SNC03578

3.3. Promieniowanie Ziemi i atmosfery

Powierzchnia Ziemi.jak już ntześtuej wspomniano, jest również emiterem prom*, oiotrama. Pronuctucnrame ncofibe pmpidi na podczerwony część widma, poniew^ zafcży od temperatury powierzchni emitującej, zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna. a temperatura bezwzględna powierzchni Ziemi mieści się w przedziale 180-350 K. Nj. tężenie promieniowania Zimni, w odróżnieniu od całkowitego promieniowania sto. necznego, jest różne od zera przez całą dobę. Jego zależność od temperatury powierzchni emitującej wskazuje jednak na wyraźny cykl dobowy, związany z cyklem zmian temperatury. Największe natężenie przypada na godziny popołudniowe, gdy temperatura powierzchni Ziemi jest największa, najmniejsze występuje, gdy Ziemia jest najchłodniejsza, czyli w okolicach wschodu Słońca. Promieniowanie Ziemi jest w znacznej części pochłaniane przez atmosferę. Jedynie około 6% promieniowania ucieka w przestrzeń kosmiczną, głównie w zakresie 8,5-11 (im, w którym promieniowanie nie jest pochłaniane ani przez parę wodną ani dwutlenek węgla (rys. 3.9).

Emiterem promieniowania jest także atmosfera. Ponieważ promieniowanie jest izotropowe, mniej więcej połowa promieniowania atmosfery ucieka w przestrzeń kosmiczną. a pozostała część wraca do powierzchni Ziemi jako promieniowanie zwrotne. Cykl dobowy promieniowania atmosfery jest bardzo słabo zaznaczony, ponieważ w wyższych warstwach troposfety nie obserwuje się dobowych zmian temperatury. Natężenie promieniowania zależy natomiast od rodzaju i wysokości zachmurzenia, ponieważ najmniejszym pochłaniaczem (a co za tym idzie również emiterem) promieniowania jest tara wodna. Przy dużym zachmurzeniu promieniowanie zwrotne atmosfery jest wyroić, dzięki czemu promieniowanie efektywne Ziemi, czyli różnica między promieniowaniem ziemskim a promieniowaniem zwrotnym atmosfery E, - jest stosunkowo mnie. W okresach bezchmurnych w przestrzeń kosmiczni) ucieka większa część promieniowania Ziemi, ponieważ promieniowanie zwrotne atmosfery jest małe. Od promieniowania efektywnego zależy wychłodzenie powierzchni Ziemi w nocy. Jeżeli niebo jest bezchmurne i promieniowanie efektywne jest wysokie, powierzchnia traci dużo energii i temperatura intensywnie spada. Gdy niebo zasnute jest chmurami, promieniowanie efektywne jest niewielkie, powierzchnia traci niewiele energii i jej temperatura spada tylko nieznacznie. Różnicę między natężeniem całkowitego promieniowania słonecznego, pochłoniętego przez powierzchnię Ziemi, a promieniowaniem efektywnym Ziemi nazywamy bilansem radiacyjnym powierzchni Ziemi

R = (/-sin h 11)-(1 i A)-El

gdzie E_ef=E₂- E„.

Rys. 3.10. Dobowy bieg bilansu radiacyjnego i jego wpływ na dobowy bieg temperatuiy

W nocy, przy braku promieniowania słonecznego, bilans promieniowania przyjmuje wartości ujemne. Prowadzi to do stopniowego wychładzania powierzchni Ziemi, ponieważ traci ona energię. Stopień wychłodzenia zależy od promieniowania efektywnego, a więc głównie od zachmurzenia. Promieniowanie rozproszone pojawia się tuż przed wschodem Słońca i promieniowaniem bezpośrednim, ale dopiero, gdy ich natężenie zrównoważy straty energii wynikające z promieniowania efektywnego, bilans radiacyjny zaczyna przyjmować wartości dodatnie. Moment, w którym bilans radiacyjny wynosi zero, kończy okres spadku temperatury, czyli pokrywa się z chwilą, gdy temperatura osiąga najniższą w ciągu doby wartość (rys. 3.10). W miarę wznoszenia się Słońca ponad horyzont Ziemia pochłania coraz większe ilości promieniowania słonecznego, stopniowo się ogrzewając. Bilans radiacyjny jest dodatni i rośnie do momentu kulminacji Słońca. Po kulminacji bilans radiacyjny maleje, lecz jeszcze przez kilka godzin jest dodatni, ponieważ całkowite promieniowanie słoneczne pochłonięte przez powierzchnię Ziemi jest wyższe od promieniowania efektywnego. Powierzchnia Ziemi otrzymuje więcej energii niż traci i stale się nagrzewa. 2-4 godzin po kulminacji Słońca (zależnie od długości dnia) natężenie całkowitego promieniowania słonecznego pochłoniętego przez powierzchnię Ziemi spada do wartości równej natężeniu promieniowania efek-— ^D;|«™ raHi»cvinv drugi raz w ciągu doby przyjmuje wartość zero, a temperatu-