Сонячна радіація та тепловий баланс
Джерелом теплової та світлової енергії для Землі є сонячна радіація. Її величина залежить від широти місця, оскільки від екватора до полюсів кут падіння сонячних променів зменшується. Чим менший кут падіння сонячних променів, тим більшу поверхню розподіляється пучок сонячних променів однакового перерізу, отже на одиницю площі доводиться менше енергії.
Завдяки тому, що протягом року Земля здійснює 1 оберт навколо Сонця, переміщаючись, зберігаючи сталість кута нахилу своєї осі до площини орбіти (екліптики) з'являються сезони року, що характеризуються різними умовами нагрівання поверхні.
Сонячні промені проходять через прозору атмосферу, не нагріваючи її, вони досягають земної поверхні, нагрівають її, а від неї за рахунок довгохвильового випромінювання нагрівається повітря. Ступінь нагрівання поверхні, а значить і повітря, залежать, перш за все, від широти місцевості, а також від 1) висоти над рівнем моря (з підйомом вгору температура повітря зменшується в середньому на 0,6 ºС на 100 м.; 2) особливостей поверхні, що підстилає яка може бути різною за кольором і мати різне альбедо - здатність відбивати гірських порід. Також різні поверхні мають різну теплоємність та тепловіддачу. Вода через високу теплоємність повільно нагрівається та повільно, а суша навпаки. 3) від узбереж углиб материків кількість водяної пари в повітрі зменшується, а чим прозоріше атмосфера, тим менше розсіюється в ній сонячних променів краплями води, і більше сонячних променів досягає поверхні Землі.
Вся сукупність сонячної матерії та енергії, що надходить на землю, називається Сонячна радіація. Вона ділиться на пряму та розсіяну.Пряма радіація - це сукупність прямих сонячних променів, що пронизують атмосферу при безхмарному небі.Розсіяна радіація - частина радіації, що розсіюється в атмосфері, промені при цьому йдуть у всіх напрямках. П + Р =Сумарна радіація. Частина сумарної радіації відбита від Землі називається відбита радіація. Частина сумарної радіації поглинена поверхнею Землі – поглинена радіація. Теплова енергія, що рухається від нагрітої атмосфери до Землі, назустріч потоку тепла від Землі називається зустрічне випромінювання атмосфери.
Річна кількість сумарної сонячної радіації ккал/см 2 рік (за Т.В. Власової).
Ефективне випромінювання - величина, що виражає фактичний перехід тепла від поверхні Землі до атмосфери. Різниця між випромінюванням Землі та зустрічним випромінюванням атмосфери визначає прогрів поверхні. Від ефективного випромінювання безпосередньо залежить радіаційний баланс – результат взаємодії двох процесів приходу та витрати сонячної радіації. На величину балансу багато в чому впливає хмарність. Там, де вона значна в нічний час, вона перехоплює довгохвильове випромінювання Землі, не даючи йому піти в космос.
Від надходження сонячної радіації безпосередньо залежать температури підстилаючої поверхні та приземних шарів повітря та тепловий баланс.
Тепловий баланс визначає температуру, її величину та зміну на тій поверхні, яка безпосередньо нагрівається сонячними променями. Нагріваючись, ця поверхня, передає тепло (в довгохвильовому діапазоні) як нижче шарів, що лежить, так і атмосфері. Саму поверхню називають діяльною поверхнею.
Основні складові теплового балансу атмосфери та поверхні Землі як цілого
Енергія, що надходить до поверхні Землі від Сонця