А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Температура - поверхня - земля

Температура поверхні Землі, яка спостерігається з космосу, може бути визначена шляхом аналізу енергетичного балансу між сонячним випромінюванням, більш прийнятною Землею, і її власним випромінюванням. При цьому радіаційний Землі приймається за випромінювання абсолютно чорного тіла.

Температура поверхні землі, звичайно, залежить не тільки від часу, але так само і від положення місця спостереження, в константи Л, Аг є функціями положення цих місць спостереження. Але якщо розглядати порівняно малу частину земної поверхні, то можна вважати, що температура в кожній точці її, залежить тільки від часу. Тоді наведене рішення повністю описує процес поширення і затухання всередині землі періодичних температурних збурень.

Вимірювання температури поверхні Землі характеризуються істотними неоднородностями, найяскравішою невизначеністю є ефект міських островів тепла - метеорологи багатьох країн наводять переконливі докази впливу великих міст, житлових масивів на температуру поверхні. Підвищення температури в районах великих міст може досягати 1 - 2 С. Тому багато метеорологи вважають більш вірогідним оцінки зміни температури отримувати на основі вимірів температури нижньої тропосфери (до 4 км), а не поверхневих температур. Вимірювання тропосферного температури, позбавлені невизначеностей, властивих вимірам поверхневої температури, показують, що починаючи з 1978 р до 1995 р середня температура нижньої тропосфери зменшується.

Зміни температури поверхні Землі можуть виявитися істотними з біологічної точки зору. Якщо в минулому на Землі було дуже жарко, це позначилося б негативно на живих організмах. Таким є один з усього-на-всього двох чутливих критеріїв для перевірки минулих температур, які приходять на розум.

Основні складові енергетичного балансу. Нам відомі температура поверхні Землі і тепловий потік із земних надр, що спостерігається на поверхні. Ці дані можна інтерпретувати по-різному, тому тут багато невизначеності. Для глибини більше 100 км наші знання про розподіл температури вельми ненадійні, а розташування джерел тепла і механізми його перенесення невідомі. Однак вивчення теплового режиму Землі дуже важливо, оскільки теплова енергія прямо або побічно є причиною більшої частини тектонічних і магматичних процесів, метаморфізму і генерації магнітного поля Землі.

Протягом дня температура поверхні землі підвищується і стає вище температури повітря. Після заходу сонця ця температура знижується в результаті випромінювання, і, коли вона стає нижче температури повітря, починається перехід тепла від приземного шару повітря до поверхні землі. Радіаційний повітря в такому випадку мало, і його можна не враховувати.

Нехай амплітуда коливання температури иа поверхні землі (х 0) дорівнюватиме про, амплітуда на деякій відстані х від поверхні нехай буде аа.

Фур'є було висловлено припущення, що атмосфера впливає на температуру поверхні Землі по-різному, пропускаючи випромінювання з різною довжиною хвилі.

Однак при утворенні радіаційних туманів процес ускладнюється тим, що температура поверхні землі знижується в часі, а тиск пара води в повітрі спочатку не змінюється (до тих пір поки температура землі не досягне точки роси), а потім зменшується в Відповідно до зниження швидкості конденсації пари на поверхні землі, температура якої знижується.

Розподіл температури в прилеглій до Землі тропосфері. Землі - Т 278 8 К, а в якості вихідного параметра розглядається температура поверхні Землі - Т2288 К.

Геотермические дослідження на дні Тихого океану біля о. Гваделупа. Маси океанічної води впливають на клімат, що в свою чергу позначається на температурі поверхні Землі. за приблизними підрахунками (Давидов, Конкіна, 1958 г.) маса води об'ємом 14 тис. км3 при охолодженні на 1 С може викликати нагрівання повітря на 10 С до висоти 4 км на території всієї Європи. Однак в районах багаторічної мерзлоти вони утеплюють земну кору.

Спектральна ізлучаемость чистого.

Оскільки земні освіти випромінюють як сіре тіло, то електромагнітний спектр їхніх власних випромінювань однозначно визначається температурою поверхні Землі.

