Какова должна быть температура поверхности Земли…

Температура над Землей

Какова должна быть температура поверхности Земли...

Все, кто летал на самолете, привыкли к сообщению такого рода: «наш полет проходит на высоте 10 000 м, температура за бортом — 50 °С». Кажется, ничего особенного. Чем дальше от нагретой Солнцем поверхности Земли, тем холоднее. Многие думают, что понижение температуры с высотой идет непрерывно и постепенно температура падает, приближаясь к температуре космоса.

Между прочем, так думали ученые вплоть до конца 19 века. Разберемся подробнее с распределением температуры воздуха над Землей. Атмосферу подразделяют на несколько слоев, которые и отражают в первую очередь характер изменения температуры.

Нижний слой атмосферы называется тропосферой , что означает „сфера поворота».

Все перемены погоды и климата являются результатом физических процессов, происходящих именно в этом слое. Верхняя граница этого слоя располагается там, где уменьшение температуры с высотой сменяется ее возрастанием,— примерно на высоте 15—16 км над экватором и 7—8 км над полюсами.

Как и сама Земля, атмосфера под влиянием вращения нашей планеты тоже несколько сплющена над полюсами и разбухает над экватором. Однако этот эффект выражен в атмосфере значительно сильнее, чем в твердой оболочке Земли. В направлении от поверхности Земли к верхней границе тропосферы температура воздуха понижается.

Над экватором минимальная температура воздуха составляет около —62°С, а над полюсами около —45°С. В умеренных широтах более 75% массы атмосферы находится в тропосфере. В тропиках же в пределах тропосферы находится около 90% массы атмосферы.

В 1899 г. в вертикальном профиле температуры на некоторой высоте был обнаружен ее минимум, а затем температура незначительно повышалась. Начало этого повышения означает переход к следующему слою атмосферы — к стратосфере , что означает „сфера слоя».

Термин стратосфера означает и отражает прежнее представление о единственности слоя, лежащего выше тропосферы. Стратосфера простирается до высоты около 50 км над земной поверхностью. Особенностью ее является, в частности, резкое повышение температуры воздуха.

Это повышение температуры объясняют реакцией образования озона — одной из главных химических реакций, происходящих в атмосфере.

Основная масса озона сосредоточена на высотах примерно 25 км, но в целом слой озона представляет собой сильно растянутую по высоте оболочку, охватывающую почти всю стратосферу. Взаимодействие кислорода с ультрафиолетовыми лучами — один из благоприятных процессов в земной атмосфере, способствующих поддержанию жизни на Земле. Поглощение озоном этой энергии препятствует излишнему поступлению ее на земную поверхность, где создается именно такой уровень энергии, который пригоден для существования земных форм жизни. Озоносфера поглощает часть лучистой энергии, проходщей через атмосферу. В результате этого в озоносфере устанавливается вертикальный градиент температуры воздуха примерно 0,62°С на 100 м, т. е, температура повышается с высотой вплоть до верхнего предела стратосферы — стратопаузы (50 км), достигая, по некоторым данным, 0 °С.

На высотах от 50 до 80 км располагается слой атмосферы, называемый мезосферой . Слово „мезосфера» означает „промежуточная сфера», здесь температура воздуха продолжает понижаться с высотой.

Выше мезосферы, в слое, называемом термосферой , температура снова растет с высотой примерно до 1000°С, а затем очень быстро падает до —96°С.

Однако падает не беспредельно, потом температура снова увеличивается.

Термосфера является первым слоем ионосферы . В отличие от упомянутых ранее слоев, ионосфера выделена не по температурному признаку. Ионосфера является областью, имеющей электрическую природу, благодаря которой становятся возможными многие виды радиосвязи.

Ионосферу делят на несколько слоев, обозначая их буквами D, Е, F1 и F2 Эти слои имеют и особые названия. Разделение на слои вызвано несколькими причинами, среди которых самая важная—неодинаковое влияние слоев на прохождение радиоволн. Самый нижний слой, D, в основном поглощает радиоволны и тем самым препятствует дальнейшему их распространению.

