Тепловые потери в воздухе, обусловленные конвекциейМеханизм этого явления прост. Соприкасаясь с горячей поверхностью, воздух нагревается и расширяется; его плотность уменьшается, и он плавно поднимается вверх. На смену приходят другие более прохладные и плотные слои воздуха, в результате возникает конвективное воздушное течение. (Благодаря преломлению света, обусловленному изменениями плотности воздуха, это течение мы часто можем наблюдать визуально.) При неподвижном воздухе интенсивность конвективных тепловых потерь для малой горизонтальной или слегка наклонной поверхности составляет около 4 Вт/кв.м на каждый градус разности температур поверхности и воздуха, хотя строгой пропорциональности между тепловыми потерями и разностью температур в действительности не наблюдается. При интенсивном движении воздуха над поверхностью, например при ветре, тепловые потери значительно возрастают. Так, при скорости ветра около 10 м/с и малой разности температур интенсивность тепловых потерь на конвекцию достигает 30 Вт/(кв.м-К). Все эти значения мы должны принимать как экспериментальные результаты. Конвекционные потери можно оценить и теоретически, но теория этих процессов столь сложна, что мы не будем излагать ее здесь,, дабы не осложнять нашего повествования.Важным, как юридэкс отзывы фактором является длинноволновое излучение, приходящее из атмосферы, оно влияет на собирание солнечной энергии. Оно испускается главным образом молекулами углекислого газа и водяного пара при поглощении ими прямого солнечного излучения, а также излучения, отраженного от земли и обусловленного конвекцией. Спектры поглощения этих молекул, связанные с их колебательными и вращательными движениями, лежат в видимой и инфракрасной областях. Перед испусканием энергия частично перераспределяется, однако в спектре атмосферного излучения вполне отчетливо проявляются линии и полосы, соответствующие длинам волн поглощения. Общая интенсивность этого излучения существенно зависит от содержания в атмосфере водяного пара, особенно вблизи земной поверхности. При повышенной влажности и сплошной облачности атмосфера ведет себя примерно так же, как черное тело с температурой около 280 К (10° С); соответствующая интенсивность излучения на горизонтальной поверхности составляет около 300 Вт/кв.м. На широтах Англии длинноволновое атмосферное излучение иногда достигает этой величины. При безоблачном небе в условиях засушливого климата распределение атмосферного излучения по длинам волн оказывается менее упорядоченным; поглощение, обусловленное молекулами С02, сосредоточено в узкой полосе вблизи 15 мкм, тогда как полосы поглощения, связанные с молекулами воды, разбросаны в интервале длин волн 20—100 мкм. Тем не менее общая интенсивность атмосферного излучения редко падает ниже 100 Вт/кв.м. Это весьма существенная радиация, благодаря которой ночью на поверхности Земли поддерживается приемлемая температура. В отсутствие подобного излучения температура земной поверхности в ночные часы должна резко падать (вследствие излучения энергии в пространство), как это и наблюдается на Луне, где атмосфера отсутствует. Температура поверхности Земли в течение ночи иногда снижается настолько, что появляется иней, но, за исключением полярных районов, она редко опускается ниже 0° С. Теперь ясно, почему выше с помощью уравнения мы получили удовлетворительное значение равновесной температуры (70° С), хотя и не учитывали теплообмен с атмосферой. При температуре окружающей среды, равной 17° С, и интенсивности конвективных потерь примерно 4 Вт/кв.м эти потери оцениваются примерно в 212 Вт/кв.м, что как раз компенсируется длинноволновым атмосферным излучением. |
||
