Что нагревается быстрее земля или вода ?
Солнечное излучение нагревает землю быстрее воды по нескольким причинам, включая более высокую теплоемкость воды, отражательную способность воды и более абсорбирующую, текстурированную поверхность земли. Вода отражает солнечную радиацию, а земля поглощает тепло солнца, потому что земля обычно темнее воды.
Более темные поверхности, такие как земля, поглощают больше тепла, чем отражающие поверхности, которые возвращают тепло и излучение в атмосферу. Текстурированные поверхности, такие как земля, также поглощают тепло более эффективно, чем плоские поверхности, такие как вода. Жидкая молекулярная структура воды, в которой молекулы воды движутся плавно друг против друга, заставляет воду обладать более высокой теплоемкостью, чем земля, которая имеет твердую молекулярную структуру. Наличие более высокой теплоемкости означает, что требуется больше энергии для нагревания того же объема воды, что и земля.
Основываясь только на теплоемкости, требуется больше времени для нагревания того же объема воды, что и земля. Наличие более высокой теплоемкости также означает, что в океанах гораздо больше тепла, чем в суше. Они также хранят больше тепла, чем земли, потому что вода покрывает большую часть поверхности Земли. Температура воды колеблется менее быстро, чем температура суши, а океаны поддерживают примерно одинаковые температуры, независимо от температуры в сезоне и воздухе. Постоянная температура океанов поддерживает и регулирует общий климат Земли.
Источник
Почему земля не нагревается от солнца, ежедневно получая миллионы джоулей энергии и не отдавая их никуда, т.к. находится в вакууме?
Часть солнечной энергии просто отражается обратно в космос. Остаток нагревает Землю (атмосферу, сушу, океан). Как и любое тело с температурой выше абсолютного нуля, Земля (атмосфера, суша, океан) излучает электромагнитные волны. В основном — в инфракрасном диапазоне. Они и уносят избыток энергии. Вакуум этому никак не мешает, как не мешает он и солнечному свету.
В целом на дневной стороне Земля нагревается (поглощает энергии больше, чем излучает), а на ночной — остывает (продолжает излучать, а поглощать нечего). Облака днем мешают притоку солнечной энергии (день более прохладный), а ночью — мешают оттоку энергии, перехватывая инфракрасное излучение Земли (ночь менее холодная). В безоблачную погоду суточный перепад температур больше, чем в облачную. Заморозки в безоблачную ночь тоже более вероятны. (Потоки воздуха, конечно, могут внести свои коррективы, принеся откуда-то теплый воздух, или же холодный.)
Суточный баланс поглощения и излучения, конечно, не идеален. Тем более, если речь не о всей планете, а о какой-то территории или одном из полушарий (северном или южном). Поэтому, в частности, имеем смену времен года. Годовой баланс тоже не идеален. Поэтому в масштабах планеты возможны всякие ледниковые периоды или, наоборот, периоды потеплений. Ну а локальные климатические изменения обычно имеют локальную же природу и не обязательно связаны с дисбалансом поглощения и излучения.
Источник
От чего зависит температура воздуха
Сегодня мы рассмотрим, почему на одной точке Земли очень жарко, а на другой морозы. От чего зависит температура воздуха?
Важно запомнить: воздух не нагревается сам по себе от солнечных лучей, он перенимает тепло от нагретой поверхности Земли.
А вот нагрев поверхности зависит от:
— прихода солнечной радиации, которая, в свою очередь, зависит от угла падения солнечных лучей
— удаления Солнца от Земли (разница между зимой и летом)
— характера поверхности (ровный, неровный, темный или светлый и др.)
— облачности.
Угол падения лучей
Чем ближе к прямому угол падения лучей, тем сильнее нагревается земля, тем выше температура воздуха. Чем угол более косой, тем слабее нагрев. Поэтому температура не постоянна на одной и той же широте. Она изменяется за углами падения солнечных лучей.
Форма Земли шарообразна, а земная ось имеет угол наклона. Мы уже знаем, что в районе экватора солнечные лучи падают на земную поверхность под прямым углом, а у полюсов скользят по поверхности. Поэтому, в течение года, наибольшее количество света и тепла получает поверхность в районе экватора. То есть, чем ближе к экватору, тем температуры воздуха выше. У полюсов же наоборот.
Например, после полудня, когда солнце начинает садиться, воздух продолжит получать тепло до захода солнца. Затем поверхность постепенно охладится, а температура воздуха снизится.
