Πότε είναι πιο ζεστός ο ήλιος - πότε είναι υψηλότερος ή χαμηλότερος;
Ο ήλιος θερμαίνεται περισσότερο όταν είναι ψηλότερα. Οι ακτίνες του ήλιου σε αυτή την περίπτωση πέφτουν σε ορθή ή κοντά σε ορθή γωνία.
Ποια είδη περιστροφής της Γης γνωρίζετε;
Η γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και γύρω από τον ήλιο.
Γιατί συμβαίνει ο κύκλος της ημέρας και της νύχτας στη Γη;
Η αλλαγή ημέρας και νύχτας είναι αποτέλεσμα της αξονικής περιστροφής της Γης.
Προσδιορίστε πώς διαφέρει η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου στις 22 Ιουνίου και στις 22 Δεκεμβρίου στους παραλληλισμούς των 23,5 ° Β. SH. και εσυ. SH.; στους παραλληλους των 66,5° Β. SH. και εσυ. SH.
Στις 22 Ιουνίου η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου στην παράλληλο των 23,50 N.L. 900 S - 430. Στην παράλληλη 66.50 Ν.Σ. – 470, 66,50 Σ - γωνία ολίσθησης.
Στις 22 Δεκεμβρίου η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου στην παράλληλη 23,50 N.L. 430 Σ - 900. Στην παράλληλη 66.50 Ν.Σ. - γωνία ολίσθησης, 66,50 S - 470.
Σκεφτείτε γιατί οι θερμότεροι και πιο κρύοι μήνες δεν είναι ο Ιούνιος και ο Δεκέμβριος, όταν οι ακτίνες του ήλιου έχουν τη μεγαλύτερη και μικρότερη γωνία πρόσπτωσης η επιφάνεια της γης.
Ο ατμοσφαιρικός αέρας θερμαίνεται από την επιφάνεια της γης. Ως εκ τούτου, τον Ιούνιο, η επιφάνεια της γης θερμαίνεται και η θερμοκρασία φτάνει στο μέγιστο τον Ιούλιο. Συμβαίνει και το χειμώνα. Τον Δεκέμβριο, η επιφάνεια της γης ψύχεται. Ο αέρας κρυώνει τον Ιανουάριο.
Καθορίζω:
μέση ημερήσια θερμοκρασία σύμφωνα με τέσσερις μετρήσεις την ημέρα: -8°C, -4°C, +3°C, +1°C.
Η μέση ημερήσια θερμοκρασία είναι -20C.
η μέση ετήσια θερμοκρασία της Μόσχας χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του πίνακα.
Η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 50C.
Προσδιορίστε το ημερήσιο εύρος θερμοκρασίας για τις μετρήσεις του θερμομέτρου στο Σχήμα 110, γ.
Το πλάτος θερμοκρασίας στο σχήμα είναι 180C.
Προσδιορίστε πόσους βαθμούς το ετήσιο πλάτος στο Κρασνογιάρσκ είναι μεγαλύτερο από ό,τι στην Αγία Πετρούπολη, αν μέση θερμοκρασίαΙούλιος στο Κρασνογιάρσκ +19°С και Ιανουάριος -17°С. στην Αγία Πετρούπολη +18°C και -8°C αντίστοιχα.
Το εύρος θερμοκρασίας στο Krasnoyarsk είναι 360 C.
Το εύρος θερμοκρασίας στην Αγία Πετρούπολη είναι 260С.
Το εύρος θερμοκρασίας στο Κρασνογιάρσκ είναι 100C υψηλότερο.
Ερωτήσεις και εργασίες
1. Πώς θερμαίνεται ο αέρας στην ατμόσφαιρα;
Όταν οι ακτίνες του ήλιου περνούν, η ατμόσφαιρα από αυτές σχεδόν δεν θερμαίνεται. Καθώς η επιφάνεια της γης θερμαίνεται, γίνεται η ίδια πηγή θερμότητας. Από αυτό θερμαίνεται ο ατμοσφαιρικός αέρας.
2. Πόσους βαθμούς μειώνεται η θερμοκρασία στην τροπόσφαιρα για κάθε 100 m ανάβαση;
Καθώς ανεβαίνετε, κάθε χιλιόμετρο η θερμοκρασία του αέρα πέφτει κατά 6 0C. Άρα, 0,60 για κάθε 100 μ.
3. Υπολογίστε τη θερμοκρασία του αέρα έξω από το αεροσκάφος, εάν το ύψος πτήσης είναι 7 km, και η θερμοκρασία στην επιφάνεια της Γης είναι +200C.
