Большая энциклопедия нефти и газа

ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ.

Достаточный уровень

1. Какие из перечисленных ниже веществ обладают хорошей теплопроводностью:
медь, воздух, алюминий, вода, стекло, водяной пар?

Ответ: хорошей теплопроводностью обладают: медь и алюминий

2. Какие из перечисленных ниже веществ обладают плохой теплопроводностью:
картон, железо, резина, сталь, бумага?

Ответ: плохой теплопроводностью обладают: картон, резина, бумага

3. В алюминиевую и стеклянную кастрюли одинаковой вместимости наливают горячую воду.
Какая из кастрюль быстрее нагреется до температуры налитой в нее воды?

Ответ: алюминиевая кастрюля нагреется быстрее потому,
что у нее больше теплопроводность

4. Обыкновенный или пористый кирпич обеспечит лучшую теплоизоляцию здания?
пористый кирпич обеспечит лучшую теплоизоляцию здания потому,
что пустоты заполненные воздухом обладают плохой теплопроводностью (?)

5. В какой обуви больше мерзнут ноги зимой: в просторной или тесной?

Ответ: в тесной, поскольку в ней нет воздушной прослойки,
обладающей низкой теплопроводностью

6. Какой из видов теплопередачи играет основную роль в нагревании воды в чайнике,
стоящем на плите?

Ответ: основную роль в нагревании воды в чайнике играет конвекция

7. Необходимо быстрее охладить воду, налитую в бак.
Что лучше сделать - поставить бак на лед или положить лед на крышку бака?
Ответ: для того чтобы быстрее охладить воду, налитую в бак,
необходимо на крышку бака положить лед
при конвекции теплые слои воды поднимаются вверх
при соприкосновении с холодной крышкой охлаждаются (?)

8. В каком платье летом менее жарко: в светлом или в темном?

Ответ: в светлом платье летом менее жарко потому,
что оно поглощает меньше солнечной энергии,
передаваемой посредством излучения

9. Какие почвы при одинаковых условиях сильнее прогреваются на солнце -
подзолистые или черноземные?

Ответ: на солнце сильнее прогреваются черноземные почвы потому,
что они больше поглощают энергию солнечных лучей

10. Чай сохраняют горячим в термосе. Можно ли сохранить в нем холодный морс?

Средний уровень

1. Почему ручки кранов у баков с горячей водой делают деревянными?

Ответ: ручки кранов у баков с горячей водой делают деревянными потому,
что они обладают плохой теплопроводностью

2. Летом лед сохраняют под слоем опилок и земли. Почему?

Ответ: летом лед сохраняют под слоем опилок и земли потому,
что он обладают плохой теплопроводностью

3. В каком случае кусок льда, внесенный в комнату, растает быстрее:
когда его просто положат на стол или когда сверху прикроют шерстяным платком?

Ответ: кусок льда, внесенный в комнату, растает быстрее, когда его просто положат на стол(?)

4. Зачем на нефтебазах баки для хранения топлива красят «серебряной» краской?

Ответ: на нефтебазах баки для хранения топлива красят «серебряной» краской потому,
что светлые поверхности плохо нагреваются под действием излучения(?)

5. Почему отопительные батареи в помещении располагают вблизи пола, а не у потолка?

Ответ: холодный воздух, поступающий через окно, тяжелее теплого,
и поэтому он опускается вниз, где нагревается от батареи центрального отопления

6. Какие из тел - твердые тела, жидкости или газы - обладают наименьшей теплопроводностью? Почему?

Ответ: наименьшей теплопроводностью обладают газы потому,
что молекулы газа находятся на большом расстоянии друг от друга
и плохо взаимодействуют (?)

7. Где необходимо держать термометр для определения температуры воздуха -
в тени или на солнце?
Ответ: для определения температуры воздуха термометр необходимо держать в тени потому,
что… (?)

8. Что остынет быстрее: стакан компота или стакан киселя? Почему?

Ответ: стакан компота остынет быстрее потому,
что в нем взаимное притяжение между молекулами меньше
и конвекция происходит быстрее (?)

9. Почему в низинах растения чаще гибнут от заморозков, чем на возвышенности?

Ответ: холодный воздух тяжелее теплого и поэтому он опускается вниз
в низинах в безоблачную ночь холоднее, чем на на возвышенностях (?)