В той же час пиловий екран в атмосфері змінює її відбивну здатність, а це сприяє зниженню температури поверхні Землі.

Застосування штучно засолених грунтів для зниження впливу сил отримання на фундаменти. Якщо в результаті засолення концентрація ґрунтового розчину виходить такий, при якій температура початку замерзання грунту виявиться нижче температури поверхні землі, то грунт близько підземних конструкцій протягом всієї зими буде перебувати в незамерзлого стані, а отже, не буде відчувати пучения. В такому випадку дотичні сили витріщення дорівнюватимуть нулю.

Зростання концентрацій МініГаз в атмосфері і як наслідок підвищення частки теплоти ІЧ-випромінювання, затриманої атмосферою, неминуче супроводжується зростанням температури поверхні Землі. У період з 1880 по 1940 р середня температура в північній півкулі збільшилася на 0 4 С, а в період до 2030 р вона може підвищитися ще на 1 5 - 4 5 С. Це дуже небезпечно для острівних країн і територій, розташованих нижче рівня моря.

Зростання концентрацій мікігазов в атмосфері і як наслідок підвищення частки теплоти ІЧ-випромінювання, затриманої атмосферою, неминуче супроводжується зростанням температури поверхні Землі. У період з 1880 по 1940 р середня температура в північній півкулі збільшилася на 0 4 С, а в період до 2030 р вона може підвищитися ще на 1 5 - 4 5 С. Це дуже небезпечно для острівних країн і територій, розташованих нижче рівня моря.

Зріст концентрацій МініГаз в атмосфері і, як наслідок, підвищення частки теплоти ІЧ-випромінювання, що затримується атмосферою, неминуче супроводжується зростанням температури поверхні Землі. Це дуже небезпечно для острівних країн і територій, розташованих нижче рівня моря.

Томсон обчислив вік Землі, виходячи з таких припущень: Земля є однорідним тілом, температура якого в момент затвердіння по всій масі дорівнювала температурі затвердіння гірських порід Г04000 з, а температура поверхні Землі з моменту її затвердіння залишалася постійною і рівною 0 С.

Температура, як і тиск, зростає в міру поглиблення в надра землі. Температура поверхні землі залежить в основному від сонячної радіації і кута, під яким промені падають на поверхню. Внутрішнє тепло Землі впливає незначно на температуру її поверхні, яка коливається в залежності від пори року і доби. Амплітуда коливань поверхневої температури з глибиною швидко зменшується. Глибина, нижче якої практично не позначається вплив поверхневої температури, називається глибиною нейтрального шару. Нижче нейтрального шару температура з глибиною зростає рівномірно і залежить від внутрішнього) тепла Землі. Однак для різних точок земної поверхні ступінь наростання температури з глибиною різна.

Кліматичні умови різних частин земної кулі різні. В силу цього температура поверхні Землі, будучи мірою поглинається сонячної енергії, істотно змінюється в напрямку від екватора до полюсів. Так, середньорічна температура біля поверхні Землі в районі м Верхоянска становить (- 16) С, в м Новосибірську вона досягає 0 С, а в м.Сочі її величина відповідає - f - 1450 С. Поблизу екватора (м Калькутта) середньорічна температура становить - (- 26 С. Неоднорідність в даному випадку вноситься різної середньорічною температурою ділянок земної поверхні, причому ця відмінність дуже помітне, щоб їм можна було знехтувати при розгляді температури навіть надглибокої свердловини.

Певний науковий і практичний інтерес представляє оцінка стабільності температури повітря і верхніх шарів геліотер-мозони з плином часу. Відомо, що температура поверхні Землі змінюється в часі не тільки в результаті зміни процесів виділення глибинного тепла, але і під дією кліматичних циклів. Виникає питання: чи не можна за даними метеослужби судити про кінетиці глибинних теплових процесів.

Величезна кількість енергії надходить на Землю з сонячними променями. Ця енергія підвищує температуру поверхні Землі приблизно на 300 (порівняно з температурою космічного простору) і здійснює гігантську роботу в природі. У літній день поле площею 1000 га отримує від сонця енергії більше, ніж виробляє її за день потужна сучасна електростанція.

