е"-АР(t-t")=13,1-0,000662*1000*(18-11)=13,1-0,662*7=13,1-4,634= =8,466гПа

F = е/Е*100%=8,466/20,6*100=0,41*100=41%

d=Е-е=20.6-8.466=12.134гПа

Если е=8.5гПа то td=4,6°С

Задание № 4

3) Дать определение заморозков, выделить типы заморозков

Заморозки - это понижение температуры воздуха или деятельной поверхности до 0°С и ниже на фоне положительных средних температур воздуха.

Типы заморозков:

Адвективные заморозки - возникают вследствие вторжения холодного воздуха арктического происхождения весной и осенью. Происходит понижение температуры воздуха во всём приземном слое. Амплитуда суточного хода температуры воздуха не велика, различие между температурой воздуха на высоте 2 м. и у поверхности почвы незначительно. Адвективные заморозки могут длится несколько суток подряд, охватывают большие территории и мало зависят от местных условий.

Радиационные заморозки - образуются интенсивным охлаждением деятельной поверхности в результате излучения в ясные тихие ночи при невысоком уровне средних суточных температур воздуха. При этом в приземном слое воздуха образуется инверсия температуры. На поверхности почвы или сомкнутого травостоя холоднее, чем на высоте 2м., в среднем на 2,5-3°С, в Сибири на 4-4,5°С.

Адвективно-радиационные заморозки - возникают вследствие вторжения холодного воздуха и дальнейшего ночного охлаждения.

Дано: М воздуха = t" - (t - t")*С±А

t - 5.4°С М поверхности почвы = t" - (t - t")*2*С±А

N - 8 баллов.

Найти: ожидаемую ночную минимальную температуру

Решение: т.к. N=8баллов то +2°С

М воздуха = 2,4 - (5,4 - 2,4) * 1,8 = - 3 + 2 = - 1°С заморозок вероятен;

М поверхности почвы = 2,4 - (5,4 - 2,4) *2* 1,8 = - 8,4 + 2 = - 6,4°С заморозок будет.

Задание № 5

3) Описать методику составления фенологических прогнозов

Фенологические наблюдения и прогнозы - наблюдения за сезонными явлениями и процессами в жизни растений и животных и предсказание сроков их наступления. При проведении фенологических наблюдений регистрируют даты наступления фаз развития дикорастущих и культурных растений (например, распускание почек деревьев и кустарников, их цветение, плодообразование), сроки прилёта и отлёта птиц, появления различных видов насекомых и др.. Фенологические наблюдения дают информацию о динамике развития растительного и животного мира в течение годичного цикла, в сопоставлении с гидрометеорологическими условиями.

4) Определить дату наступления восковой спелости зерновых культур

Дано: D1 - 9.07

(дата фазы колошения); D=D1+A/t-B

А - 450°С (сумма

эффективных температур);

tcp по прогнозу - 19°С (тем-

пература воздуха по прог-

нозу или по среднемного-

летним данным.

B - 5°С (темп. биологичес-

кого минимума)

Найти: D - дату восковой спелости

D=09.07+450/19-5=09.07+32дня=11,08

Ответ: дата восковой спелости - 11 августа.

Задание № 6

3) Построить розу ветров

4) Проанализировать розу ветров, определить:

Преимущественное направление ветра,

Количество дней с данным направлением ветра,

Количество дней с С и СВ ветром (возможен суховей).

Преимущественное направление ветра в мае - Юго-западное

Количество дней с данным направлением ветра:

31день - 100%

Х дней - 24% Х=7,44 Ответ: 7,5 дней

Количество дней с С и СВ ветром в мае:

31день - 100%

Х дней - 5+11% Х=4,96 Ответ: 5 дней.

Используемая литература

1. Агрометеорология Ю.И.Чирков. Гидрометеоиздат 1986г.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Заливы, лиманы и фиорды. Система ветров в антициклонах. Местные ветры, муссоны, пассаты. Определение элементов ветра на судне. Гидрологические наблюдения и морские гидрологические прогнозы. Районы возникновения тропических циклонов и пути передвижения.

    контрольная работа , добавлен 13.08.2014

    Агрометеорологические факторы в жизни растений: их радиационный, температурный и тепловой режимы, осадки, влажность воздуха и испарение. Опасные для сельскохозяйственного производства гидрометеорологические явления в теплый период: засухи, ливни, град.

    дипломная работа , добавлен 01.12.2010

    Основные части, детали и оси нивелира. Поле зрения трубы нивелира. Порядок действий при проложении хода технического нивелирования для определения высот точек теодолитного хода. Условия поверок нивелира. Превышения по рабочей и контрольной сторонам реек.

    лабораторная работа , добавлен 11.07.2011

    Вычисление угла наклона и горизонтального положения стороны теодолитного хода. Определение координат точек теодолитно-высотного хода, расчет поправок, отметок точек, пикетов. Обработка материалов измерений по трассе нивелиром, построение профилей.