Лучше всего изученный слой Е расположен на высоте примерно 100 км над земной поверхностью. Его называют также слоем Кеннелли — Хевисайда по именам американского и английского ученых, которые одновременно и независимо друг от друга обнаружили его. Слой Е, подобно гигантскому зеркалу, отражает радиоволны.

Благодаря этому слою длинные радиоволны проходят более далекие расстояния, чем следовало бы ожидать, если бы они распространялись только прямолинейно, не отражаясь от слоя Е. Аналогичные свойства имеет и слой F. Его называют также слоем Эпплтона.

Вместе со слоем Кеннелли—Хевисайда он отражаем радиоволны к наземным радиостанциями Такое отражение может происходить под различными углами. Слой Эпплтона расположен на высоте около 240 км.

Самая внешняя область атмосферы, второй слой ионосферы, часто называется экзосферой . Этот термин указывает на существование окраины космоса вблизи Земли.

Определить, где именно кончается атмосфера и начинается космос, трудно, поскольку с высотой плотность атмосферных газов уменьшается постепенно и сама атмосфера плавно превращается почти в вакуум, в котором встречаются лишь отдельные молекулы.

Уже на высоте примерно 320 км плотность атмосферы настолько мала, что молекулы, не сталкиваясь друг с другом, могут проходить путь более 1 км. Самая внешняя часть атмосферы служит как бы ее верхней границей, которая располагается на высотах от 480 до 960 км.

Подробнее о процессах а атмосфере можно узнать на сайте «Земной климат» www.zemnoyklimat.ru

Источник: http://temperatures.ru/articles/temperatura_nad_zemley

Температура на Земле

Какова должна быть температура поверхности Земли...

Солнечная система >Система Земля-ЛунаПланета Земля > Температура на Земле

Определение температуры Земли: минимальный и максимальный показатель планеты, изменение температуры с глубиной погружения в фото, сравнение с другими планетами.

Земля – пока единственная планета, располагающая жизнью. Но это касается лишь найденных нами объектов, а ведь наши знания пока неполные. Так что поиск жизни в Солнечной системе и за ее пределами продолжается. Любой живой организм нуждается в специальных условиях.

Влияет расположение планеты. Нам повезло проживать в зоне обитаемости – определенная удаленность от звезды, позволяющая поддерживать стабильную температуру для наличия жидкой воды. Так какая же температура Земли?

Варианты температуры Земли

На земной температурный показатель влияют различные факторы. Это могут быть время суток, сезон, а также точка замера. Планета вращается за 24 часа, поэтому есть день и ночь.

Кроме того, осевой наклон составляет 23°, из-за чего сформировались сезоны. А некоторые уголки мира расположены в постоянном холоде или зное.

На нижней схеме показано, как отметка температуры на Земле меняется с глубиной (от коры к ядру).

График зависимости температуры Земли от глубины погружения

Вы можете не знать, но не вся планета проходит сквозь времена года. На экваториальной линии градус повышен, поэтому у них всегда жарко.

Вычисление Температуры Земли

Средний показатель температуры планеты Земля – 14°C. Максимум – 70.7°C. Эту отметку зафиксировали в иранской пустыне. Отличилась также Австралия (69.3°C) и Китай (66.8°C). Самую низкую температуру на Земле отыскали на станции Восток Антарктида, где градус опустился до -89.2°C в 1983 году. В спутниковых наблюдениях отметили целых -93.2° C в Антарктиде в 2010 году!

Вычисления основывались на стандарте Всемирной метеорологической организации. Правила говорят, что показатель нужно определять из прямого солнечного света, а сами термометры размещают на высоте 1.2-2 м от поверхности.

Сравнение температуры Земли с другими планетами

Даже несмотря на все эти факторы, нам повезло обладать наиболее стабильными показателями. Но в нашей системе полно объектов, которые просто поражают своими данными. К примеру, Меркурий умудряется на одной стороне поджариться к 465°C, а на другой замерзнуть на -184°C.

Венере еще хуже. Ее густая и токсичная атмосфера функционирует в качестве одеяла, из-за чего поверхность раскалена на 460°C. Средний марсианский показатель составляет -55°C, но на экваториальной линии может прогреться до 20°C, а на полюсах остыть к -153°C. Не удивительно, что это самая горячая планета в Солнечной системе.