Η θερμοκρασία κατά την αναρρίχηση 7 χλμ. θα πέσει κατά 420. Αυτό σημαίνει ότι η θερμοκρασία έξω από το αεροσκάφος θα είναι -220.
4. Είναι δυνατόν να συναντήσετε παγετώνα στα βουνά σε υψόμετρο 2500 m το καλοκαίρι εάν η θερμοκρασία στους πρόποδες των βουνών είναι + 250C.
Η θερμοκρασία σε υψόμετρο 2500 m θα είναι +100C. Ο παγετώνας σε υψόμετρο 2500 μ. δεν θα συναντηθεί.
5. Πώς και γιατί αλλάζει η θερμοκρασία του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας;
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι ακτίνες του ήλιου φωτίζουν την επιφάνεια της γης και τη θερμαίνουν, και ο αέρας θερμαίνεται από αυτήν. Τη νύχτα, η ροή της ηλιακής ενέργειας σταματά και η επιφάνεια, μαζί με τον αέρα, σταδιακά ψύχεται. Ο ήλιος είναι ψηλότερα πάνω από τον ορίζοντα το μεσημέρι. Αυτή είναι η στιγμή που έρχεται η περισσότερη ηλιακή ενέργεια. Ωστόσο, η υψηλότερη θερμοκρασία παρατηρείται μετά από 2-3 ώρες μετά το μεσημέρι, αφού χρειάζεται χρόνος για να μεταφερθεί θερμότητα από την επιφάνεια της Γης στην τροπόσφαιρα. Η χαμηλότερη θερμοκρασία είναι πριν την ανατολή του ηλίου.
6. Τι καθορίζει τη διαφορά στη θέρμανση της επιφάνειας της Γης κατά τη διάρκεια του έτους;
Κατά τη διάρκεια του έτους, στην ίδια περιοχή, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια με διαφορετικούς τρόπους. Όταν η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων είναι πιο απότομη, η επιφάνεια λαμβάνει περισσότερη ηλιακή ενέργεια, η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται και έρχεται το καλοκαίρι. Όταν οι ακτίνες του ήλιου έχουν μεγαλύτερη κλίση, η επιφάνεια θερμαίνεται ελαφρώς. Η θερμοκρασία του αέρα αυτή τη στιγμή πέφτει και έρχεται ο χειμώνας. Πλέον ζεστός μήναςστο βόρειο ημισφαίριο - Ιούλιος, και το πιο κρύο - Ιανουάριος. Στο νότιο ημισφαίριο, αντίθετα: τα περισσότερα κρύος μήναςέτος - Ιούλιος, και το θερμότερο - Ιανουάριος.
- συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση του αέρα σε συστήματα εξαερισμού παροχής, συστήματα κλιματισμού, θέρμανση αέρακαθώς και σε στεγνωτήρια.
Ανάλογα με τον τύπο του ψυκτικού, οι θερμαντήρες μπορεί να είναι φωτιάς, νερού, ατμού και ηλεκτρικοί. .
Οι πιο διαδεδομένοι επί του παρόντος είναι οι θερμαντήρες νερού και ατμού, οι οποίοι χωρίζονται σε λείους σωλήνες και με ραβδώσεις. οι τελευταίες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε ελασματοειδείς και σπειροειδείς.
Διακρίνετε τις θερμάστρες μονής και πολλαπλής διέλευσης. Σε μονή διέλευση, το ψυκτικό κινείται μέσα από τους σωλήνες προς μία κατεύθυνση και σε πολλαπλές διόδους, αλλάζει την κατεύθυνση κίνησης πολλές φορές λόγω της παρουσίας χωρισμάτων στα καλύμματα του συλλέκτη (Εικ. XII.1).
Οι θερμαντήρες εκτελούν δύο μοντέλα: μεσαίο (C) και μεγάλο (B).
Η κατανάλωση θερμότητας για τη θέρμανση του αέρα καθορίζεται από τους τύπους:
 |
που Q"— κατανάλωση θερμότητας για θέρμανση αέρα, kJ/h (kcal/h). Q- το ίδιο, W; 0,278 είναι ο συντελεστής μετατροπής από kJ/h σε W. σολ- ποσότητα μάζας θερμαινόμενου αέρα, kg / h, ίση με Lp [εδώ μεγάλο- ογκομετρική ποσότητα θερμαινόμενου αέρα, m 3 / h. p είναι η πυκνότητα του αέρα (σε θερμοκρασία tK), kg / m 3]; Με- ειδική θερμοχωρητικότητα αέρα, ίση με 1 kJ / (kg-K). t k - θερμοκρασία αέρα μετά τον θερμαντήρα, ° С; t n— θερμοκρασία αέρα πριν από τον θερμαντήρα αέρα, °C.