10. Почему весной снег тает быстрее в городе, чем в поле?

Ответ: весной снег в городе тает быстрее потому, что здания под действием солнечного излучения хорошо прогреваются и передают часть своей энергии снегу(?)

Высокий уровень

1. Какие тела - твердые, жидкие или газообразные - обладают лучшей теплопроводностью?

Ответ: твердые тела обладают лучшей теплопроводностью потому,
что молекулы у них находятся на маленьком расстоянии друг от друга
и хорошо взаимодействуют (?)

2. В каких телах - жидкостях, твердых телах, газах - наблюдается конвекция? Почему?

Ответ: конвекция наблюдается в жидкостях и газах потому,
что в них взаимное притяжение между молекулами меньше и молекулы могут свободно перемещаться (?)

3. При какой температуре и металл, и дерево будут казаться на ощупь одинаково нагретыми?

Ответ: и металл и дерево будут казаться на ощупь одинаково нагретыми при температуре 36,6 0 С потому, что при этой температуре теплообмена не будет (?)

4. Необходимо побыстрее охладить бутылку с лимонадом. Куда для этого следует поместить бутылку: в снег или в измельченный лед, если температура их одинакова?

Ответ: для того чтобы быстро охладить бутылку с лимонадом ее надо поместить в измельченный лед, который обладает большей теплопроводностью, поэтому теплообмен будет идти быстрее (?)

5.Когда парусным судам удобнее входить в гавань - днем или ночью?

Ответ: парусным судам удобнее входить в гавань днем, когда суша быстрее прогревается солнцем, прогретый воздух поднимается вверх, а ему на смену, со сторны моря, идет поток холодного воздуха - дневной бриз (?)

6. В чашку налили горячий кофе. Что надо сделать, чтобы кофе остыл быстрее: налить в него молоко сразу или спустя некоторое время?

Ответ: для того чтобы горячий кофе остыл быстрее молоко в него надо налить спустя некоторое время
на поверхности кофе образуется пленка, которая обладает плохой теплопроводностью(?)

7. Какие фабричные трубы лучше: железные или кирпичные?

Ответ: кирпичные фабричные трубы лучше потому,
что они обладают плохой теплопроводностью
в верхней части трубы окружены слоем холодного воздуха,
поэтому тяга в кирпичной трубе лучше(?)

8. Когда тяга в трубах лучше - зимой или летом? Почему?
Ответ: тяга в трубах лучше зимой потому,
что …(?)

9. Почему оконные стекла начинают замерзать снизу и в большей мере, чем сверху?

Ответ: холодный воздух тяжелее теплого и поэтому он опускается вниз(?)

10. Будет ли гореть свеча на борту космического орбитального комплекса?

Ответ: нет, потому, что конвекция осуществляется за счет силы Архимеда,
которой не возникает в состоянии невесомости

11.Почему в комнате при температуре 20°С мы чувствуем себя теплее,
чем в воде при температуре 25°С?

Ответ: теплопроводность воды больше, поэтому в ней теплообмен идет быстрее,
температура тела быстро снижается (?)

12. Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок?

Ответ: чем меньше поверхность тела животного, тем меньше тепла оно
отдает окружающему его воздуху(?)

13. Почему самая высокая температура воздуха не в полдень, а после полудня?

Ответ: днем поверхность суши сильно нагревается под действием солнечного излучения
и после полудня нагревает воздух путем конвекции(?)

14. В жаркий день сухой термометр показывает 35°С.
Изменятся ли показания термометра, если рядом с ним включить вентилятор?
Рассмотрите два случая: а) термометр находится в тени; б) термометр освещен солнцем.

Ответ: если в жаркий день сухой термометр находится в тени и на него направлен поток воздуха от вентилятора, то его температура не изменится

если в жаркий день сухой термометр освещен солнцем и на него направлен поток воздуха от вентилятора, то его температура уменьшится, потому что при этом конвекция происходит быстрее (?)

15. Как устраивают теплицу? Почему внутри теплиц температура воздуха выше, чем снаружи?

Ответ: для предохранения растений от заморозков используют теплицы.
Стеклянные рамы хорошо пропускают солнечное излучение. Днем почва нагревается.
Ночью теплица препятствует движению теплого воздуха вверх. Поэтому температура в теплице выше, чем в окружающем пространстве.

