Излучение земной поверхности. Встречное и эффективное излучение

Земная поверхность, поглощая солнечную энергию и нагреваясь, сама становится источником излучения тепла в атмосферу и мировое пространство. Согласно закону Стефана – Больцмана, чем выше температура участка поверхности, тем больше его излучение. В отличие от коротковолновой солнечной (прямой и рассеянной) и отраженной радиации, собственное излучение земной поверхности длинноволновое, тепловое (Е_s). Большая часть земного излучения задерживается атмосферой благодаря водяному пару, диоксиду углерода и отчасти озону. Поглощая его, а также некоторую часть солнечной радиации, атмосфера нагревается и сама излучает тепло. Атмосферное излучение тоже длинноволновое. Большая часть его направлена обратно к земной поверхности и носит название встречного излучения атмосферы (Е_а). Оно является для земной поверхности дополнительным источником тепла к поглощаемой солнечной радиации. Разность между излучением земной поверхности и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением (Е_эф). Оно показывает фактическую потерю тепла земной поверхностью.

Эффективное излучение зависит от ряда факторов, и прежде всего от температуры подстилающей поверхности: чем она выше, тем больше эффективное излучение. Поэтому оно значительнее днем, но перекрывается суммарной солнечной радиацией. Ночью же, когда оно остается без компенсации, температура поверхности и воздуха понижается. На эффективное излучение существенно влияют влажность воздуха и облачность: в пасмурную погоду оно мало, в ясную – велико. Снижает его и растительность. Зависит излучение и от абсолютной высоты местности: в горах, где малая плотность воздуха, благодаря чему днем велика прямая солнечная радиация, а ночью незначительно встречное излучение, эффективное излучение весьма велико. Это приводит к большому суточному перепаду температур.

Наибольшего значения эффективное излучение достигает в области тропических пустынь, что обусловлено высокой температурой подстилающей поверхности, безоблачным небом и сухостью воздуха. Меньшие и примерно одинаковые величины потери тепла за счет эффективного излучения наблюдаются в экваториальных и умеренных широтах, самые наименьшие – в полярных странах.

Способность атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать благодаря парниковым газам земное излучение называют парниковым или оранжерейным эффектом. Он оказывает смягчающее влияние на температуру Земли. Поскольку водяной пар – основная поглощающая и излучающая часть воздуха, он является важным звеном не только влагооборота, но и теплооборота Земли.