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 (N2) 78,084 28,01340 0,967 Кислород (O2) 20946 31,99880 1,105 Аргон (Ar) 0,934 39,94800 1,379 Диоксид углерода (CO2) 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 (H2) 5*10-5 2,01594 0,070 Ксенон (Xe) 8,7*10-6 131,30000 4,524 Озон (O3) 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 2730С, 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*106км, 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/см2 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/λ4 (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 >10-3мм (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!
