Тема 2 Атмосфера и атмосферные процессы План

Тема 2: Атмосфера и атмосферные процессы

План лекции: 1. Состав и строение атмосферы; 2. Лучистая энергия в атмосфере.

Состав сухого атмосферного воздуха вблизи поверхности Земли (Семенченко, 2002) Газ Объемное содержание, % Относительная молекулярная масса (по углеродной шкале) Плотносить по отношению к плотности сухого воздуха Азот (N 2) 78, 084 28, 01340 0, 967 Кислород (O 2) 20946 31, 99880 1, 105 Аргон (Ar) 0, 934 39, 94800 1, 379 Диоксид углерода (CO 2) 0, 033 44, 00995 1, 529 Неон (Ne) 1, 818*10 -3 20, 18300 0, 695 Гелий (He) 5, 239*10 -4 4, 00260 0, 138 Криптон (Kr) 1, 14*10 -4 83, 80000 2, 868 Водород (H 2) 5*10 -5 2, 01594 0, 070 Ксенон (Xe) 8, 7*10 -6 131, 30000 4, 524 Озон (O 3) 10 -5 -10 -6 47, 99820 1, 624 100 28, 96450 1, 000 Сухой воздух

По характеру изменения температуры с высотой атмосферу делят на 5 основных слоев: Тропосфера Стратосфера Мезосфера Термосфера Экзосфера

Между слоями атмосферы находятся промежуточные слои, которые называются паузами: Тропопауза Стратопауза Мезопауза Термопауза

В атмосфере наблюдается 3 вида потоков солнечной радиации: Прямая Рассеянная Отраженная

Прямая – это радиация, поступающая на Землю непосредственно от солнечного диска в виде параллельных лучей; Рассеянная – это часть солнечной радиации, которая проходя через атмосферу, рассеивается молекулами атмосферных газов и аэрозолем. Прямая солнечная радиация и рассеянная составляют суммарную радиацию. Отраженна радиация - часть солнечной радиации, отраженная земной поверхностью, облаками и др.

Земная поверхность, как физическое тело, имеющее температуру выше 2730 С, является источником излучения, которое называется тепловым излучением Земли. Атмосфера также излучает тепло частично в космос и частично к земле. Часть атмосферного излучения, приходящего к земной поверхности называется встречным излучением.

Актинометрия - раздел метеорологии, изучающий потоки лучистой энергии.

Распределение лучистой энергии по длинам волн называется спектром. Солнечный спектр делится на 3 части: Ультрафиолетовую (λ <0, 4) Видимую(0, 4 ≤λ <0, 76) Инфракрасную(λ >0, 76)

Поглощение и рассеяние солнечных лучей зависит от: 1. Высоты Солнца. рассеиваются фиолетовые и, синие и голубые лучи и больше становится доля прошедших длинный путь волн (красные и оранжевые). Поэтому Солнце у горизонта кажется красноватым. Минимальное расстояние Земли от солнца (перигелий) составляет 147*106 км, оно наблюдается 2 января, Максимальное (афелий) 152*106 км– 5 июля, в среднем 149, 5*106 км. Интенсивность солнечной радиации при среднем расстоянии от Земли до Солнца на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам – называют солнечной постоянной. Она равна 1, 98 кал/см 2 ми. (чем меньше угол, тем больший путь в атмосфере проходит солнечный луч) сильнее 2. 1. Длинны волны солнечной радиации. Закон Релея. Интенсивность молекулярного рассеяния (К) обратно пропорциональна четвертой степени длины волны λ: К=С/λ 4 (молекулы газов) С – коэффициент, зависящий от числа рассеивающих частиц. Чем меньше длинна волны, тем сильнее рассеяния 2. 2. Первоначальной энергии лучей. Длинна волны фиолетовых лучей короче длинны синих и голубых лучей, т. е. они рассеиваются сильнее, но в рассеянном солнечном свете преобладают не фиолетовые, а сини и голубые, т. к. первоначальная энергия значительно больше. Этим объясняется голубой цвет неба. 2. 3. Рассеивание аэрозолем. Размер частиц, радиус которых >10 -3 мм (капли тумана, облаков) одинаково рассеивают все волны видимой части спектра, поэтому туман и облака имеют белый цвет. 3. Прозрачности атмосферы, концентрация частиц, рассеивающих радиацию.

Биологическое значение солнечной радиации. Для биологических процессов растений наибольшее значение имеет радиация с длиной волны <4 мкм. Она включает ультрафиолетовую (0, 29 -0, 38), физиологическую (0, 35 -0, 75), фотоситнтетически активную (0, 38 -0, 71 мкм), и ближнюю инфракрасную(0, 71 -4, 00). Ультрафиолетовая влияет на рост и развитие растений, ускоряет прохождение этапов репродуктивных органов. Физиологическая – тепловой эффект, фотосинтез, рост и развитие растений. Инфракрасная радиация – тепловой эффект.

Благодарю за внимание!