Για τους θερμαντήρες του πρώτου σταδίου θέρμανσης, η θερμοκρασία tn είναι ίση με τη θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα.
Η θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα θεωρείται ότι είναι ίση με την υπολογιζόμενη θερμοκρασία εξαερισμού (κλιματικές παράμετροι κατηγορίας Α) κατά το σχεδιασμό γενικού αερισμού που έχει σχεδιαστεί για την καταπολέμηση της υπερβολικής υγρασίας, θερμότητας και αερίων, του οποίου το MPC είναι μεγαλύτερο από 100 mg / m3. Κατά το σχεδιασμό γενικού εξαερισμού που έχει σχεδιαστεί για την καταπολέμηση αερίων των οποίων το MPC είναι μικρότερο από 100 mg / m3, καθώς και όταν σχεδιάζεται αερισμός τροφοδοσίας για την αντιστάθμιση του αέρα που απομακρύνεται μέσω τοπικών εξατμίσεων, απορροφητήρες επεξεργασίας ή πνευματικών συστημάτων μεταφοράς, η εξωτερική θερμοκρασία του αέρα θεωρείται ότι είναι ίση στην υπολογιζόμενη εξωτερική θερμοκρασία tn για το σχεδιασμό θέρμανσης (κλιματικές παράμετροι κατηγορίας Β).
Σε ένα δωμάτιο χωρίς πλεονάσματα θερμότητας, θα πρέπει να παρέχεται αέρας με θερμοκρασία ίση με τη θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα tВ για αυτό το δωμάτιο. Παρουσία περίσσειας θερμότητας, ο αέρας τροφοδοσίας παρέχεται σε μειωμένη θερμοκρασία (κατά 5-8 ° C). Ο αέρας τροφοδοσίας με θερμοκρασία κάτω των 10°C δεν συνιστάται να τροφοδοτείται στο δωμάτιο ακόμη και με την παρουσία σημαντικών εκπομπών θερμότητας λόγω της πιθανότητας κρυολογήματος. Εξαίρεση αποτελεί η χρήση ειδικών ανεμοστάτων.
Η απαιτούμενη επιφάνεια για τη θέρμανση θερμαντήρων Fк m2, καθορίζεται από τον τύπο:
που Q— κατανάλωση θερμότητας για θέρμανση αέρα, W (kcal/h). ΠΡΟΣ ΤΟ- συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του θερμαντήρα, W / (m 2 -K) [kcal / (h-m 2 - ° C)]; t πρβλ.Τ.— μέση θερμοκρασία ψυκτικού, 0 С; t r.v. είναι η μέση θερμοκρασία του θερμαινόμενου αέρα που διέρχεται από τον θερμαντήρα, °C, ίση με (t n + t c)/2.
Εάν το ψυκτικό υγρό είναι ατμός, τότε η μέση θερμοκρασία του ψυκτικού ταβ.Τ. είναι ίση με τη θερμοκρασία κορεσμού στην αντίστοιχη τάση ατμών.
Για θερμοκρασία νερού ταβ.Τ. ορίζεται ως ο αριθμητικός μέσος όρος των θερμοκρασιών ζεστού και επιστρεφόμενου νερού:
Ο συντελεστής ασφαλείας 1.1-1.2 λαμβάνει υπόψη την απώλεια θερμότητας για την ψύξη του αέρα στους αεραγωγούς.
Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας των θερμαντήρων K εξαρτάται από τον τύπο του ψυκτικού υγρού, την ταχύτητα μάζας της κίνησης του αέρα vp μέσω του θερμαντήρα, τις γεωμετρικές διαστάσεις και τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των θερμαντήρων, την ταχύτητα κίνησης του νερού μέσω των σωλήνων του θερμαντήρα.