Найбільш значущими природними парниковими газами є пари води, що містяться в атмосфері в великій кількості, а також діоксид вуглецю, який потрапляє в атмосферу як природним, так і штучним шляхом і є основним компонентом, що викликають парниковий ефект антропогенного походження. Відомо, що при відсутності діоксиду вуглецю в атмосфері температура поверхні Землі була б, приблизно, на 3 3 градуси нижче, ніж в даний час, що створило б вкрай несприятливі умови для життя тварин і рослин.

Характеристика грунтів і їх питомі теплові опору. Поверхня землі представляє еквітермічної поверхню. По суті це не зовсім точно, так як температура поверхні землі безпосередньо над прокладені кабелі буде трохи вище, ніж в інших місцях. Однак кількісно ця різниця температур дуже невелика, і тому без особливого збитку для точності розрахунків нею можна знехтувати.

Робляться нами спроба використання теплового індикатора при випробуванні екранують відкладень успіху не мала, перш за все з огляду на те, що кондуктивна складова теплопереносу в слабопроницаемих породах завжди істотно переважала над конвективної складової. Виділення останньої було також ускладнене тепловими перешкодами, що виникають за рахунок нерегулярних коливань температури поверхні землі.

Температура повітря в атмосфері протягом року змінюється в - Ширак межах Вона викликає зміна температури поверхні землі, величина якої залежить від багатьох чинників і в першу чергу від висоти снігового і характеру рослинного покривів. Пр періодичних коливаннях температури поверхні землі Б верхньому шарі відбуваються періодичні зміни температура з тим хе періодом і з амплітудою, експоненціально затухаючої з глибиною. На глибині відбувається запізнювання екстремальних температур на відрізок часу, званий зрушенням фаз.

По-третє, роль сконденсованих крапельок і кристалів не однозначна, так як в інфрачервоній області спектра залишаються потужні смуги поглинання. Двоїстість впливу водяної пари особливо помітна в двох крайніх випадках: в сонячну погоду влітку атмосферні хмари сприяють зниженню температури поверхні Землі, а взимку (вночі), навпаки, - її підвищення.

Зростання концентрацій МініГаз в атмосфері і, як наслідок, підвищення частки теплоти ПК-випромінювання, що затримується атмосферою, неминуче супроводжується зростанням температури поверхні Землі. Вели в 18801940 р середня температура в північній півкулі зросла на 0.4 С, то в період до 2030 р вона може підвищитися ще на 1.4 - 4.5 С. Це дуже небезпечно для острівних країн і територій, розташованих нижче рівня моря.

Збільшення вмісту СО2 в атмосфері на 60% в порівнянні з сучасним рівнем може викликати зростання температури земної поверхні на 1 2 - 2 С. Це означає, що якщо до 2050 року споживання викопних палив не скоротиться, то концентрація СО2 в атмосфері зросте вдвічі, а температура поверхні Землі збільшиться на 3 С.

Зміна температури видобутої нафти в процесі її підйому по стовбуру свердловини визначається за інших рівних умов: природним тепловим полем навколишнього середовища і швидкістю руху рідини. Відомо, що земна кора має так званий нейтральний шар, нижче якого температура гірських порід залишається постійною і не залежить від річного коливання температури поверхні землі. Тому від забою свердловини до нейтрального шару (рис. 45) зміна температури по довжині підйомника визначається швидкістю руху рідини. Однак вище цього шару землі істотним може виявитися вплив температурного поля зони. Це вплив ще більш істотно тоді, коли стовбур свердловини омивається морською водою.

Космічні промені, іонізуючи атмосферу, забезпечують роботу глобальної електричного кола в атмосфері, освіту грозового електрики і блискавичних розрядів. Експериментальні дані вказують на сильну зв'язок інтенсивності космічних променів і хмарності. Спостережувані зміни температури поверхні Землі можуть бути обумовлені зміною фонового космічного випромінювання. До речі, піднявши прискорювач на літаку в іоносферу, можна підвищити хмарність та викликати опади.