Температурная карта поверхности Земли

Юпитер – представитель газовых гигантов, который фактически лишен поверхности. Но температурные замеры проводят в облачном покрове. Верхние части отмечают -145°C. На Сатурне опускается до -178°C, но планета наклонена, поэтому ее полушария прогреваются по-разному.

Наиболее морозной планетой системы считается Уран, где придется столкнуться с -224°C, а показатель верхнего атмосферного слоя Нептуна достигает -218°C. Вы могли заметить, что в нашем пространстве практически все объекты вынуждены страдать от экстремального нагрева или адской жары.

Исторические наблюдения за температурой Земли

Мы можем судить о точности данных только за последние два века, потому что ранее никто не занимался температурной слежкой. Но мы примерно знаем, с чего начинала наша планета.

К примеру, 3.5 миллиардов лет назад наша звезда была на 25% слабее, а земная атмосфера только формировалась. Но она все же выдерживала показатели выше 0.

За последние 2 миллиарда лет наша планета прошла сквозь 5 ледниковых периодов, а в одном мы проживаем и сейчас

Последние 2.4 миллиардов лет планета вынуждена была столкнуться с резкими климатическими изменениями. Это 5 ледниковых периодов, вовремя которых повысилось альбедо, а значит большая часть солнечной энергии возвращалась в пространство из-за отражения, что снижало температурный показатель.

Их разделяли межледниковые периоды, где увеличивалось количество выпуска парниковых газов, вроде вулканической активности. Это именуют глобальным потеплением, которое усилилось с развитием человеческих технологий.

Повышенная концентрация СО2 и прочих парниковых газов привела к тому, что со средины 2-го века температура растет.

Изменение средней температуры поверхности Земли и концентрации углекислого газа

Внутренние температурные показатели Земли

Важно не забывать, что внутренняя и поверхностная температуры отличаются. По сути, чем дальше от ядра, тем холоднее. Мы никогда не отправляли датчики так далеко, но все же смогли выполнить определенные расчеты.

Полагают, что внутренне ядро раскалено на 7000°C, а внешнее – 4000-6000°C. Температура земной мантии – 870°C. Не будем забывать, что у каждой планеты свои особенности и на показатель будут влиять различные факторы. Но пока мы живем на единственной планете, способной обеспечить приятные и стабильные условия.

Источник: https://v-kosmose.com/planeta-zemlya/temperatura/

Температурные показатели планеты Земля

Какова должна быть температура поверхности Земли...

На температуру Земли влияет множество факторов. Ключевой из них — удаленность от поверхности. Верхние слои коры могут быть заморожены на протяжении столетий. При этом самые глубинные недра, внутреннее ядро планеты, разогревается до значений, сопоставимых с жаром на поверхности Солнца.

На земной температурный показатель влияют различные факторы. Credit: bezformata.com

Источник тепла и распределение по слоям планеты

Средняя температура на планете Земля составляет 14,8ºС. По мере удаления от поверхности вглубь коры температура постепенно поднимается. Темп роста равен 3°С на каждые 100 метров. Это значение верно для любого региона, кроме нескольких аномальных зон.

Рекорд принадлежит участку на территории США, где на протяжении 1000 м изменение температуры составляет 100°С. Антирекорд установлен в Южной Африке. Там на аналогичной протяженности перепад не превышает 6°С.

После рубежа в 20 км скорость роста температуры замедляется.

Основным источником тепла для земной поверхности является солнечное излучение. Его средняя мощность, достигающая нашей планеты, равна 341 Вт/кв. м.

Кроме этого, существуют внутренние факторы, разогревающие глубокие слои. В их число входят:

  • распад изотопов;
  • тектонические процессы, идущие в мантии;
  • дифференциация вещества, вызванная воздействием гравитации;
  • фазовые и химические превращения;
  • приливное трение, связанное с воздействием Луны.

Температура внутренних частей Земли. Credit: infourok.ru

Их влияние на поверхность планеты несущественно. Мощность, достигающая ее, не превышает 0,03 — 0,05 Вт/ кв. м.

Таблица температуры на разных глубинах Земли

Значение температуры, характерной для разных глубин, приведено в таблице.