Дополнительно:

1.Для какой цели зимой в большой мороз лицо иногда смазывают жирным кремом?

2.Чем дольше находится в употреблении эмалированный чайник, тем медленнее закипает в нем вода. Почему?

3.Зачем в странах Средней Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты?

4. Почему в ясные зимние ночи мороз сильнее, чем в облачную погоду?

4. Если весной или осенью ожидается ясная ночь, садовники разводят костры, дающие много дыма,
обволакивающего растения. Зачем?

5. Известен случай, когда парашютист с раскрытым парашютом, вместо того чтобы опускаться вниз, поднимался вверх. Как это могло случиться?

6. С помощью тепловизора (прибор «ночного видения») можно обнаружить различные тела,
даже незначительно нагретые, причем независимо от того, освещены эти тела или находятся в полной темноте. Какое физическое явление используется в этих приборах?

7. В каком случае нагретая деталь быстрее охладится: если ее положить на деревянную подставку
или на стальную плиту?

8. Какие участки земной поверхности нагреваются в солнечную погоду сильнее:
вспаханное поле или зеленый луг, сухая или увлажненная почва? Почему?

9. Почему зимой даже от хорошо заклеенных окон веет холодом?

10. В каком чайнике – белом или темном – быстрее закипит вода?

11. Почему в печах с высокими трубами тяга больше, чем в печах с низкими трубами?

12. Почему каменный пол кажется более холодным, чем деревянный в одном и том же помещении?

13. Почему опытные хозяйки предпочитают жарить на чугунных сковородках,
а не на алюминиевых?

14. Какой из видов теплопередачи сопровождается переносом вещества?

15. Почему самая высокая температура не в полдень, а после полудня?

16. Земля непрерывно излучает энергию в космическое пространство. Почему же Земля не замерзает?

17. В каком случае энергия передается излучением? Поясните на примере.

18. Почему листья осины колеблются в безветренную погоду?

19. Почему тонкая полиэтиленовая пленка предохраняет растение от ночного холода?

20. Почему, в то время когда в комнате начинает топиться печь,
наблюдается понижение температуры?что ... и предназначении, потому что температура воздуха на уровне пола...

А. М. Шепелев как построить сельский дом

Документ

... - теплоизоляция ; ... пористый кирпич ... кирпича , лучше железняка. Плохо обожженный кирпич ... пустоты (воздушные мешки), уменьшающие его массу и теплопроводность . Для монолитных стен одноэтажных зданий ... обеспечить лучшее ... потому что в эти трещины подсасывается воздух ...

Вопрос Состав процесса монтажа. Классификация методов

Документ

... , что стекло является теплопроводным материалом... прослойки, заполненной обезвоженньм воздухом . Стеклопакеты обладают высокими... зданий и сооружений. К ним должны быть подведены железнодорожные пути и обеспечена подача электроэнергии, сжатого воздуха ...

Жизнь современного человека немыслима без сложной техники. Даже в своем жилище он окружен множеством приборов и приспособлений, большинство из которых требует п

Документ

... обладает хорошей электропроводностью, теплопроводностью , в 3,5 раза легче меди. На воздухе ... источников питания. Потому что действительно эффективная защита... зданиях свыше 80 % своего времени. Современные дома часто имеют хорошую звуко– и теплоизоляцию ...