    курсовая работа , добавлен 02.03.2016

    Определение средней многолетней величины (нормы) годового стока.Коэффициент изменчивости (вариации) Сv годового стока. Определение нормы стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии. Построение кривой обеспеченности годового стока.

    контрольная работа , добавлен 23.05.2008

    Анализ русловых деформаций по сопоставленным и совмещенным планам. Построение продольного профиля по оси судового хода. Исследование скоростного режима участка съемки. Анализ экологического состояния участка реки с учетом влияния господствующих ветров.

    курсовая работа , добавлен 21.11.2010

    История и этимология реки Обь. Характеристики водности рек. Определения вида регулирования стока и объема водохранилища. Построение интегральных кривых стока и потребления, определения по этим кривым полезного объема водохранилища. Расчёт годового стока.

    курсовая работа , добавлен 24.05.2012

    Определение влажности грунта. Построение геологического разреза. Определение влажности грунта на пределах раскатывания и текучести, разновидностей глинистого грунта, гранулометрического состава песчаного грунта ситовым методом. Борьба с оползнями.

    отчет по практике , добавлен 12.03.2014

    Вывод уравнения для аналитического описания эпюры температуры воды. Изучение неоднородности температуры воды по глубине рек. Анализ распределения температуры воды по ширине рек. Оценка эффективности использования уравнения теплового баланса реки.

    дипломная работа , добавлен 22.12.2010

    Требования к комплексной скважинной аппаратуре. Анализ методов измерения влажности и температуры нефти. Построение принципиальной схемы канала и анализ его погрешностей. Расчет основных компонентов схемы. Разработка конструкции первичных преобразователей.

Количество тепла, получаемого от Солнца земной поверхностью, зависит прежде всего от угла падения солнечных лучей. Чем отвеснее падают солнечные лучи, т. е. чем больше высота солнца над горизонтом, тем меньше путь солнечных лучей в атмосфере (рис. 8) и тем большее количество энергии приходится

на единицу площади. И, наоборот, чем меньше угол падения, тем больше путь солнечных лучей в атмосфере и тем меньше энергии приходится на единицу площади.

Максимальное количество солнечной радиации поступает на единицу горизонтальной поверхности земли, перпендикулярной солнечным лучам, тогда, когда солнце находится в зените, т. е. когда угол падения солнечных лучей равен 90°.

Для изучения процессов, вызванных притоком солнечной энергии, необходимо знать, какое количество ее получает Земля вместе с атмосферой и гидросферой, как распределяется эта энергия по земному шару и как она расходуется. Но Земля не только получает солнечное тепло, она и отдает его путем излучения. Разность между приходом и расходом лучистой энергии Солнца называется радиационным балансом.

Потеря тепла земной поверхностью путем излучения в значительной степени компенсируется излучением атмосферы, направленным сверху вниз. Однако вследствие того, что температура земной поверхности выше температуры атмосферы, земное излучение всегда больше излучения атмосферы. Иначе говоря, земная поверхность всегда теряет некоторое количество тепла. Разность между величиной земного излучения и величиной поглощенного подстилающей поверхностью противоизлучения атмосферы называется эффективным излучением. Земное излучение измеряется в калориях на квадратный сантиметр в минуту (кал/см 2 мин).

Величина радиационного баланса земной поверхности определяется уравнением:

R = Q (1- a )- I

где Q - суммарная солнечная радиация, приходящаяся на единицу горизонтальной поверхности; а - отражательная способность земной поверхности для коротковолновой радиации; I - эффективное излучение, равное разности собственного излучения земной поверхности и противоизлучения атмосферы.

Температура земной поверхности и влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину эффективного излучения, поэтому величина эффективного излучения днем больше, чем ночью, летом больше, чем зимой. В тех районах Земли, где часто наблюдается облачность, эффективное излучение земной поверхности меньше, чем там, где преобладает ясная погода. Потеря тепла поверхностью значительно уменьшается благодаря поглощательной способности атмосферы. При отсутствии атмосферы между приходом солнечного тепла и излучением поверхности земли установилось бы иное равновесие, чем оно существует в настоящее время.

Изучение особенностей радиационного баланса в различных частях земного шара является одной из важнейших задач метеорологии. Еще в конце прошлого века (1884) выдающийся географ и климатолог А. И. Воейков писал о необходимости ведения «приходо-расходной книги солнечного тепла, получаемого земным шаром с его воздушной и водяной оболочкой. Нам нужно знать: сколько получается солнечного тепла у верхних границ атмосферы; сколько его идет на нагревание атмосферы, на изменение состояния примешанного к ней водяного пара; затем - какое количество достигает поверхности суши и вод, какое идет на нагревание различных тел, какое на изменение их состояния (из твердого в жидкое и из жидкого в газообразное); на химические реакции, особенно сопряженные с органической жизнью; затем нужно знать, сколько тепла Земля теряет посредством излучения в небесное пространство и как идет эта потеря» .

С тех пор изучено многое. Изобретены специальные приборы для измерения радиационного баланса, называемые балансомерами, составлены карты радиационного баланса земной поверхности и др.