Ως ταχύτητα μάζας νοείται η μάζα του αέρα, kg, που διέρχεται από 1 m2 του ζωντανού τμήματος του θερμαντήρα αέρα σε 1 s. Η ταχύτητα μάζας vp, kg/(cm2), προσδιορίζεται από τον τύπο
Σύμφωνα με την περιοχή του ανοιχτού τμήματος fЖ και της επιφάνειας θέρμανσης FK, επιλέγεται το μοντέλο, η μάρκα και ο αριθμός των θερμαντήρων. Μετά την επιλογή των θερμαντήρων, η ταχύτητα μάζας αέρα καθορίζεται σύμφωνα με την πραγματική περιοχή του ανοιχτού τμήματος του θερμαντήρα fD αυτού του μοντέλου:
όπου A, A 1 , n, n 1 και Τ- συντελεστές και εκθέτες, ανάλογα με το σχεδιασμό του θερμαντήρα
Η ταχύτητα κίνησης του νερού στους σωλήνες του θερμαντήρα ω, m/s, καθορίζεται από τον τύπο:
όπου Q "είναι η κατανάλωση θερμότητας για τη θέρμανση του αέρα, kJ / h (kcal / h), rw είναι η πυκνότητα του νερού, ίση με 1000 kg / m3, sv είναι η ειδική θερμική ικανότητα του νερού, ίση με 4,19 kJ / (kg -K)· fTP - ανοιχτή περιοχή διέλευσης ψυκτικού, m2, tg — θερμοκρασία ζεστό νερόστη γραμμή τροφοδοσίας, ° С; t 0 - θερμοκρασία νερού επιστροφής, 0С.
Η μεταφορά θερμότητας των θερμαντήρων επηρεάζεται από το σχέδιο δέσμευσής τους με αγωγούς. Με ένα παράλληλο σχέδιο σύνδεσης αγωγών, μόνο μέρος του ψυκτικού διέρχεται από ξεχωριστό θερμαντήρα και με ένα διαδοχικό σχήμα, ολόκληρη η ροή του ψυκτικού διέρχεται από κάθε θερμαντήρα.
Η αντίσταση των θερμαντήρων στη διέλευση αέρα p, Pa, εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο:
όπου B και z είναι ο συντελεστής και ο εκθέτης, που εξαρτώνται από τη σχεδίαση του θερμαντήρα.
Η αντίσταση των θερμαντήρων που βρίσκονται σε σειρά είναι ίση με:
όπου m είναι ο αριθμός των διαδοχικά τοποθετημένων θερμαντήρων. Ο υπολογισμός τελειώνει με έλεγχο της απόδοσης θερμότητας (μεταφορά θερμότητας) των θερμαντήρων σύμφωνα με τον τύπο
όπου QK - μεταφορά θερμότητας θερμαντήρων, W (kcal / h). QK - το ίδιο, kJ/h, 3,6 - συντελεστής μετατροπής W σε kJ/h FK - εμβαδόν επιφάνειας θέρμανσης των θερμαντήρων, m2, που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα του υπολογισμού των θερμαντήρων αυτού του τύπου; K - συντελεστής μεταφοράς θερμότητας θερμαντήρων, W/(m2-K) [kcal/(h-m2-°C)]; tav.v - η μέση θερμοκρασία του θερμαινόμενου αέρα που διέρχεται από τον θερμαντήρα, °C. ταβ. T είναι η μέση θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού, °С.
Κατά την επιλογή θερμαντήρων, το περιθώριο για την εκτιμώμενη επιφάνεια θέρμανσης λαμβάνεται στην περιοχή 15 - 20%, για την αντίσταση στη διέλευση αέρα - 10% και για την αντίσταση στην κίνηση του νερού - 20%.
Η έρευνα που διεξήχθη στις αρχές της δεκαετίας 1940-1950 κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη μιας σειράς αεροδυναμικών και τεχνολογικών λύσεων που διασφαλίζουν την ασφαλή υπέρβαση του ηχητικού φράγματος ακόμη και από αεροσκάφη παραγωγής. Τότε φάνηκε ότι η κατάκτηση του ηχητικού φράγματος δημιουργεί απεριόριστες δυνατότητες για περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας πτήσης. Μέσα σε λίγα μόλις χρόνια, πετάχτηκαν περίπου 30 τύποι υπερηχητικών αεροσκαφών, εκ των οποίων σημαντικός αριθμός τέθηκε σε σειριακή παραγωγή.