Поверхность
Вода нагревается и остывает медленнее, чем земля. В Северном полушарии над мировым океаном самая высокая температура воздуха в августе, а низкая в в феврале.
Поверхности могут не только поглощать солнечные лучи, но и отражать их. Существует метрика того, сколько приходящего солнечного света отражает поверхность. Она называется альбедо. Представим, что на поверхность попадают прямые солнечные лучи — это 100%. Например, гранит поглощает 53%, а отражает 47%, нежели песок. Песок поглощает 32% солнечных лучей, а отражает на все 68%.
Одно из самых высоких альбедо — у свежевыпавшего снега — 80-85%. За счёт этого может наблюдаться разница температур за городом и в городе зимой. В городе чистят снег или же он загрязнён, следовательно, поверхность имеет низкое альбедо и отражает меньше солнечных лучей. За городом будет чистый белый снег с большим альбедо и температура будет ниже.
На интенсивность нагрева влияет и цвет. Чем темнее цвет поверхности, тем быстрее она будет нагреваться от воздействия солнечных лучей – собственно, это тоже одно из проявлений альбедо.
В течение суток температура воздуха достигает своего максимума в 14-15 часов дня по местному времени и достигает минимума перед восходом солнца. Самая высокая температура воздуха в северном полушарии наблюдается в июле. Самая низкая — в январе. В южном полушарии — наоборот.
Облачность
Это крайне важный фактор в формировании температуры. Что именно важно:
Разные типы облачности по разному взаимодействуют с солнечной радиацией, это зависит от плотности и фазы облачности (кристаллы льда, воды и пр.) Например, зимой облака с кристаллами льда будут отражать больше света, следовательно, будет холоднее.
Ночью облачность действует как одеяло – если она есть, то поверхность не так быстро теряет тепло (так как тепло “отражается” от облачности вниз). Если же ночь безоблачная (это часто бывает в Антициклонах), то за ночь поверхность сильно выхолаживается и утром будет прохладно.
Источник
почему и отчего нагревается вода в водоёмах по научному?
Если очень кратко — из-за низкой теплопроводности
Однако опыт показывает, что теплопроводность воды очень низкая, а механизм конвекции практически не работает.
Возьмём значения коэффициентов теплопроводности k для различных веществ из справочника [2] — вода — 0,56, воздух — 0,025,
Оказывается, что по теплопроводности вода где-то посередине между кирпичом и деревом.
Более подробно:
В некоторых озерах, особенно в мелководных или подверженных воздействию сильных ветров, вообще отсутствует заметная стратификация воды. Это означает, что водные массы более или менее постоянно перемешиваются под действием ветра и довольно однородны по всем параметрам. Однако для большинства глубоких озер и тех, которые находятся в ветровой тени, характерна отчетливая стратификация водной толщи по физическим свойствам, в результате которого менее плотные воды располагаются над более плотными.
При взаимодействии солнечной энергии с водой последняя приобретает уникальное свойство: ее плотность достигает максимальной величины (1,0) при температуре ок. 4° С, постепенно уменьшаясь как при повышении, так и при понижении температуры. В озерах солнечный свет используется растениями для фотосинтеза, а животными — чтобы видеть под водой. Свет влияет также на вертикальные миграции некоторых организмов, но главный результат воздействия солнечной энергии — нагревание воды. Приток энергии от Солнца значителен. Приход солнечной энергии в течение одного летнего дня может достигать 500 кал на 1 см2 поверхности озера. Часть этой энергии отражается от зеркала озера, часть рассеивается водной поверхностью в пространство, а часть поглощается водой и превращается в тепловую энергию. Эта тепловая энергия частично излучается вновь в атмосферу или затрачивается на испарение.
Нагревается главным образом верхний слой воды толщиной несколько метров, поскольку радиация быстро поглощается по мере ее проникновения вглубь. Нагревание приводит к расширению воды в этом верхнем слое, отчего ее плотность уменьшается по сравнению с плотностью нижележащих холодных слоев. Нагретая вода скапливается поверх холодных и потому более плотных вод.
В результате озерные воды оказываются разделенными на два горизонта: верхний, менее плотный, теплый — эпилимнион, и нижний, более плотный, холодный — гиполимнион. Промежуточный слой, в котором происходит быстрое понижение температуры с глубиной, называется металимнионом, или термоклином. Такая стратификация определяется скорее плотностью воды, чем ее температурой.
