77.Изменение концентрации газа с высотой
78.Чем определяется стабильность атмосферы?
Сравним энергию гравитационного притяжения молекулы с массой /NA с ее средней кинетической энергией kT. Гравитационная энергия равна Gm/NAR , где
G – гравитационная постоянная, m – масса планеты, - молекулярная масса газа NA - число Авогадро, R - радиус планеты.
Для сравнения возьмем параметр = Gm/NAkT , равный отношению этих энергий.
Если отношение окажется малым, то газ с молекулярной массой вообще не сможет оказаться в атмосфере, — он будет очень быстро улетучиваться с планеты в космос.
Для существования стабильной, мощной атмосферы отношение = Gm/NAkT должно быть значительно больше единицы.
Величина , как нетрудно видеть, есть отношение квадратов первой космической скорости планеты к тепловой скорости молекул. Это отношение для Земли при = 1 (для атомарного водорода) равно 30.
Ускорение земного тяготения не только создает давление атмосферы у поверхности. Оно же препятствует разлету атмосферных газов в космическое пространство. Сравним скорости молекул разных газов при температуре 300К со второй космической скоростью Земли v2=(2gR )0,5 = 11,2 км/с.
Если тепловая скорость молекул газа v ~(kT/m) окажется близкой ко второй космической скорости, то этот газ в атмосфере не удержится.
Оказывается, тепловая скорость молекул водорода равна 1,1 км/с, молекул гелия — 0,8 км/с, средняя скорость молекул азота и кислорода близка к 0,3 км/с.
Скорости газов оказались меньше второй космической скорости, но на самом деле газы атмосферы все же улетучиваются в космос, только очень медленно. Происходит это потому, что в высоких слоях атмосферы температура достигает 1200 К. Это означает, что скорости молекул там в два раза больше, чем по сделанным оценкам. К тому же были оценены только средние скорости молекул.
79.Альбедо. Определение и некоторые цифры.
Альбедо – коэффициента отражения атмосферы. Доля отраженной световой энергии называется альбедо и обозначается А. Это латинское слово происходит от albus — «белый». Альбедо — это как бы степень белизны.
А – это отношение плотности потока радиации, диффузно отраженной от поверхности тела, к плотности потока радиации, падающей на него.
Точность, с которой нам известно альбедо нашей собственной планеты, до последнего времени была невелика. Считалось, что Земля отражает в космос от 30 до 40 % падающего на нее света. Последние измерения со спутников дали значение альбедо, равное 28 %.
Альбедо определяется своиствами и состоянием поверхности и зависит от высоты Солнца.
Албедо снежного покрова при безоблачной погоде меняется в пределах 52-99%.
Альбедо травяного покрова зависит от густоты, цвета, сочности травы и меняется от 12 до 28%.
Альбедо почвы составляет 8- 26% (белый песок до 40%).
Альбедо водной поверхности еще меньше. Альбедо океанов и морей при сплошной облачности 6-8%.
Для наземных водоемов 7-16%.