Щоб зберігся тепловий баланс, Земля повинна позбутися від цих зайвих 47 одиниць сонячної короткохвильової радіації, поглинених її поверхнею. Але так як температура поверхні Землі відносно низька, випромінювання відбувається головним чином в довгохвильової області спектру - інфрачервоної.

Температура повітря в атмосфері протягом року змінюється в - Ширак межах Вона викликає зміна температури поверхні землі, величина якої залежить від багатьох чинників і в першу чергу від висоти снігового і характеру рослинного покривів. Пр періодичних коливаннях температури поверхні землі Б верхньому шарі відбуваються періодичні зміни температура з тим хе періодом і з амплітудою, експоненціально затухаючої з глибиною. На глибині відбувається запізнювання екстремальних температур на відрізок часу, званий зрушенням фаз.

Нагріта атмосфера посилає додатковий потік тепла на землю, піднімаючи її температуру. Цей процес називається парниковим за аналогією з парників, в який вільно проходить сонячне випромінювання в оптичній частині спектра, а інфрачервоне випромінювання затримується. У міру збільшення забруднення атмосфери збільшується температура поверхні землі. особливо характерно прояв парникового ефекту в містах з промисловим виробництвом - температура в центрі виявляється на кілька градусів вище температури в околицях міста, особливо в безвітряну погоду.

Очевидно, що у временнбм масштабі в кілька тисяч років зміни в резервуарах суші і океанів привели до дисбалансу потоків СО2 між ними і атмосферою. Найкращим свідченням цього є керни льоду і літопис складу атмосфери, яку вони в собі містять. На рис. 510 показано, як змінилися концентрації атмосферного СО2 і температури поверхні землі за останніх 160000 років за даними з керна льоду поблизу станції Схід в Антарктиці. Протягом цього періоду часу рівні атмосферного СО2 значно змінювалися, і найбільш імовірним поясненням цих зрушень є те, що вони виникли в результаті тимчасових дисбалансів між внут-рірезервуарнимі потоками.

Але оскільки інших даних немає, слід, я вважаю, все ж зробити висновок, що питання це дуже складний. Ми не можемо з упевненістю сказати, наскільки мала змінитися при цьому температура поверхні Землі.

Друга з цих гіпотез в реальній атмосфері виконується тільки в нічний час, що і дає нам привід назвати проблему, що розглядається в цьому параграфі, проблемою нічного випромінювання. При прийнятих нами гіпотезах стаціонарний розподіл температури можливо лише в тому випадку, коли інтенсивність випромінювання земної поверхні постійна в часі, іншими словами, коли земна поверхня не остигає внаслідок витрати енергії на випромінювання. Тому, щоб зберегти можливість користуватися нашими рівняннями, ми повинні зробити припущення, що температура поверхні Землі підтримується постійної за рахунок припливу тепла зсередини.

Не тільки життя на Землі, а й багато інших нерівноважні процеси на нашій планеті в істотній мірі визначаються потоком випромінювання від Сонця. Якщо врахувати, що температура поверхні Сонця становить близько 6 х 103 К, тобто в двадцять разів перевищує температуру поверхні Землі, і той факт, що сонячна радіація укладена в дуже малому тілесному куті, то легко оцінити, що частка сонячної ентропії в величині So становить не більше одного відсотка. Іншими словами, сонячна енергія має дуже високу ступінь упорядкованості і до перетворення в тепло вона несе з собою потік інформації /о того ж порядку величини, що і So. Вона не порівнянна ні з одним з штучних потоків інформації, створених людиною. 
Тиск з кожним кілометром зростає на 27 5 МПа. У центрі Землі воно становить близько 300 тис. МПа. Температура різна в поверхневих і глибинних шарах. Температура поверхні Землі визначається припливом енергії Сонця і залежить від географічної широти місцевості і пори року. Верхня частина земної кори прогрівається на незначну глибину, нижче якої розташовується пояс постійної температури, що дорівнює середньорічній температурі даної місцевості. Нижче цього пояса температура підвищується. Відстань по вертикалі, на якому відбувається підвищення температури на 1 С, називається геотермической щаблем. На великих глибинах геотермічна ступінь не спостерігається. Температура центру Землі становить 2000 - 3000 С. Земля створює ряд геофізичних полів: гравітаційне, магнітне, електричне та теплове.