Откуда берутся значения?
Значения температуры воды получаются в результате работы моделей погоды. Температура подстилающей поверхности является одним из основных факторов, влияющих на прогрев воздуха у земной поверхности, поэтому данные о температуре воды и почвы служат в качестве входных параметров во всех моделях атмосферы. Одновременно, сами модели также прогнозируют температуру воды, чтобы правильно отслеживать динамику погодных процессов.
Ограничения
Так как в качестве исходных используются глобальные модельные данные, то поле температуры воды получается гладким и не учитывает особенности отдельных местностей, например, со сложным рельефом, растительностью или водоемов с придонными источниками.
Кроме того, нужно принимать во внимание, что на мелких прибрежных участках около пляжей вода обычно нагревается сильнее, так как происходит нагрев дна солнечными лучами, что приводит к неустойчивости и более быстрому прогреву.
Вода в реках сильнее перемешивается, к тому же, при быстром течении возможен перенос воды из более теплых или более холодных районов.
Источник
От чего зависит температура воздуха
Сегодня мы рассмотрим, почему на одной точке Земли очень жарко, а на другой морозы. От чего зависит температура воздуха?
Важно запомнить: воздух не нагревается сам по себе от солнечных лучей, он перенимает тепло от нагретой поверхности Земли.
А вот нагрев поверхности зависит от:
— прихода солнечной радиации, которая, в свою очередь, зависит от угла падения солнечных лучей
— удаления Солнца от Земли (разница между зимой и летом)
— характера поверхности (ровный, неровный, темный или светлый и др.)
— облачности.
Угол падения лучей
Чем ближе к прямому угол падения лучей, тем сильнее нагревается земля, тем выше температура воздуха. Чем угол более косой, тем слабее нагрев. Поэтому температура не постоянна на одной и той же широте. Она изменяется за углами падения солнечных лучей.
Форма Земли шарообразна, а земная ось имеет угол наклона. Мы уже знаем, что в районе экватора солнечные лучи падают на земную поверхность под прямым углом, а у полюсов скользят по поверхности. Поэтому, в течение года, наибольшее количество света и тепла получает поверхность в районе экватора. То есть, чем ближе к экватору, тем температуры воздуха выше. У полюсов же наоборот.
Например, после полудня, когда солнце начинает садиться, воздух продолжит получать тепло до захода солнца. Затем поверхность постепенно охладится, а температура воздуха снизится.
Поверхность
Вода нагревается и остывает медленнее, чем земля. В Северном полушарии над мировым океаном самая высокая температура воздуха в августе, а низкая в в феврале.
Поверхности могут не только поглощать солнечные лучи, но и отражать их. Существует метрика того, сколько приходящего солнечного света отражает поверхность. Она называется альбедо. Представим, что на поверхность попадают прямые солнечные лучи — это 100%. Например, гранит поглощает 53%, а отражает 47%, нежели песок. Песок поглощает 32% солнечных лучей, а отражает на все 68%.
Одно из самых высоких альбедо — у свежевыпавшего снега — 80-85%. За счёт этого может наблюдаться разница температур за городом и в городе зимой. В городе чистят снег или же он загрязнён, следовательно, поверхность имеет низкое альбедо и отражает меньше солнечных лучей. За городом будет чистый белый снег с большим альбедо и температура будет ниже.
На интенсивность нагрева влияет и цвет. Чем темнее цвет поверхности, тем быстрее она будет нагреваться от воздействия солнечных лучей – собственно, это тоже одно из проявлений альбедо.
В течение суток температура воздуха достигает своего максимума в 14-15 часов дня по местному времени и достигает минимума перед восходом солнца. Самая высокая температура воздуха в северном полушарии наблюдается в июле. Самая низкая — в январе. В южном полушарии — наоборот.
Облачность
Это крайне важный фактор в формировании температуры. Что именно важно:
Разные типы облачности по разному взаимодействуют с солнечной радиацией, это зависит от плотности и фазы облачности (кристаллы льда, воды и пр.) Например, зимой облака с кристаллами льда будут отражать больше света, следовательно, будет холоднее.
Ночью облачность действует как одеяло – если она есть, то поверхность не так быстро теряет тепло (так как тепло “отражается” от облачности вниз). Если же ночь безоблачная (это часто бывает в Антициклонах), то за ночь поверхность сильно выхолаживается и утром будет прохладно.
Источник