Некоторые газы, входящие в состав атмосферы, поглощают земное излучение. Вследствие этого замечательного свойства Земля предохраняется от быстрого охлаждения. Основную роль в этом процессе играют водяной пар (Н2О), двуокись углерода (СО2) и озон (О3). Водяной пар содержится преимущественно в тропосфере. В средних широтах он составляет лишь около 1 % от всех газов, входящих в состав атмосферы. Однако он поглощает около 25% земного излучения. Столько же поглощает и озон, содержащийся в атмосфере в очень небольшом количестве. Водяной пар наиболее интенсивно поглощает радиацию с длиной волн 5,0—7,5 мк, углекислый газ — с длиной волн 12,9—17,1 мк, озон
задерживает длинноволновую радиацию с длиной волн 9,4— 9,8 мк. Благодаря своей способности поглощать около половины длинноволновой земной радиации водяной пар, озон и углекислый газ предохраняют землю от быстрого охлаждения, создавая так называемый оранжерейный, или парниковый, эффект. Благодаря оранжерейному эффекту охлаждение земной поверхности ночью значительно уменьшается. Известно,, что в безоблачную ночь температура воздуха вследствие излучения земной поверхности сильно понижается по сравнению с дневной; в этих случаях наблюдается большая суточная амплитуда температуры, т. е. разность между максимальной и минимальной температурами. Весной и осенью при ночном прояснении неба температура воздуха у поверхности земли нередко понижается до отрицательных значений, т. е. образуются заморозки.
Плотный облачный покров ночью задерживает излучение земной поверхности и значительно ослабляет понижение температуры. Так, если вечерняя температура воздуха такая, что в ясную ночь наблюдаются заморозки, то в пасмурную ночь минимальная температура воздуха и почвы решается положительной. В этом случае действует оранжерейный эффект, благодаря которому часть поглощенного тепла облака излучают в мировое пространство, а часть, отражая, возвращают на Землю (рис. 14, а). При отсутствии облаков тепловые лучи Земли свободно уходят в мировое пространство, вследствие чего земная поверхность и прилегающий слой воздуха быстро охлаждаются.
Благодаря оранжерейному эффекту температура воздуха у поверхности земли в целом для земного шара равна 16° выше нуля. Если учесть, что в космическом пространстве температура близка к абсолютному нулю, т. е. к — 273°, то благодаря атмосфере температура у поверхности земли оказывается выше космической на 289°.
На принципе оранжерейного эффекта основана защита растений от легких морозов. Для борьбы с заморозками обычно производится дымление. Дым, расстилаясь по земле, задерживает тепловые лучи, испускаемые земной поверхностью.
На том же принципе оранжерейного эффекта построены остекленные оранжереи для выращивания рассады различных теплолюбивых культур, для сушки фруктов и т. п. Стекло обладает свойством пропускать коротковолновые солнечные лучи и задерживать длинноволновые тепловые лучи (рис. 14, б). В результате накапливания тепла температура внутри парников бывает заметно выше температуры воздуха снаружи.
Нагревание поверхности земли от поступления солнечной энергии происходит различно, что в значительной мере зависит от состояния и теплопроводности подстилающей поверхности. Так, сухая почва, быстро нагреваясь днем, ночью вследствие отдачи тепла излучением также быстро охлаждается и большую часть тепла передает воздуху. Влажная почва и почва, покрытая растительностью, часть получаемого тепла расходуют на испарение и рост растений. От проникающих в воду солнечных лучей нагреваются не только верхние, но и глубинные слои воды, так как в водных бассейнах происходит постоянное перемешивание поверхностных и глубинных вод. Именно из-за перемешивания в теплую часть года вода в морях и океанах нагревается в слое нескольких десятков метров. Поэтому моря и океаны являются аккумуляторами солнечной энергии.
Особенно значительно накопление тепла в средних и высоких широтах. Здесь вода нагревается в период положительного радиационного баланса (в теплое полугодие); в период отрицательного баланса (зимой) тепло постепенно расходуется преимущественно на нагревание воздуха. Вследствие этого в приморских областях зимой климат умеренный, и такие сильные морозы, какие бывают в местах, значительно удаленных от морей и океанов, здесь не наблюдаются. Именно по этой причине, например, у южного побережья Исландии средняя температура января равна 0°, а на той же широте в Якутии 48° ниже нуля.
Говоря о поглощательной способности озона в предохранении Земли от охлаждения, следует остановиться и на другой, более важной его роли. Озон поглощает не только длинноволновое (тепловое) излучение Земли, но и, главное, ультрафиолетовую радиацию Солнца. Мы уже говорили, что ультрафиолетовые лучи Солнца в значительной мере поглощаются верхними слоями атмосферы. Оставшаяся часть их проникает в мезосферу и стратосферу и здесь задерживается озоном.
Поглощение ультрафиолетовой радиации Солнца очень важно для развития живых организмов, ибо большие дозы ультрафиолетовой лучистой энергии уничтожают их. Незначительные ее дозы, пропускаемые озоном к поверхности земли, оказывая губительное действие на микроорганизмы, благотворно влияют на человека.
—Источник—
Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
