Нынешнее столичное лето удивляет — жаркие дни можно по пальцам пересчитать, а на этой неделе, предупреждают синоптики, Москва и вовсе погрузится в арктический холод. Тогда почему наступают зима, весна, лето, осень? Дело в том, что ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики (плоскости орбиты Земли), угол наклона относительно вертикальной оси к ней составляет 23,5 градуса.
Анекдот №527582
Таким образом, спектр поглощения нагретого газа очень походит на спектр его излучения: ярким линиям излучения в последнем соответствуют темные линии в спектре поглощения. Вышесказанное верно для газа, образованного атомами. А что можно сказать о свойствах молекулярных газов, таких как образующие земную атмосферу кислород O2 и азот N2? Оказывается, что здесь ситуация принципиально схожа с описанной выше: молекулярные газы поглощают или излучают свет только определенных частот. Однако в определенных интервалах частот разрешенные энергетические состояния молекул оказываются весьма близкими друг к другу, так что форма спектра излучения молекулярного газа, как мы увидим далее, может весьма существенно отличаться от формы спектра газа атомарного. Издательство: Альпина нон-фикшн А что делается в твердых телах и жидкостях? Оказывается, что и их спектры имеют «запрещенные» диапазоны частот, в которых тела не поглощают и не испускают свет.
Зато для остальных частот спектр излучения и спектр поглощения непрерывен, с чередованием максимумов и минимумов интенсивности, образующим сложную кривую. Физики XIX века, в частности в Германии, расходились во мнениях по поводу всего этого разнообразия. Им хотелось бы иметь излучатель света с простыми свойствами — например, тело, которое поглощало бы все излучение, которое на него падает! Понятие такого идеального объекта, «абсолютно черного тела», в физику ввел немецкий ученый Густав Кирхгоф 1824—1887. Название соответствовало сущности: действительно, если предмет поглощает излучение во всей видимой области, то он кажется черным. Ниже мы увидим, что Солнце, подобные ему звезды и в некоторой степени планеты могут рассматриваться как абсолютно черные тела.
Температура Земли Мы уже знаем, что Земля получает энергию, исходящую от Солнца, и что она теряет часть этой энергии почти всю , излучая ее в космос после «использования». Последнее особенно важно, так как именно солнечная энергия поддерживает жизнь на Земле. Минимальное такое «использование», происходящее на всех планетах, — это не дать им остыть. Солнечное излучение поддерживает более или менее постоянной температуру поверхности планет, которая без него неумолимо уменьшалась бы. Можно ли предположить, что эта функция соответствует спектральной плотности мощности излучения абсолютно черного тела? Такая гипотеза близка к реальности в случае планеты без атмосферы.
Нить лампы накаливания приближается к абсолютно черному телу, которое при нагревании излучает белый свет. К сожалению, нить накаливания излучает значительную долю электромагнитного излучения и вне видимой области. Ввиду этой бессмысленной траты энергии производство таких ламп было прекращено в начале XXI века. Атмосфера Земли, сфотографированная из космоса. Ее плотность уменьшается с набором высоты. Парниковый эффект Какую роль играет атмосфера для поддержания этой разницы в три десятка градусов?
Она удерживает большую часть излучения, испускаемого Землей, с помощью механизма, который был объяснен Жозефом Фурье 1768—1830 в начале XIX века: «Температура повышается из-за наличия атмосферы, потому что тепло встречает меньше препятствий для проникновения сквозь воздух в виде света, чем после преобразования в скрытое тепло», — писал он. Сегодня «скрытое тепло» называется инфракрасным излучением с длиной волны приблизительно от 0,7 до 500 мкм ; помимо этого лексического уточнения, анализ Фурье точен. Атмосфера легко пропускает большую часть солнечного излучения с максимумом интенсивности в части видимого спектра, которое может «пронизывать воздух», в то время как инфракрасное излучение, испускаемое почвой, в значительной степени атмосферой поглощается и возвращается в космос только после длительных перипетий. А именно, сначала оно поглощается молекулами атмосферы, затем вновь переизлучается с различными частотами, и так много раз. Это явление называется парниковым эффектом, потому что в парниках — садовых теплицах — потери энергии посредством излучения ограничивают, устанавливая окна из стекла или пластика, которые не пропускают инфракрасное излучение. Радиационный баланс теплообмена на земной поверхности и в атмосфере Земли.