Публикуется с небольшими сокращениями

Источником тепла и света на земле является солнце. Оно излучает в мировое пространство громадное количество энергии, часть которой перехватывает земля. Количество тепла, даваемое солнцем, достаточно для того, чтобы расплавить ежегодно слой льда мощностью в 36 м, покрывающий всю земную поверхность при t = 0°. Другие источники энергии ничтожны. Луна и звезды нам посылают очень мало тепла. Собственная теплота земли оказывает ничтожное действие на температуру земной поверхности и прилегающих слоев атмосферы. 1 кв. см земной поверхности получает благодаря ей только 54 м. кал в год, что составляет около 1/5000 доли тепла, посылаемого солнцем. Нагревание земли, следовательно, происходит, главным образом, от солнца.
Лучистая энергия, посылаемая солнцем, состоит из волн различной длины. Наиболее длинные из них, инфракрасные, невидимы. Видимая часть спектра состоит из более длинных красных и постепенно укорачивающихся оранжевых, желтых и т. д. до фиолетовых. Еще более короткие ультрафиолетовые волны так же, как и инфракрасные, невидимы для человеческого глаза.
Вся совокупность лучистой энергии (от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей), посылаемой солнцем, называется солнечной радиацией. Общее количество тепла, полученного от солнца в 1 минуту 1 кв. см вычерненной поверхности, поставленной перпендикулярно (нормально) к солнечным лучам, называется напряжением солнечной радиации. Оно выражается в малых калориях и обозначается буквой I.
Величина инсоляции, т. е. того количества теплоты и света, которое получается от солнца в единицу времени, например в одну минуту, единицей поверхности, измеряется особыми приборами - актинометрами. и пиргелиометрами. Интенсивность инсоляции изменяется в зависимости от следующих условий. Во-первых, она зависит от расстояния земли от солнца. Как известно из физики, напряжение лучистой энергии изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света и тепла.
Во-вторых, величина инсоляции зависит от угла падения лучей и прямо пропорциональна синусу угла, составляемого падающим лучом с поверхностью земли. Чем ближе этот угол к прямому, тем больше лучи дают тепла и света. Если пучок лучей падает вертикально, то он дает максимум тепла и света, а если горизонтально, то он совсем не дает тепла. Количество тепла, получаемое 1 кв. см горизонтальной поверхности, на основании законов физики, равно количеству тепла, получаемому 1 кв. см поверхности, направленной перпендикулярно к лучам, умноженному на синус угла, образованного лучами с горизонтальной поверхностью.
Третьим фактором является продолжительность нагревания. Два последних фактора имеют особенно большое значение.
В разных местах и в различные времена года определялась величина солнечной инсоляции, и из этих определений попытались вывести и величину солнечной постоянной, т. е. количества энергии, получаемой в минуту при вертикальном падении лучей 1 кв. см черной поверхности, находящейся за пределами атмосферы, т. е. когда лучи совершенно не задерживаются последней. Долгое время принималось определение Лангдея, который вычислил, что солнечная постоянная равняется 3 м. кал (м. кал - количество тепла, потребное для нагревания 1 г воды на 1°). За последние годы точные наблюдения американских астрофизиков и других ученых в разных странах показали, что солнечная постоянная в среднем равна 1,94 м. кал/кв. см мин. Эта солнечная постоянная однако, не остается постоянной и изменяется, во-первых, в связи с изменением расстояния земли от солнца и, во-вторых, в связи с колебаниями в самой радиации, испускаемой солнцем. Во время наименьшего расстояния земли от солнца (около 147 млн. км) приток солнечной энергии на внешнюю границу атмосферы должен быть на 6,7% больше, чем в момент наибольшего удаления (около 152 млн. км). Что касается второй причины, влияющей на колебания величины солнечной постоянной, то замечено, что в годы с большим количеством солнечных пятен, когда поверхность солнца находится в наиболее деятельном состоянии, солнечная постоянная увеличивается приблизительно на 2% по сравнению с годами минимального развития пятен.
Входя в атмосферу, солнечная радиация частью поглощается и рассеивается, так что до поверхности земли достигает только оставшаяся часть. Когда солнце находится в зените, путь солнечной радиации через атмосферу наиболее короткий. Коэффициент прозрачности уменьшается при увеличении содержания в воздухе пыли, водяного пара (абсолютной влажности) и углекислого газа. Так как зимой меньше пыли и вследствие низкой температуры абсолютная влажность мала, то прозрачность воздуха больше, чем летом.
У земной поверхности различают прямую солнечную радиацию и рассеянную. Рассмотренные выше формулы относятся к прямой солнечной радиации. Чем ниже солнце и, следовательно, длиннее путь солнечной радиации в атмосфере, тем больше рассеивается лучей. В пасмурную погоду в тени мы имеем дело с рассеянной солнечной радиацией. При этом нужно не забывать, что к ней всегда прибавляется лучеиспускание облаков и окружающих предметов (невидимая инфракрасная тепловая радиация).
Величина инсоляции претерпевает как суточное изменение, так годовое: изменение суточное происходит от вращения земли вокруг оси причем понятно, что при восходе солнца лучи его падают сначала в плоскости горизонта, а потом, когда солнце поднимается все выше и выше над горизонтом, то и лучи его падают под большим и большим углом, и вследствие этого инсоляция возрастает до 12 часов пня, а затем начинает уменьшаться. Кроме суточной периодичности, существует еще годовая, так как, кроме вращения вокруг своей оси, земля движется еще вокруг солнца, причем ось земли поставлена нe вертикально по отношению к эклиптике (т. е. пути, по которому движется земля), а наклонно под углом в 66°33". Плоскость экватора не совпадает с эклиптикой, а наклонена к ней под углом в 23°27". Посмотрим, что было бы, если бы земная ось была вертикальна, т. е. угол между ней и эклиптикой равнялся бы 90°.
Заметив предварительно, что солнечные лучи ввиду громадного расстояния (в среднем 149,5 млн. км) можно считать параллельными, мы увидим, что в этом случае в полдень экватор получал бы наибольшее количество тепла, так как оно пропорционально sin угла, a sin 90° самый большой, и оно равномерно убывало бы к полюсам, где угол падения равняется 0°. Каждая точка земной поверхности в течение всего года в полдень получала бы лучи под одним и тем же углом, не было бы, следовательно, времен года и годового периода изменения температуры; день и ночь в течение всего года и во всех точках земной поверхности были бы равны.
В действительности же (вследствие наклона земной оси к плоскости эклиптики под углом приблизительно в 66°,5) земля попадает в такое положение по отношению к солнцу только 21 марта и 23 сентября. В эти моменты вертикальные лучи падают в полдень на экватор; угол, под которым лучи падают в обоих полушариях, одинаков для одной и той же широты. Плоскость, отделяющая освещенную половину земли от неосвещенной, проходит через полюсы и делит все параллели пополам. На всем земном шаре (кроме полюсов) день, следовательно, равен ночи и продолжается 12 часов. Эти моменты называются поэтому весенним и осенним равноденствиями.
На рисунке 75 земля изображена в положении, которое она имеет 21оиюня: лучи солнца падают перпендикулярно не на экватор, а на 23°,5 с. ш, т. е. на тропик Рака. В южном полушарии под соответствующей широтой, т. е. на тропике Козерога, угол падения лучей меньше, чем в северном, следовательно, и величина инсоляции меньше-плоскость, отделяющая освещенную половину земного шара от темной проходит не через полюсы, по образует с осью угол, равный 23° и является касательной к параллельным дугам, которые называются полярными кругами. Рисунок показывает, что весь сегмент до 66°,5 с. ш. (северная полярная зона) остается освещенным незаходящим солнцем, тогда как все точки на поверхности сегмента до 66°,5 ю. ш., т. е. в южной полярной зоне, остаются в темной половине или, иными словами, не имеют дня. На всех других широтах, за исключением экватора, продолжительность дня и ночи неодинакова и изменяется с широтой. От экватора до северного полярного круга день увеличивается от 12 до 24 часов, от экватора до южного полярного круга уменьшается от 12 до 0. При таком положении земли величина инсоляции в северном полушарии больше, чем в южном, потому, что 1) лучи в северном полушарии падают под большим углом, и потому, что 2) период инсоляции больше. Это момент летнего солнцестояния.
Противоположное этому положение занимает земля 22 декабря. В этом случае вертикальные лучи падают на тропик Козерога под 23°,5 ю. ш. В южном полушарии угол падения лучей и продолжительность дня для каждой параллели больше, чем в северном. Это момент зимнего солнцестояния.
Между этими четырьмя рассмотренными моментами земля последовательно занимает промежуточные положения. Период времени от 22 декабря до 21 марта будет зимой для северного полушария и летом для южного, от 21 марта до 21 июня - весной для северного и осенью для южного, от 21 июня до 23 сентября - летом для северного и зимой для южного. Оказывается, что продолжительность летнего и зимнего полугодий не одинакова в обоих полушариях. В северном полушарии зима на 7 дней короче, чем в южном (179 и 186 дней), а лето, наоборот, длиннее. Чтобы понять причину такой разницы, рассмотрим подробнее вращение земли вокруг солнца.
Земля движется вокруг солнца не по кругу, а по эллипсу, хотя очень близкому к кругу, причем солнце находится в одном из фокусов этого эллипса. О размере и форме эклиптики дают представление следующие цифры. Наибольшее расстояние земли от солнца, т.е. когда она бывает в точке, называемой афелием, в круглых числах 2 000 000 км; наименьшее, когда земля находится в точке, называемой перигелием, 147 000 000 км. Среднее расстояние земли от солнца ложно принять равным в круглых цифрах 149 500 000 км. Весь путь земли вокруг солнца, т. е. окружность эклиптики, 936 250 000 км. разница между самым большим и самым малым расстояниями от солнца равняется, следовательно, 5 000 000 км. Если мы начертим на основании этих данных эклиптику, то увидим, что она мало отличается от круга.
В момент зимнего солнцестояния земля находится в положении, близком к перигелию, т. е. к точке своего пути, наиболее близкой к солнцу (земля бывает в перигелии 1 января), в момент же летнего солнцестояния земля находится в положении, близком к афелию (в афелии она находится 2 июля, т. е. во время лета северного полушария). На своем пути вокруг солнца земля движется не с одинаковой скоростью; когда она находится в более близком расстоянии от солнца, т. е. в перигелии, она в единицу времени проходит большее расстояние, т. е. движется быстрее, чем когда она находится в наиболее отдаленной от солнца точке, в афелии. Это происходит согласно второму закону Кеплера, который гласит следующее: площади, описываемые радиусами-векторами в один и тот же промежуток времени при движении планеты по эллипсу, равны; иными словами, чем ближе планета к солнцу, тем она быстрее движется, чем дальше - тем медленнее. Вследствие этого происходит то, что промежуток времени от осеннего равноденствия (23 сентября) до весеннего (21 марта) равняется 179 дням, а от 21 марта до 23 сентября 186 дням, т. е. в северном полушарии зима короче, а лето длиннее, в южном - наоборот. Тем не менее количество тепла, получаемое каждым полушарием в ту или другую половину года, одинаково; именно - летом 67% и зимой 33% годового количества тепла. Дело в том, что хотя северное полушарие и выигрывает во время лета в продолжительности освещения и нагревания, но в то же время оно и проигрывает в интенсивности инсоляции. В общем, количество получаемого обоими полушариями тепла одинаково, но только в северном оно распределяется летом, а в южном зимой на больший промежуток времени.
Из всего изложенного можно видеть, что количество тепла, получаемого любой точкой земной поверхности, изменяется в течение года в зависимости от широты, т. е. угла падения лучей и продолжительности инсоляции, так как и последняя в данный момент также не одинакова для мест, лежащих на разной широте. Так, наибольшая инсоляция в момент летнего солнцестояния будет на северном тропике, и отсюда по направлению к полюсам полуденная инсоляция уменьшается, так как лучи падают все более и более наклонно. Но в северном полушарии, одновременно с удалением от тропика, растет продолжительность суточной инсоляции, и на северном полярном круге солнце не заходит в продолжение 24 часов, а на полюсе - в продолжение всего времени от 21 марта до 23 сентября. Эта продолжительность освещения и нагревания может в известной мере компенсировать убыль в количестве получаемого тепла, проистекающую от уменьшения угла падения лучей. Действительно, если вычислить, при предположении отсутствия атмосферы, суточное количество тепла, получаемого различными точками земной поверхности в момент летнего солнцестояния, то окажется, что в этот момент больше всего тепла получил бы северный полюс (именно на 36% больше, чем одновременно получает экватор, на 20% больше, чем получает экватор во время равноденствия). За весь год, при отсутствии атмосферы, полюсы получили бы всего в 2,4 раза меньше тепла, чем экватор, а в летнее полугодие северный полюс получил бы всего на 1/5 тепла меньше, чем экватор, и даже больше, чем южный.
В южном полушарии те же явления совершаются в обратном хронологическом порядке и выражаются в тех же цифрах с обратным знаком. Солнце не бывает на северном полюсе 179 дней, но полный мрак продолжается не все 179 дней, а 90; остальное время небо окрашивается зарей. Заря бывает тем продолжительнее, чем выше широта. В Ленинграде белые ночи продолжаются от 27 апреля до 15 августа. На полюсе заря загорается перед восходом солнца 4 февраля, а солнце становится видным только с 21 марта. Точно так же и после захода солнца (23 сентября) заря продолжает светить еще до 6 ноября. Поэтому темных ночей вместо 179 бывает только 90.
В тропических странах высота солнца в полдень может достигать 90°. Продолжительность дня всегда меньше 13,25 часов и больше 10, 75 час. В умеренном поясе высота солнца в полдень всегда меньше 90°, продолжительность дня всегда меньше 24 час. В полярных странах наибольшая высота солнца равна 23,5°, наибольшая продолжительность дня, подразумевая под этим отрезок времени, в течение которого солнце не опускается под горизонт, превышает 24 часа и на полюсах достигает 6 месяцев.
Все предшествовавшие рассуждения о количестве тепла, получаемого земной поверхностью, имеют значение только при допущении отсутствия атмосферы. На самом же деле атмосфера, как мы видели выше (формула Вугера), оказывает на распределение тепла большое влияние. Атмосфера поглощает некоторую часть лучей. Более редкие слои воздуха, находящиеся наверху, более проницаемы для солнечных лучей; нижние же плотные слои воздуха, содержащие углекислый газ, водяные пары и пыль, гораздо менее проницаемы и поглощают гораздо больше лучей. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, также рассеиваются. От этого-то рассеяния лучей зависит разлитое повсюду освещение, но, главным образом, рассеиваются голубые и фиолетовые лучи, чем и объясняется голубой цвет неба. При восходе и заходе солнца, когда солнечные лучи должны пройти большую толщу атмосферы, рассеяние и поглощение наиболее преломляемых лучей настолько значительны, что солнце приобретает оранжевый и красный цвета.
Атмосфера задерживает своими нижними слоями и те лучи, которые земля в виде темных, невидимых лучей лучеиспускает в мировое пространство. Чем больше паров в нижних слоях атмосферы, тем больше тепловой энергии удерживается ею непосредственно близ земной поверхности, следовательно, тем меньше теплоты земля теряет в мировое пространство. Поэтому летом в ясную ночь бывает холоднее, чем в пасмурную: облака в последнем случае играют роль как бы одеяла, не дающего теплоте излучаться в пространство. Летом во время дня, когда главную роль играет солнечное лучеиспускание, облака оказывают обратное влияние, они задерживают часть солнечных лучей, и поверхность земли поэтому не так сильно нагревается.
Зимой же в ясный день земля излучает больше тепла, чем получает его от солнца. Вот почему в пасмурный день зимой теплее, чем в ясную погоду: облака опять играют роль покрывала - окутывают землю и задерживают теплоту.
Само собой понятно, что с увеличением пути, пройденного лучами, увеличивается и поглощение их. Величина же пути зависит от угла падения лучей. Кроме того, поглощение зависит от цвета луча, т. е. от длины волны.
Яркость солнца при высоте его 11° равна 1/2 яркости при зенитальном положении солнца, при высоте 7° равна 1/4, при заходе солнца - в 420 раз меньше, так что мы можем глядеть на солнце. Таким образом, в действительности земля получает гораздо меньшее количество тепла, чем это нами было определено при предположении отсутствия атмосферы. Вычисления показывают, что вследствие поглощения лучей атмосферой экватор получает при нахождении солнца в зените 3/4 того количества тепла, которое должен бы получать при отсутствии атмосферы. За весь год экватор получает около 1/2 тепла, параллель 50° получает всего 1/3, а полюсы едва 1/5 этого количества. Конечно, все эти вычисления имеют лишь теоретическое и приблизительное значение, так как поглощение лучей атмосферой зависит от коэффициента ее прозрачности, изменяющегося со дня на день. Этот коэффициент составляет около 3/4 в ясный день и только 1/10 в темный, облачный день. Мы видим, что на экваторе поглощается меньше лучей, чем на полюсах, где поглощается большая часть лучей, т. е. 4/5, а лишь 1/5 достигает земли. Это и делает тепловую разницу между экватором и полюсами такой значительной.
До сих пор мы рассматривали распределение тепла на земле вне зависимости от той среды, на которую падают лучи. На самом же деле результаты будут совершенно различны в зависимости от того, нагревается ли лучами солнца твердая поверхность материков или водная поверхность морей, озер и т. д., так как отношение суши и воды к нагреванию далеко не одинаково. При одинаковых условиях инсоляции суша нагревается и охлаждается гораздо быстрее и сильнее, чем вода. Это зависит прежде всего от того, что теплоемкость воды значительно больше теплоемкости горных пород, из которых состоит суша. (Теплоемкость - это то количество тепла, которое нужно сообщить телу, чтобы нагреть единицу его массы на 1°.) Большая часть горных пород имеет теплоемкость в 2 раза меньшую, чем вода; это значит что для нагревания определенной массы воды на 1° ей надо тепла в 2 раза больше, чем соответствующей массе горных точно так же, чтобы остудить воду на 1°, надо отнять от нее тепла в 2 раза больше.
Кроме того, между сушей и водой есть еще следующее различие: солнечные лучи, падающие на твердую поверхность, нагревают непосредственно только верхние слои земли, а затем путем теплопроводности эта теплота медленно проникает в глубину, тогда как лучи, падающие на водную поверхность, проникают на более значительную глубину и поэтому нагревают не только верхние, но и более глубокие слои (до 15-30 м).
Вследствие этого тепло распространяется на большую массу, и поверхность воды нагревается, конечно, не так сильно, как поверхность земли. Этому способствуют также и испарение с поверхности, уменьшающее нагревание, и отражение лучей от зеркальной поверхности вод. Далее, частицы твердой земли остаются более или менее неподвижными при нагревании, тогда как при распределении теплоты в воде большую роль играет то обстоятельство, что вода, как элемент подвижный, всегда стремится расположиться слоями в зависимости от плотности. Так, например, если мы имеем какое-нибудь пресноводное озеро, температура воды в котором на всех глубинах равна 15°, то при остывании вначале охладится верхний слой воды; вследствие охлаждения плотность его увеличится, и он опустится на дно, а более теплый слой поднимется и займет положение верхнего слоя. Это явление носит название конвекционных токов. С дальнейшим охлаждением температура воды на поверхности опустится, положим, до 8°, и этот слой, как достигший большей плотности, чем все предыдущие, опустится вниз. Таким образом, в водном бассейне происходит постоянная вертикальная циркуляция: более плотные, остывшие частицы воды будут стремиться вниз и занимать положение, соответствующее их плотности, а более теплые и, значит, менее плотные будут всплывать на поверхность. Такое восходящее и нисходящее движение воды будет продолжаться до тех пор, пока остывание не достигнет во всей толще воды 4°, т. е. температуры наибольшей плотности пресной воды. Это и наблюдается осенью в наших озерах. С этого момента циркуляция прекращается, и при дальнейшем понижении температуры происходят явления, обратные тем, которые мы наблюдали при понижении температуры до 4°. Именно, плотность воды начинает уменьшаться, вследствие этого верхние слои, охлажденные ниже 4°, становятся легче нижних и остаются на поверхности. В конце концов при 0° пресная вода на поверхности замерзает, а так как лед легче воды, то он и останется наверху, а в глубине температура воды будет 4° - тепло будет распространяться вверх только путем теплопроводности, следовательно, очень медленно.
В морской воде происходят аналогичные явления, но только вода замерзает и достигает наибольшей плотности при различных температурах, в зависимости от концентрации солей.
Таковы, следовательно, причины, в силу которых вода не так быстро нагревается, но и не так быстро остывает, как суша: это, во-первых, большая теплоемкость воды (главная, основная причина); во-вторых, то обстоятельство, что лучи солнца проникают в воду на большую глубину, чем это происходит на суше; в-третьих, вертикальная циркуляция воды. Можно сказать, что вода бережливо обходится с получаемым теплом, тогда как суша быстро его расточает. Это обусловливает большое различие между климатом континентальным и морским. В континентальном климате переход от лета к зиме и от зимы к лету, т. е. осень и весна, значительно короче, чем в морском, где вообще максимум и минимум температуры запаздывают, потому что нагревание и охлаждение на континенте происходят быстрее, чем на море. В степени нагревания тоже существует различие: максимум и минимум на континенте более значительны.

Популярные статьи сайта из раздела «Сны и магия»

. Сглаз и порча Порча насылается на человека намеренно, при этом считается, что она действует на биоэнергетику жертвы. Наиболее уязвимыми являются дети, беременные и кормящие женщины.