Зрозуміло, в цьому випадку наслідки були б ще більш катастрофічними. На рис. 5 в таблиці 36 показані температури поверхні Землі в разі ядерного бомбардування потужністю 10000 мегатонн не через місяць, а через вісім місяців.

З досвіду ми знаємо, що робота W (A - - B) не залежить від шляху для гравітаційних і електростатичних сил. Такий результат, зокрема, отримано для сил взаємодії між елементарними частинками з дослідів по їх розсіювання; для гравітаційних сил цей результат випливає з можливості правильного передбачення руху планет і Місяця, про що розповідається в розділі З історії фізики. Ми знаємо також, що Земля зробила близько 4 - Ю9 повних обертів навколо Сонця без скільки-небудь помітного зміни відстані до нього. Сталість цієї відстані доводиться геологічними даними про температуру поверхні Землі. За цим геологічними даними вік Землі оцінюється приблизно в Ю9 років. Однак ці дані не можуть вважатися досить надійними, тому що численні фактори, і в тому числі викиди речовини на Сонці, впливають на температуру Землі. Подальші приклади розглядаються в розділі З історії фізики в кінці глави.

Є прихильники і іншої теорії, відповідно до якої на Землі може настати нова льодовикова епоха. В атмосферу заводами викидається все зростаючу кількість пилу, яка досягла за останні роки 1 млрд. Т на рік. Пил поглинає сонячну радіацію в більшій мірі, ніж СО2 затримує випромінювання Землі. Встановлено, що збільшення непрозорості атмосфери в чотири рази викличе зменшення температури поверхні Землі, приблизно на 3 С.

Гранична умова, що характеризується постійним тепловим потоком, представляє значний практичний інтерес. Воно зустрічається при генеруванні тепла в результаті пропускання електричного струму через плоский нагрівальний елемент, при виділенні тепла внаслідок тертя; крім того, воно наближено виконується в ранніх фазах процесу нагріву печі або приміщення. Це гранична умова має також велике значення в задачах дифузії. Процес охолодження поверхні Землі після заходу Сонця в ясну безвітряну могти[21]вельми схожий на процес віддачі тепла при постійному потоці тепла (в одиницю часу через одиницю площі), і, отже, вираз (9.8) показує зміну температури поверхні Землі після заходу Сонця.

Гранична умова, що характеризується постійним тепловим потоком, представляє значний практичний інтерес. Воно зустрічається при генеруванні тепла в результаті пропускання електричного струму через плоский нагрівальний елемент, при виділенні тепла внаслідок тертя; крім того, воно наближено виконується в ранніх фазах процесу нагріву печі або приміщення. Це гранична умова має також велике значення в задачах дифузії. Процес охолодження поверхні Землі після заходу Сонця в ясну безвітряну ніч[21]вельми схожий на процес віддачі тепла при постійному потоці тепла (в одиницю часу через одиницю площі), і, отже, вираз (9.8) показує зміну температури поверхні Землі після заходу Сонця.

На практиці широко застосовують підземні резервуари або грунтові теплообмінники об'ємом 2 5 і 5 м3 заглиблені на 0 6 м в землю. При цьому испарительная здатність резервуара підвищується в 2 2 рази. Тепло підводиться до скрапленого газу через грунт, ізоляцію, металеву стінку резервуара. Величина теплового потоку змінюється протягом року і доби. Навесні і взимку поле грунту навколо резервуарів має негативну температуру, що знижує випарну здатність установки. Розраховують тепловий потік за формулою Форхгеймера, яка коригується для циліндра кінцевої приведеної довжини з еквівалентним діаметром, відповідним змоченою поверхні. Температура поверхні землі вважається рівною температурі грунту на глибині осі резервуара.