Тепло, исходящее от Солнца, частично отражается, частично рассеивается, частично поглощается, а затем повторно излучается после различных процессов. Delmas et al. Конвекционный нагрев атмосферы Земли Мы говорили выше о том, что температура поверхности Земли определяется балансом между энергией, получаемой от Солнца, и энергией, излучаемой в космос. Последняя частично определяется излучением почвы, но в значительной степени — излучением атмосферы. В зависимости от длины волны максимум этого излучения приходится на разные высоты. Поэтому нам важно понять структуру атмосферы.
Атмосферное давление P уменьшается с ростом высоты z, так как сила, с которой атмосфера давит на выбранную поверхность, определяется весом находящегося над ней столба воздуха. Таким образом, давление в предположении постоянства температуры атмосферы падает с увеличением высоты экспоненциально. Грубая оценка приводит к падению давления вдвое при увеличении высоты на 6000 м.
Кроме того, мы знаем, что летом длина светового дня намного больше, чем в зимнее время. А значит, Солнце располагает большим временем на подогрев поверхности Земли. Изменение времен года по поясам Если на северном полушарии наступает лето, то на южном, соответственно, зима, ведь оно в это время находится далеко от Солнца. То же самое происходит и во втором полугодии: на южном полушарии становится намного теплее и даже жарко, а на северном наступает зима.
А между тем в разных поясах Земли совершенно разные климатические условия. Это объясняется близостью или удаленностью от экватора. Чем к нему ближе, тем более жаркий климат, и наоборот, чем дальше от него, тем более холодные климатические условия. Кроме того, на погоду влияет множество факторов. Это и близость к морю, и высота относительно уровня Мирового океана. Ведь в горах достаточно прохладно даже летом, а на вершинах даже в зной лежит снег. Конечно, экватор - это воображаемая линия, проходящая по центру Земли.
Но она находится наиболее близко к Солнцу независимо от наклона оси нашей планеты. Именно по этой причине регионы близ экватора постоянно изнывают от избыточного количества энергии. Температура здесь не падает ниже двадцати четырех градусов. Тут не только летом жарко.
То есть Солнце не только "пульсирует" с интервалами в 11 лет, как мы часто слышим из новостей о магнитных бурях, но и примерно раз в пару столетий "впадает в спячку". Лет на 70, а то и больше. Так вот, в XVII столетии светило в очередной раз "ушло в ждущий режим". Это вычислил английский астроном Эдвард Уолтер Маундер, поэтому это космическое событие назвали минимум Маундера.
По его данным, с 1645 года по примерно 1715-й на нашей звезде были отмечены какие-то жалкие полсотни пятен, хотя обычно за столько лет их бывает полсотни тысяч. А ведь пятна — это и есть те самые порталы, через которые из раскалённых недр вырываются адские магнитные вспышки, чтобы вызывать у нас головную боль и портить электронику. Так что, как ни странно, чем больше пятен — тем бодрее и веселее наше солнышко. А теперь давайте покрутим новостные ленты. Вот, пожалуйста: буквально в марте 2019 года в Физическом институте имени Лебедева РАН сообщили , что активность Солнца внезапно упала аж почти в сто раз и стала настолько низкой, что излучение на коротких волнах приборы перестали улавливать. Далее: в прошлом, 2018 году писали , что Гольфстрим стал таким медлительным, каким его не видели полторы тысячи лет. И наконец, эпичные снимки зимы-2012 на Черноморском побережье. Евпатория зимой 2012 года.
Или как?
Ее плотность уменьшается с набором высоты. Парниковый эффект Какую роль играет атмосфера для поддержания этой разницы в три десятка градусов? Она удерживает большую часть излучения, испускаемого Землей, с помощью механизма, который был объяснен Жозефом Фурье 1768—1830 в начале XIX века: «Температура повышается из-за наличия атмосферы, потому что тепло встречает меньше препятствий для проникновения сквозь воздух в виде света, чем после преобразования в скрытое тепло», — писал он. Сегодня «скрытое тепло» называется инфракрасным излучением с длиной волны приблизительно от 0,7 до 500 мкм ; помимо этого лексического уточнения, анализ Фурье точен. Атмосфера легко пропускает большую часть солнечного излучения с максимумом интенсивности в части видимого спектра, которое может «пронизывать воздух», в то время как инфракрасное излучение, испускаемое почвой, в значительной степени атмосферой поглощается и возвращается в космос только после длительных перипетий. А именно, сначала оно поглощается молекулами атмосферы, затем вновь переизлучается с различными частотами, и так много раз. Это явление называется парниковым эффектом, потому что в парниках — садовых теплицах — потери энергии посредством излучения ограничивают, устанавливая окна из стекла или пластика, которые не пропускают инфракрасное излучение. Радиационный баланс теплообмена на земной поверхности и в атмосфере Земли. Тепло, исходящее от Солнца, частично отражается, частично рассеивается, частично поглощается, а затем повторно излучается после различных процессов.
