Излучение земной поверхности и атмосферы

Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля (больше минус 273º) испускает лучистую энергию. Чем выше температура излучающего тела, тем короче длина волн испускаемых им лучей. Раскаленное Солнце посылает в пространство коротковолновую радиацию. Земная поверхность, поглощая коротковолновую солнечную радиацию, нагревается и также становится источником излучения (земной радиации). Но так как температура земной поверхности не превышает нескольких десятков градусов, ее излучение длинноволновое, невидимое.

Земная радиация в значительной мере задерживается атмосферой (водяным паром, углекислым газом, озоном), но лучи с длиной волны 9–12 мк свободно уходят за пределы атмосферы, и поэтому Земля теряет часть тепла.

Атмосфера, поглощая часть проходящей через нее солнечной радиации и больше половины земной, сама излучает энергию в мировой пространство и к земной поверхности. Атмосферное излучение, направленное к земной поверхности навстречу земному, называется встречным излучением. Это излучение, как и земное, длинноволновое.

В атмосфере встречаются два потока длинноволновой радиации – излучение поверхности Земли и излучение атмосферы. Разность между ними, определяющая фактическую потерю тепла земной поверхностью, называется эффективным излучением. Эффективное излучение тем больше, чем выше температура излучающей поверхности. Влажность воздуха уменьшает эффективное излучение, сильно снижают его облака.

Наибольшее значение годовых сумм эффективного излучения наблюдается в тропических пустынях – 80 ккал/см² в год – благодаря высокой температуре поверхности, сухости воздуха и ясности неба. На экваторе, при большой влажности воздуха, эффективное излучение составляет всего около 30 ккал/см² в год, причем величина его для суши и океана почти не различается. Наименьшее эффективное излучение в полярных районах, В умеренных широтах земная поверхность теряет примерно половину того количества тепла, которое она получает от поглощения суммарной радиации.

Способность атмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца (прямую и рассеянную радиацию) и задерживать длинноволновое излучение Земли называют парниковым эффектом. Благодаря парниковому эффекту средняя температура земной поверхности составляет =16°, при отсутствии атмосферы она была бы –22º (на 38° ниже).