Часть тела планетыРасстояние от поверхности Земли, кмt,° С
Поверхность Земли014,8
Литосфера50 — 2001400
Мантия200 — 29002000 — 3000
Область ядраВнешняя3000 — 50004000
Внутренняя5000 — 60005000 — 6000

Как происходит вычисление

Под средней температурой поверхности земли понимают значение, вычисленное на основе сложения данных со всего земного шара и деления на количество точек, в которых проводилось измерение. Колебания в зависимости от времени года не превышают 2°С.

Среднегодовая температура приземного воздуха на поверхности Земли равна +14°С. Credit: studfiles.net

Отмечено, что среднегодовая температура постепенно увеличивается. Однако это изменение находится в пределах десятых долей градуса.

На земле существует пояс, на протяжении которого температура остается неизменной в течение всего года. Он проходит в земной коре. Глубина его расположения зависит от широты и составляет:

  • 5 м в тропиках;
  • 30 м возле полюсов.

Исторические наблюдения

На отдельных участках земной поверхности фиксируются значения, далекие от среднего показателя. Отрицательный температурный рекорд принадлежит Антарктиде. Он был зафиксирован в 2010 г. и составил -93°С.

Максимальное значение +70,7°С наблюдалось в иранской пустыне. Практически идентичная температура — 69,3°С была отмечена в Австралии.

Самый резкий перепад между максимальным и минимальным значениями в течение суток зафиксирован в США в 1916 г. Он составил 55°С.

Когда метеорологи сообщают о фиксации нового рекорда или аномально высоких показателях для того или иного сезона, нужно понимать, что речь идет о сравнении с данными, зафиксированными за последние 200 лет. До этого контроль не проводился.

Научные исследования свидетельствуют о том, что за последние 2,4 млрд лет Земля прошла через 5 ледниковых периодов. Завершение последнего мы сейчас наблюдаем. Тенденция к росту температуры наметилась во II в. н.э.

Сравнение с условиями на других планетах

Сравнение земных климатических условий с другими планетами показывает, что они являются оптимальными в Солнечной системе.

Самые сложные климатические условия на Меркурии. В то время как обращенная к звезде сторона разогрета до +465°С, обратная — заморожена до -184°С.

Венера не уступает ему по максимальному показателю. Из-за плотной атмосферы ее поверхность раскалена до +460°С.

Наиболее близкую к земной степень нагревания имеет Марс. Она составляет +20°С. Но достигается эта величина только на экваторе. Полюса этой планеты постоянно заморожены до -153°С.

Рекордно низкая температура среди объектов Солнечной системы была зарегистрирована на Уране и составила -224°С. Самый холодный из газовых гигантов — Нептун уступает ему всего 6°С.

Источник: https://o-kosmose.ru/solnechnaya-sistema/temperaturnye-pokazateli-planety-zemlya

Температура земной поверхности

Какова должна быть температура поверхности Земли...

Температура земной поверхности

Поверхность, непосредственно нагреваемую солнечными лучами и отдающую тепло нижележащим слоям и воздуху, называют деятельной поверхностью. Температура деятельной поверхности, ее величина и изменение (суточный и годовой ход) определяются тепловым балансом.

Максимальное значение почти всех составляющих теплового баланса наблюдается в околополуденные часы. Исключением является максимум теплообмена в почве, приходящийся на утренние часы. Максимальные амплитуды суточного хода составляющих теплового баланса отмечаются в летнее время, минимальные — зимой.

В суточном ходе температуры сухой и лишенной растительности поверхности в ясный день максимум наступает после 13 часов, а минимум — около момента восхода Солнца. Облачность нарушает правильный ход температуры поверхности и вызывает смещение моментов максимума и минимума.

Большое влияние на температуру поверхности оказывают ее влажность и растительный покров.Дневные максимумы температуры поверхности могут составлять +80° и более (на юге России +75°). Суточные колебания достигают 40°.

Их величина зависит от времени года, облачности, тепловых свойств поверхности, ее цвета, шероховатости, от растительного покрова, а также от экспозиции склонов.Годовой ход температуры деятельного слоя различен на разных широтах. Максимум температуры поверхности в средних и высоких широтах обычно наблюдается в июле, минимум — в январе.