Delmas et al. Конвекционный нагрев атмосферы Земли Мы говорили выше о том, что температура поверхности Земли определяется балансом между энергией, получаемой от Солнца, и энергией, излучаемой в космос. Последняя частично определяется излучением почвы, но в значительной степени — излучением атмосферы. В зависимости от длины волны максимум этого излучения приходится на разные высоты. Поэтому нам важно понять структуру атмосферы. Атмосферное давление P уменьшается с ростом высоты z, так как сила, с которой атмосфера давит на выбранную поверхность, определяется весом находящегося над ней столба воздуха. Таким образом, давление в предположении постоянства температуры атмосферы падает с увеличением высоты экспоненциально. Грубая оценка приводит к падению давления вдвое при увеличении высоты на 6000 м. Однако давление на любой высоте может меняться на несколько процентов в разные дни, а давление на уровне моря варьирует от одной точки к другой по отношению к «нормальному давлению» 101,3 кПа даже в одно и то же время. Почему любое понижение давления не компенсируется сразу же перемещением воздуха из зон более высокого давления?
Дело в том, что такой компенсации часто противодействует вращение Земли, и сила Кориолиса, а также другие процессы иногда могут стабилизировать зоны высокого или низкого давления на протяжении нескольких недель. Основные конвективные движения воздуха в атмосфере и циркуляция ветров. Характерными являются воздушные потоки вблизи экватора с образованием так называемых конвекционных ячеек Хэдли. Именно они в совокупности с силой Кориолиса являются причиной формирования пассатов — ветров, которые систематически дуют с востока на запад. Кроме того, следует принимать во внимание, что в нижних слоях атмосферы температура, как правило, падает с ростом высоты. Причина этого явления заключается в том, что солнечное тепло в основном накапливается у поверхности Земли, откуда оно затем перераспределяется по толще атмосферы. Это перераспределение происходит частично путем излучения, но преимущественно посредством конвекции: находящийся у поверхности Земли горячий воздух поднимается вверх, в то время как более холодный опускается вниз. Конвекция вовлекает в движение значительные воздушные массы, иногда даже в глобальном масштабе. Поднимающиеся тепловые массы доходят до областей с более низким давлением, и их объем увеличивается. Это увеличение объема в соответствии с законами термодинамики предполагает охлаждение поскольку воздух является плохим проводником тепла, то его расширение адиабатично; именно расширение газов является одним из классических процессов охлаждения.
Однако понижение температуры с набором высоты не является абсолютным законом: она изменяется локально в зависимости от различных параметров. При дальнейшем наборе высоты температура повышается! Это связано с тем, что конвекционные движения затрагивают лишь часть атмосферы, называемую тропосферой, которая находится ниже этой высоты. Выше находится стратосфера, где нагревание обеспечивается уже не Землей, а непосредственно Солнцем. Механизм выделения тепла здесь заключается в поглощении ультрафиолета кислородом O2, в результате чего образуется озон О3 и выделяется тепло. Изменение средней атмосферной температуры красная линия с высотой в самых низких слоях атмосферы. Тропосфера, которая простирается до дюжины километров над уровнем моря, — место наибольшей активности большинства погодных явлений. Круговорот воды в природе играет значительную роль в обмене тепловыми потоками на глобальном уровне. Воздух, который находится прямо над океанами, наполняется водяным паром посредством испарения. Охлаждение воздуха в результате восходящего движения приводит к конденсации водяного пара, в результате чего выделяется тепло.
Таким образом формируются облака, и составляющие их микрокапельки позднее прольются дождем, который охладит почву.
Горячее лето 2023-го. Климатолог Кокорин объяснил причины аномальной жары
Солнце находится выше горизонта, и лучи меньше рассеиваются в атмосфере, достигая Земли с меньшими потерями. В летнее время дневное освещение продолжительнее, что дает Земле больше времени для нагревания. Схема Однако, следует помнить, что климатические условия и погода могут различаться в зависимости от региона и других факторов. Почему, когда холодно, человеку хочется тепла? Это связано с естественной реакцией человеческого организма на изменение температуры. Когда нас окружает холод, наше тело стремится поддерживать оптимальную температуру.
