Составители:
Рубрика:
7
Важнейшим параметром, определяющим физические условия на планете, является
количество получаемой ею энергии Солнца. Солнечной постоянной планеты S
0
называется количество солнечной энергии, приходящей за единицу времени на
перпендикулярную солнечным лучам единичную площадку на среднем расстоянии
планеты от Солнца. Планета поглощает и отражает приходящую энергию излучения.
Последний процесс описывается ее интегральным альбедо. Кроме того, планета
генерирует собственное излучение, уходящее в космос. Предположим для простоты, что
уходящее излучение планеты подчиняется законам излучения абсолютно черного тела.
Известно, что интегральное излучение абсолютно черного тела (АЧТ) (излучение,
проинтегрированное по всем длинам волн) подчиняется закону Стефана–Больцмана.
Полная энергия излучения АЧТ с единицы площади в единицу времени определяется
соотношением:
4
TE
Bb
σ
= ,
где
σ
B
– постоянная Стефана–Больцмана (
σ
B
= 5.67032⋅10
-8
Вт⋅м
-2
⋅К
-4
), T – температура
АЧТ. Если это выражение использовать для характеристики интегрального уходящего
излучения планеты, приравняв его
b
E , то соответствующее T в законе Стефана–
Больцмана называется эффективной температурой излучения планеты – T
ee
.
Если на планете нет внутренних источников энергии или они пренебрежимо малы,
температуру излучения T
ee
можно определить из баланса энергии. Баланс энергии состоит
в равенстве энергии излучения, приходящего от Солнца на поверхность планеты, и
суммарной энергии излучения, отраженного от поверхности, и уходящего собственного
излучения планеты. При этом необходимо учесть, что приходящая (и отраженная)
солнечная энергия излучения падает (и отражается) на площадь (и площадью) сечения
планеты, перпендикулярную солнечным лучам (
π
r
2
, r – радиус планеты), а уходящее
излучение испускается всей поверхностью планеты (поверхностью шара – 4
π
r
2
). Тогда
уравнение баланса можно записать следующим образом:
)(4
42
0
2
0
2
eeB
TrSrASr
σπππ
+= , (1.1.1)
Из (1.1.1) можно получить:
4/1
0
4
)1(
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
=
B
ee
AS
T
σ
. (1.1.2)
Величина
ee
T может служить мерой подводимой в атмосферу энергии, т.к. она
определяется величиной S
0
– солнечной постоянной и альбедо планеты: величина (1 − A) –
доля солнечной энергии, поглощенной планетой. Равновесная эффективная температура
планеты сохраняет свой физический смысл и при наличии на планете внутренних
источников тепла. Для таких планет измеренные значения
ee
T оказываются такими, что
баланс энергии (1.1.1) не выполняется даже при альбедо А = 0, т.е. в случае, когда вся
падающая на планету солнечная энергия поглощается. В этой ситуации соотношение
баланса энергий следует записать в виде:
ieeB
ESrATr +−=
0
242
)1()(4
πσπ
, (1.1.3)
где E
i
– энергия внутренних источников тепла планеты. Оценки величины E
i
для Земли
дали величину порядка 4.3 ± 0.6⋅10
13
Вт. Поглощенная нашей планетой солнечная энергия
составляет ~ 1.2⋅10
17
Вт, что соответствует относительному вкладу внутренних
источников тепла на Земле ~ 3.5⋅10
-4
. Аналогичная ситуация наблюдается для Венеры,
Марса и, вероятно, Урана. Заметные источники внутреннего тепла обнаружены у
Юпитера, Сатурна и Нептуна. Для этих планет уходящая энергия излучения заметно
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »
