http://www.jdonohue.com/parks/photo/mediumSize/Badlands02.jpg Fyzická geografie Podzim 2012 Z0026/4 – čtvrtek 15 – 15.50, Z4 Z0026/6 – čtvrtek 16 – 16.50, Z3 Mgr. Ondřej Kinc kinc@mail.muni.cz 27. 9. 2012 Úvod do studia; Globální energetická bilance Země – část 1 nZemská kůra s georeliéfem nAtmosféra nHydrosféra nKryosféra nPedosféra nBiosféra nKrajinná sféra Země n n nelektromagnetické záření – soubor záření různých vlnových délek vycházejícího od povrchu objektu nvlnová délka L (lambda) – vzdálenost od jednoho hřbetu vlny k sousednímu hřbetu; jednotka – μm (10-6 m) nebo nm (10-9 m) nλ * ν = c nvlnová délka * frekvence = rychlost světla n • • • λ λ x y nDva základní principy emise elektromagnetického záření: na) nepřímý vztah mezi vlnovou délkou záření daného tělesa a jeho teplotou (Slunce – ……….vlnové délky, Země – ………vlnové délky) nb) teplejší tělesa vyzařují mnohem více než tělesa chladnější (závislost na čtvrté mocnině absolutní teploty – Stefan-Boltzmannův zákon) I = d * T4 (W.m-2) I = celková intenzita záření (..jaké množství energie daná hmota vyzařuje) T = termodynamická teplota d= Stefan – Boltzmannova konstanta 5,67.10-8 W.m-2.K-4 nSlunce: jaderné reakce proton-protonového cyklu (přeměna vodíku na ……..) npovrchová teplota cca ????? °C, K nteplota jádra : cca 13,6 milionů °C, K nvýkon Slunce 2,8*1026 W – rychlost elektromagnetického záření 300 000 km.s-1 – 8 1/3 min. než dorazí na Zemi nvzdálenější planety – méně energie od Slunce; Země – 1,7.1017W na) ultrafialové záření – 0,2-0,4 μm – pohlceno téměř úplně plyny v atmosféře – škodlivé pro živé organismy nb) viditelné záření – 0,4-0,7 μm – světelná energie – barva závislá na vlnové délce (fialové, modrá, zelená, žlutá, oranžová, červená) – jen malá část pohlcována nc) krátkovlnné infračervené záření – 0,7-3 μm – lidské oko není ne ně citlivé – snadno proniká atmosférou na) + b) + c) = ………… záření nd) tepelné infračervené záření – > 3 μm – vydáváno chladnějšími objekty – pociťováno jako teplo n– označuje se jako ……….záření (tepelné snímkování) nrůzná intenzita vyzařování podle vlnové délky: ultrafialové – 9 %, viditelné – 41 %, krátkovlnné infračervené – …. % nintenzita slunečního záření je největší ve viditelné části spektra nsolární konstanta - celková intenzita elektromagnetického záření Slunce, dopadajícího na horní hranici atmosféry na jednotkovou plochu kolmou k paprskům při střední vzdálenosti Země-Slunce nIs = ……. W.m-2 +-0,3 % nZemě stále pohlcuje krátkovlnné sluneční záření a vydává dlouhovlnné záření – radiační bilance nkrátkovlnné záření je zčásti odráženo zpět do meziplanetárního prostoru (též oblaky, částicemi), zčásti pohlcováno v atmosféře a na aktivním povrchu (vzestup teploty) ndlouhovlnné záření uniká do meziplanetárního prostoru (pokles teploty) ndlouhodobě je příjem krátkovlnného záření vyrovnáván výdejem dlouhovlnného záření (zářivá rovnováha) nBe = B ± P ± Qv ± LV n •B = radiační bilance •P = tok tepla (výměna tepla) mezi atmosférou a zemským povrchem •Qv = tok tepla mezi zemským povrchem a jeho podložím •LV = tok tepla spojený s fázovými přeměnami vody n nP – tok tepla mezi atmosférou a zemským povrchem nMolekulární vedení nTurbulence + konvekce n 1. povrch je teplejší než vzduch 2. povrch je chladnější než vzduch Energie směřuje do atmosféry, povrch se ochlazuje Energie směřuje k povrchu, ten se otepluje – P + P nQV - Tok tepla do půdy n n 1.Povrch je chladnější než podloží 2. Povrch je teplejší než podloží Povrch se otepluje Povrch se ochlazuje + Qv -Qv nLV – tok tepla spojený s fázovými přeměnami vody n n 2. Vzduch je teplejší než povrch 1.Vzduch je chladnější než povrch Povrch se ochlazuje vzduch se nezahřívá Vzduch se neochlazuje, povrch se zahřívá - LV +LV nEnergetická bilance šipka = směr zisku energie R P Qv LV 1 R Qv P LV 2 DEN NOC nsluneční záření je proměnlivé v závislosti na čase a na místě na Zemi ninsolace – tok dopadající sluneční energie na exponovaný povrch pro sférickou Zemi bez atmosféry (W.m -2) – závisí na výšce Slunce (maximální pro Slunce v zenitu) n-výška Slunce závisí na zeměpisné šířce, části dne a části roku n n ndenní insolace závisí na úhlu dopadu slunečních paprsků a době expozice (tedy na zeměpisné šířce a roční době) nv pásmu mezi obratníky existují dvě maxima (na rovníku v době rovnodenností), která se od rovníku k obratníkům přibližují až splývají v jedno maximum nmezi obratníky a polárními kruhy – maximum při letním slunovratu, minimum při zimním slunovratu nmezi polárními kruhy a póly – minimum nulové postupně se rozšiřující na půl roku n nroční insolace plynule klesá od rovníku k pólu – na pólu asi 40 % hodnoty insolace na rovníku ndíky sklonu zemské osy je významná část insolace přerozdělena od rovníku k pólům a střídají se roční období n nrovníkový pás (10° s.š. – 10° j.š.) – intenzivní insolace během roku, dny a noci téměř stejně dlouhé ntropický pás (10-25° z.š.) – roční cyklus, velká roční insolace nsubtropický pás (25-35° z.š.) npás mírných šířek (35-55° z.š.) – velké rozdíly ve výšce Slunce a délce dnů a nocí mezi zimou a létem nsubarktický (subantarktický) pás (55-60° z.š.) narktický (antarktický) pás (60-75° z.š.) – velké rozdíly v délce dne a v insolaci npolární pás (nad 75° z.š.) – dominuje vždy téměř půl roku polární den a polární noc