Возвращаясь к вопросу о количестве притока солнечной энергии к Земле, рассмотрим рассчитанные суммы солнечной радиации для летнего и зимнего солнцестояния при отсутствии

атмосферы. Такие данные приведены в таблице 2. Из этой таблицы следует,- что при отсутствии атмосферы в дни летнего солнцестояния Арктика получала бы наибольшее количество солнечного тепла - 1110 кал/см 2 сут, т. е. больше, чем экваториальная зона, где суточная сумма тепла составляла бы всего лишь 814 кал/см 2 .

Расчеты показывают, что при так называемой идеальной атмосфере (абсолютно сухой и чистой) поверхность земли в высоких и даже средних широтах летом получала бы больше тепла, чем в экваториальной зоне. Согласно расчетам в последних числах июня при отсутствии облаков и при средней прозрачности атмосферы на Северный полюс поступало бы около 670 кал/см 2 сут, на широту 55 0 -630 кал/см 2 сут, а в экваториальную зону лишь около 500 кал/см 2 сут.

В экваториальной зоне количество солнечного тепла не испытывает больших сезонных изменений (табл. 2). Суточные суммы его колеблются в пределах 814-869 кал/см 2 . В то же время в средних широтах от лета к зиме, оно уменьшается в несколько раз, а на Северном полюсе поступление тепла в период сентябрь-март вовсе прекращается.

Такое распределение солнечной радиации объясняется тем, что в Полярном бассейне летом солнце круглые сутки не заходит за горизонт, а зимой не появляется над горизонтом, в то время как в экваториальной зоне продолжительность светлого времени суток в течение года не испытывает заметных колебаний и равна приблизительно 12 часам. Поэтому в течение года низкие широты получают больше тепла, чем средние и высокие широты.

Чтобы выяснить, в какой степени количество энергии, поступающей на перпендикулярную солнечным лучам поверхность, зависит от угла их падения, обратимся к таблице 3. В этой таблице приводятся теоретически вычисленные данные о количестве солнечной радиации, приходящейся на перпендикулярную абсолютно черную поверхность, в зависимости от высоты солнца над горизонтом при полном отсутствии атмосферы (солнечная постоянная) и при прохождении солнечных лучей через идеальную атмосферу, а также данные, полученные непосредственно из наблюдений при наличии реальной атмосферы при средней прозрачности ее.

Как видно из таблицы 3, по сравнению с солнечной постоянной интенсивность радиации даже при условии идеальной атмосферы заметно меньше и, конечно, она еще меньше при наличии реальной атмосферы. При высоте солнца, равной 20°, интенсивность солнечной радиации по сравнению с солнечной постоянной в реальной атмосфере уменьшается почти вдвое, а при высоте солнца 60° - на 30%. Резкое уменьшение интенсивности солнечной радиации в реальной атмосфере происходит главным образом из-за содержания в ней водяного пара и пыли, обладающих большой поглощательной способностью.

Так обстоит дело с приходом солнечного тепла на перпендикулярную лучам поверхность.

В таблице 4 приведены примеры поступления солнечной радиации за сутки в различных точках Земли в середине лета и величины годовых сумм ее в тех же точках (по Н. П. Русину). Из таблицы следует, например, что на станции «Восток», находящейся близко к центру Южного материка, где небо безоблачное и прозрачное, летом за сутки поступает тепла в 2-2,5 раза больше, чем в умеренных и низких широтах Земли. В действительности же годовая сумма солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в низких и средних широтах составляет большую величину, чем в высоких широтах. Это объясняется углом падения солнечных лучей. Так, при падении лучей солнца

под углом 30° количество радиации, поступающей на 1 см 2 горизонтальной поверхности, по сравнению с перпендикулярным падением лучей уменьшается в 2 раза, а при высоте солнца 5° - почти в 12 раз. Поэтому поток солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, быстро убывает от экватора к полюсам.

Количество солнечного тепла, получаемого различными участками земной поверхности, меняется в течение года в зависимости от положения Земли по отношению к Солнцу. В дни весеннего и осеннего равноденствия в полдень на экваторе солнце бывает в зените, а на полюсах - на горизонте. В день летнего солнцестояния в северном полушарии высота солнца на экваторе 66,5°, на северном тропике 90°, а на Северном полюсе лишь 23,5°. В это время в Арктике солнце не заходит за горизонт и вступает в силу полярный день, а Антарктика погружается в полярную ночь.

В день зимнего солнцестояния в Арктике солнце находится за горизонтом (полярная ночь), а в Антарктике наблюдается полярный день. Однако как на Северном, так и на Южном полюсе в полярный день лучи солнца падают под наименьшим углом.

Продолжительность периода с полярным днем, как и с полярной ночью, равна приблизительно половине года. Поэтому в низких широтах Земли, где высота солнца в течение всего года наибольшая, значительно теплее, чем в средних и особенно высоких широтах северного и южного полушарий. Этим же объясняется наибольший нагрев земной поверхности в полдень, когда солнечные лучи падают на нее под наибольшим углом. Однако годовой ход температуры воздуха зависит от физико-географических условий района, адвекции и т. п.