Чувство холода заставляет нас искать способы нагреться и сохранить тепло. Такой инстинктивный отклик может создавать у нас желание ощутить теплоту и комфорт, чтобы избежать потери тепла и сохранить приемлемую температуру тела. Почему, когда жарко, человеку хочется холода? Погода и наше физическое состояние взаимосвязаны.
Углекислый газ, солнце и вода — это условия для фотосинтеза. Более того, по концентрации парниковых газов мы в России находимся еще не в оптимуме. То есть вместе с потеплением климата зона устойчивого земледелия в России будет увеличиваться. Уже несколько лет мои коллеги-дачники обсуждают, что те сорта, которые раньше не росли в Подмосковье, южные, теперь устойчиво могут культивироваться. Опишите Россию будущего.
Зимой в Сибири будет всегда холодно, летом жарко. В центральной части России климат станет ближе к нынешнему европейскому. В перспективе ближайших 50 лет зимы станут не холоднее -10 градусов, в среднем от нуля до -5; лето будет гораздо жарче, Москва станет, может быть, не Нью-Йорком, но, условно говоря, Ростовом. Значительно изменится север. Через 40-50 лет арктический ледяной покров станет сезонным, летом в Арктике вообще не будет льда, правда, зимой лед будет всегда. На сотни километров севернее сменятся зоны растительности: на тундру будет наступать кустарник, на кустарник — тайга. Проблема климата политизирована, но это не отменяет глобальное потепление — Насчет того, что в мире глобальное потепление, ученые вроде сошлись. Но спорят про его причины. Все-таки человек перегревает Землю или энергия Солнца?
Нас греет Солнце. Поток энергии, который приходит от Солнца — 340 ватт в среднем на квадратный метр поверхности Земли — определяет то, что у нас абсолютная среднеглобальная температура воздуха у поверхности планеты 288 градусов Кельвина, то есть — 14 градусов Цельсия. Человеческая деятельность, связанные с ней выбросы парниковых газов прибавили чуть меньше градуса к этой температуре в среднем для Земли. Как мы уже разобрались, для той же России этот прирост больше, около двух градусов для среднегодовой температуры, а это уже немало. Говорят, даже коммунальное отопление влияет на микроклимат города. Это и индустрия, и теплостанции, и производства, и крупная промышленность. Отказаться от этого человек уже не может, но может при желании существенно сократить выбросы, во-первых, перейдя на возобновляемые источники энергии, на гидроэнергетику, атомную энергетику, солнечную, ветровую, на газ, он более эффективен в сравнении с углем и нефтью; а во-вторых, меньше энергии потреблять. У нас уже нет ламп накаливания, а это раз в 6 снизило количество потребляемой электроэнергии. Солнечные панели подешевели в 100 раз за последние 10 лет, возможно, еще через 10 лет они будут стоить, как бумага.
Там, конечно, другие ограничения, например, остается вопрос, как потом утилизировать кремний. Но мы же не знаем, как пойдет дальше. Возможно, скоро все поверхности будет недорого сделать из солнечных покрытий. Россия — пятая страна в мире по антропогенным выбросам парниковых газов. Россияне совсем не заботятся об экологии? У нас, конечно, свои особенности, мы никогда не перейдем на солнечную энергетику, как можно сделать в Штатах, потому что у нас в основном народ живет там, где не так много солнца. Но у нас есть гидроресурс, и он будет возрастать, потому что на севере будет больше осадков и северные реки станут многоводнее. Россия на самом деле отнюдь не лидер в этих выбросах, нам не нужно прилагать сверхусилия, а достаточно пассивно-консервативных мер: более экономичное промышленное оборудование, теплоизоляция и, главное, решить проблему с лесами. Если грамотно организовать лесное хозяйство, то можно без экстремальных мер спокойно увеличить поглощение выбросов.