Амплитуды годовых колебаний температуры деятельной поверхности в низких широтах очень малы, в средних широтах на суше они достигают 30°. На годовые колебания температуры поверхности в умеренных и высоких широтах сильно влияет снежный покров.

Распространение тепла в почвогрунте зависит от ряда его свойств, и прежде всего от теплоемкости и теплопроводности. Получая одинаковое количество солнечного тепла, почвогрунт нагревается тем медленнее, чем больше его объемная темплоемкость. Объемная теплоемкость пород, слагающих сушу, примерно в два раза меньше теплоемкости воды. Теплоемкость воды — 1, кварца — 0,517, глины — 0,676, воздуха — 0,0003.

Передача тепла от слоя к слою регулируется теплопроводностью. Большинство пород имеет малую теплопроводность в (кал)см*сек град.):Теплопроводность воды — 0,00129 кал/см*сек*град., воздуха — 0,000056.

На передачу тепла от слоя к слою затрачивается время, и сроки наступления максимальных и минимальных в течение суток температур запаздывают на каждые 10 см примерно на 3 часа.

Если на поверхности наивысшая температура была около 13 часов, на глубине 10 см максимум температуры наступит около 16, а на глубине 20 см — около 19 часов и т. д.

При последовательном нагревании нижележащих слоев от вышележащих каждый слой поглощает некоторое количество тепла.

Чем глубже слой, тем меньше тепла он получает и тем слабее в нем колебания температуры. Амплитуды суточных колебаний температуры с глубиной уменьшаются на каждые 15 см в два раза. Это значит, что если на поверхности амплитуда равна 16°, то на глубине 15 см она составляет 8°, а на глубине 30 см — 4°.

При этом периоды колебания температуры остаются неизменными на всех глубинах. В среднем на глубине около 1 м суточные колебания температуры почвы затухают. Слой, в котором эти колебания практически прекращаются, называется слоем постоянной суточной температуры.

Чем больше период колебания температуры, тем глубже распространяются эти колебания. В средних широтах слой постоянной годовой температуры находится на глубине 19—20 м, в высоких широтах — на глубине 25 м.

В тропических широтах годовые амплитуды температуры невелики и слой постоянной годовой амплитуды расположен на глубине всего 5—10 м.Моменты наступления максимальных и минимальных в течение года температур запаздывают в среднем на 20—30 суток на каждый метр.

Таким образом, если наименьшая температура на поверхности наблюдалась в январе, на глубине 2 м она наступает в начале марта.

Наблюдения показывают, что температура в слое постоянной годовой температуры близка к средней годовой температуре воздуха над поверхностью.

Слой почвогрунта, расположенный над слоем постоянной годовой температуры и испытывающий ее годовые колебания, называется деятельным слоем.

Вода, обладая большей теплоемкостью и меньшей теплопроводностью, чем суша, медленнее нагревается и медленнее отдает тепло.

Солнечные лучи, падающие на водную поверхность, частью поглощаются самым верхним слоем воды, а частью проникают на значительную глубину, нагревая непосредственно некоторый ее слой. Подвижность воды делает возможным. перенос тепла.

Вследствие турбулентного перемешивания воды передача тепла вглубь происходит в 1000—10 000 раз быстрее, чем путем теплопроводности. При остывании поверхностных слоев возникает тепловая конвекция, сопровождающаяся перемешиванием воды.

Суточные колебания температуры на поверхности Океана в высоких широтах всего 0,1°, в умеренных — 0,4°, в тропических — 0,5°. Глубина проникновения этих колебаний — 15—20 м. Годовые амплитуды температуры на поверхности Океана — от 2° в тропических широтах до 0,8° — в умеренных.

Годовые колебания температуры проникают на глубину 200—300 м.

Моменты максимумов температуры водоемов запаздывают по сравнению с сушей. Максимум наступает около 15—16 часов, минимум — через 2—3 часа после восхода Солнца. Годовой максимум температуры на поверхности Океана в северном полушарии приходится на август, минимум — на февраль.

Источник: http://racechrono.ru/obschee-zemlevedenie/5098-temperatura-zemnoy-poverhnosti.html

Biz-books
Добавить комментарий