Парниковый эффект и длинноволновое излучение

Если радиус Земли R, а интенсивность космического солнечного излучения (солнечная постоянная) S _o, то полученная от Солнца энергия составляет π R² (1 — ρ ₀)So.

Эта энергия равна энергии, излучаемой в космическое пространство Землей с излучательной способностью ε = 1 и средней температурой Т_е,

(2.6)

следовательно,

Спектральное распределение длинноволнового излучения поверхности Земли, наблюдаемого из космоса, примерно соответствует спектральному распределению абсолютно черного тела при температуре 250 К.

Излучение атмосферы распространяется как к поверхности Земли, так и в противоположном направлении. Эффективная температура черного тела Земли как излучателя эквивалентна температуре, с которой излучают внешние слои атмосферы, а не поверхность Земли.

Средняя температура поверхности Земли составляет около 14°С, что примерно на 40° С выше температуры внешней атмосферы, которая в данном случае выступает как инфракрасный теплоизоляционный экран.

Это повышение температуры называется парниковым эффектом, так как стекло садовой оранжереи также не пропускает инфракрасное излучение из оранжереи наружу, но пропускает коротковолновое солнечное излучение внутрь. Поскольку воздух почти прозрачен, тело на поверхности Земли обменивается лучистой энергией не с окружающим его в данный момент воздухом, а с более холодными верхними слоями атмосферы.

В этом случае верхние слои атмосферы представляют собой выделенное пространство с температурой Т, которая называется температурой неба, более низкой, чем температура окружающего тело воздуха Т_а- Согласно прове­денным оценкам

(2.7)

хотя в пустынных районах T_a - T_s может достигать 25° С.