Спектр электромагнитного излучения.

Электромагнитное излучение Солнца содержит широкий спектр волн разной длины.

Электромагнитные излучения с различными длинами волн имеют довольно много различий, но все они, от радиоволн и до гамма-излучения, одной физической природы. Общим для всех электромагнитных излучений являются механизмы ихвозникновения: электромагнитные волны с любой длиной волны могут возникатьпри ускоренном движении электрических зарядов или при переходах молекул,атомов или атомных ядер из одного квантового состояния в другое.

1) Радиоволны могут значительно различаться по длине — от нескольких сантиметров до сотен и даже тысяч километров.

2) Микроволны (СВЧ сверхвысокие частоты) электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн.

3) Инфракрасные лучи - эта часть электромагнитного спектра включает излучение с длиной волны от 1 миллиметра до восьми тысяч атомных диаметров.

4) Видимый свет. Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый) до 780 нм (красный).

5) Ультрафиолетовые лучи. Ультрафиоле́товое излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовым концом видимого излучения и рентгеновским излучением

6) Рентгеновские лучи. Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением.

7) Гамма-лучи- самые короткие по длине волны и самые высокие по частоте и энергии лучи в электромагнитном спектре. Имеют самую высокую энергию фотона.

51. Распределение тепла; тепловой баланс земной поверхности и его компоненты.

Земная поверхность, поглощая солнечную радиацию и нагреваясь, сама становится источником излучения тепла в атмосферу и через нее в мировое пространство. Чем выше температура поверхности, тем выше излучение.

Поверхность почвы или воды (а также и растительного, снежного, ледяного покрова), непрерывно получает и теряет тепло. Через земную поверхность тепло передается вверх — в атмосферу и вниз — в почву или в воду.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС Земли- это соотношение прихода и расхода энергии (лучистой и тепловой) на земной поверхности, в атмосфере и в системе Земля -атмосфера. Основным источником энергии
для подавляющего большинства физ., хим. и биол. процессов в атмосфере, гидросфере и в верхних слоях литосферы является солнечная радиация, поэтому распределение и соотношение составляющих температурного баланса характеризуют её преобразования в этих оболочках

Алгебраическая сумма потоков тепла, приходящих на земную поверхность и уходящих от нее. Выражается уравнением теплового баланса.

где R — радиационный баланс земной поверхности; P — турбулентный поток тепла между земной поверхностью и атмосферой; LE — затрата тепла на испарение; В — поток тепла от земной поверхности в глубь почвы или воды или обратно. Соотношение компонентов баланса изменяется во времени в зависимости от свойств подстилающей поверхности и географические широты места.

Характер теплового баланса земной поверхности и его энергетический уровень определяют особенности и интенсивность большинства экзогенных процессов. Данные о тепловом балансе земной поверхности играют большую роль в изучении изменений климата, географических зональности, термического режима организмов.

В соответствии с законом сохранения энергии можно считать, что алгебраическая сумма потоков тепла, приходящих на земную поверхность и уходящих от нее равна нулю.

Земля как тепловая машина

Важнейшее значение для pазвития жизни и фоpмиpования экосистем имеет тепловой pежим атмосфеpы, Мирового океана и повеpхности Земли.

Для поддержания своей постоянной температуры Земля должна отдавать в безвоздушное пространство столько же энергии, сколько получает ее от Солнца. Баланс энергии должен соблюдаться не только на всей Земле, но и в каждом слое атмосферы, в водах океана и на земной поверхности.

Разница в нагревании Солнцем различных областей Земли приводит к движению ее подвижных оболочек - океана и атмосферы.

Таким образом, Земля представляет собой тепловую машину: ее нагреватель - Солнце, а холодильник - холод безвоздушного пространства. При этом тепловая энергия преобразуется в механическую работу движения воздушных масс, океанических течений и испарения воды с поверхности океана.

Самой большой географической тепловой машиной является система «экватор—полюсы», которую следует называть тепловой машиной первого рода.С ней связаны особенно крупномасштабные движения в атмосфере. В такой машине разность температур постоянно поддерживается неравномерным поступлением солнечной радиации на сферическую поверхность Земли.. В качестве нагревателя работают тропические пояса Земли с положительным бюджетом тепла, а холодильником - высокоширотные области с отрицательным тепловым бюджетом.

Различия в нагревании материков и океанов приводят к возникновению тепловых машин второго рода. Ей соответствует зарождение муссонов.

Географическую тепловую машину третьего родаобразуют горизонтальные круговороты воды — циклонические и антициклонические кольца океанической циркуляции.

Географическая тепловая машина четвертого рода— это система, в которой происходит вертикальный перенос тепла от земной поверхности в атмосферу. При вертикальной компенсации разности температур воздух «всплывает» вверх, унося с собой тепло.

Географической машиной пятого роданазвана система тропического циклона (урагана или тайфуна)

Тепловую машину шестого рода образуют синоптические вихри, развивающиеся в океанах на границах течений и являющиеся физическим аналогом циклонов и антициклонов атмосферы.