Это хорошо в воспитательном плане, чтобы человеку прививалось понимание, что лес, дерево — важная часть нашей жизни. Но для эффекта нужны государственные инициативы. По факту с тех пор что-то в политике нашей страны изменилось? Экономисты, политологи, юристы сейчас активно обсуждают, как это сделать правильно и безболезненно. Если мы не ратифицируем и встанем в позу, возникнут проблемы с нашими товарами, их могут обкладывать пошлинами, плюс репутационные потери. Ратифицируем — тут важно не перегнуть палку и не ограничить наш бизнес, производство. Я думаю, выгоднее нам его все-таки ратифицировать, что и случится в ближайшее время. Как вы к ним относитесь? Раньше говорили, что глобальное потепление — заговор нефтяных компаний, но сейчас эта тема не озвучивается, потому что эти же нефтяные компании являются акционерами компаний по производству чистой энергии.
Кроме того, мы знаем, что летом длина светового дня намного больше, чем в зимнее время. А значит, Солнце располагает большим временем на подогрев поверхности Земли. Изменение времен года по поясам Если на северном полушарии наступает лето, то на южном, соответственно, зима, ведь оно в это время находится далеко от Солнца.
То же самое происходит и во втором полугодии: на южном полушарии становится намного теплее и даже жарко, а на северном наступает зима. А между тем в разных поясах Земли совершенно разные климатические условия. Это объясняется близостью или удаленностью от экватора.
Чем к нему ближе, тем более жаркий климат, и наоборот, чем дальше от него, тем более холодные климатические условия. Кроме того, на погоду влияет множество факторов. Это и близость к морю, и высота относительно уровня Мирового океана.
Ведь в горах достаточно прохладно даже летом, а на вершинах даже в зной лежит снег. Конечно, экватор - это воображаемая линия, проходящая по центру Земли. Но она находится наиболее близко к Солнцу независимо от наклона оси нашей планеты.
Именно по этой причине регионы близ экватора постоянно изнывают от избыточного количества энергии. Температура здесь не падает ниже двадцати четырех градусов. Тут не только летом жарко.
Зимы в нашем понимании вообще нет.
В результате отвёрнутое от Солнца полушарие Земли получает меньшую, так сказать, "плотность тепловой энергии", в результате баланс между притоком и оттоком тепловой энергии устанавливается на более низких отметках температуры, чем обычно. В это же время на противоположное полушарие, которое наклонено в это время к Солнцу поток энергии падает почти отвесно и его плотность на единицу площади становится максимальной. Больший приток тепла сильнее разогревает поверхность и для отдачи тепла в космос требуется больше времени, или большая интенсивность чтобы уравновесить приток тепла, поэтому температура теплового равновесия растёт. К этому следует добавить и тот фактор который усиливает нагрев летом и дополнительно охлаждает полушарие Земли зимой - продолжительность солнечного сияния долгота дня. Она может колебаться от 0 до 24 часов в зависимости от широты местности, а для экватора она постоянна и составляет 12 часов. Также на климат любой планеты в т.
Почему летом жарко, а зимой холодно?
Почему же люди мерзнут в жару? Из-за обычной анемии можно мерзнуть, возникает малокровие, которое можно определить по простому анализу. В основе разницы температур между зимой и летом лежит наклон Земли и сезонные изменения в положении солнца. В основе разницы температур между зимой и летом лежит наклон Земли и сезонные изменения в положении солнца. Летом жарко, а зимой холодно в Северном полушарии Земли. Зимы там довольно холодные, а летом бывает достаточно жарко. Одной из основных причин, почему зимой холодно, является наклон Земли.
Почему лето в этом году такое жаркое по всему миру? Есть 3 причины
В последнее десятилетие мы замечаем, как меняется климат: весна наступает буквально за неделю, зимы не такие холодные, как в 1990-х, морозы лютуют лишь на севере. В Москву пришли ураганы и прохладное лето, а в Сибири летом жара. Но почему температуры будут расти, даже если человечество резко сократит выбросы парниковых газов, разогревающих планету? Летом жарко, а зимой холодно в Северном полушарии Земли. Одной из основных причин, почему зимой холодно, является наклон Земли. Если задать вопрос, почему холодно зимой, самым распространенным ответом будет: Солнце отдалилось от Земли на максимально возможное расстояние. Зимой обеднённые влагой воздушные массы охлаждаются и обуславливают пронизывающий ветер и холодную погоду.
Вильфанд объяснил, есть ли связь между погодой зимой и летом
несколько холоднее, чем северного. В Центральной России теплый период будет длиться дольше, холодный — сокращаться, будет раньше наступать весна и позже приходить зима, -делится специалист. Зимой обеднённые влагой воздушные массы охлаждаются и обуславливают пронизывающий ветер и холодную погоду.