Η ποικιλία των λύσεων που χρησιμοποιούνται οδήγησε στο γεγονός ότι πολλά προβλήματα που σχετίζονται με πτήσεις σε υψηλές υπερηχητικές ταχύτητες έχουν μελετηθεί και λυθεί εκτενώς. Ωστόσο, παρουσιάστηκαν νέα προβλήματα, πολύ πιο σύνθετα από το ηχητικό φράγμα. Προκαλούνται από τη θέρμανση της δομής. αεροσκάφοςόταν πετούν με μεγάλη ταχύτητα σε πυκνά στρώματα της ατμόσφαιρας. Αυτό το νέο εμπόδιο ονομαζόταν κάποτε θερμικό φράγμα. Σε αντίθεση με το ηχητικό φράγμα, το νέο φράγμα δεν μπορεί να χαρακτηριστεί από μια σταθερά παρόμοια με την ταχύτητα του ήχου, καθώς εξαρτάται τόσο από τις παραμέτρους πτήσης (ταχύτητα και ύψος) όσο και από τον σχεδιασμό του σκελετού του αεροσκάφους (σχεδιαστικές λύσεις και υλικά που χρησιμοποιούνται) και από το αεροσκάφος εξοπλισμός (κλιματισμός, συστήματα ψύξης κ.λπ.). P.). Έτσι, η έννοια του "θερμικού φραγμού" περιλαμβάνει όχι μόνο το πρόβλημα της επικίνδυνης θέρμανσης της κατασκευής, αλλά και θέματα όπως η μεταφορά θερμότητας, οι ιδιότητες αντοχής των υλικών, οι αρχές σχεδιασμού, ο κλιματισμός κ.λπ.
Η θέρμανση του αεροσκάφους κατά την πτήση συμβαίνει κυρίως για δύο λόγους: από την αεροδυναμική πέδηση της ροής του αέρα και από την απελευθέρωση θερμότητας του συστήματος πρόωσης. Και τα δύο αυτά φαινόμενα αποτελούν τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ του μέσου (αέρας, καυσαέρια) και ενός εξορθολογισμένου στερεού σώματος (αεροσκάφος, κινητήρας). Το δεύτερο φαινόμενο είναι χαρακτηριστικό για όλα τα αεροσκάφη και σχετίζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας των δομικών στοιχείων του κινητήρα που λαμβάνουν θερμότητα από τον αέρα που συμπιέζεται στον συμπιεστή, καθώς και από προϊόντα καύσης στο θάλαμο και τον σωλήνα εξάτμισης. Όταν πετάτε με υψηλές ταχύτητες, η εσωτερική θέρμανση του αεροσκάφους συμβαίνει επίσης από τον αέρα που επιβραδύνει στο κανάλι αέρα μπροστά από τον συμπιεστή. Όταν πετάτε με χαμηλές ταχύτητες, ο αέρας που διέρχεται από τον κινητήρα έχει σχετικά χαμηλή θερμοκρασία, με αποτέλεσμα να μην συμβαίνει επικίνδυνη θέρμανση των δομικών στοιχείων του πλαισίου του αεροσκάφους. Σε υψηλές ταχύτητες πτήσης, η θέρμανση της δομής του πλαισίου του αεροσκάφους από θερμά στοιχεία κινητήρα περιορίζεται από πρόσθετη ψύξη με αέρα χαμηλής θερμοκρασίας. Συνήθως, χρησιμοποιείται αέρας που αφαιρείται από την εισαγωγή αέρα χρησιμοποιώντας έναν οδηγό που χωρίζει το οριακό στρώμα, καθώς και αέρας που συλλαμβάνεται από την ατμόσφαιρα χρησιμοποιώντας πρόσθετες εισαγωγές που βρίσκονται στην επιφάνεια της ατράκτου του κινητήρα. Σε κινητήρες δύο κυκλωμάτων, ο αέρας από το εξωτερικό (κρύο) κύκλωμα χρησιμοποιείται επίσης για ψύξη.
Έτσι, το επίπεδο του θερμικού φράγματος για τα υπερηχητικά αεροσκάφη καθορίζεται από την εξωτερική αεροδυναμική θέρμανση. Η ένταση της θέρμανσης της επιφάνειας που ρέει γύρω από τη ροή αέρα εξαρτάται από την ταχύτητα πτήσης. Σε χαμηλές ταχύτητες, αυτή η θέρμανση είναι τόσο ασήμαντη που η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να αγνοηθεί. Σε υψηλή ταχύτητα, η ροή του αέρα έχει υψηλή κινητική ενέργεια και επομένως η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να είναι σημαντική. Αυτό ισχύει και για τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του αεροσκάφους, καθώς η ροή υψηλής ταχύτητας, στάσιμη στην εισαγωγή αέρα και συμπιεσμένη στον συμπιεστή του κινητήρα, γίνεται τόσο υψηλή που δεν μπορεί να αφαιρέσει τη θερμότητα από τα θερμά μέρη του κινητήρα.
Η αύξηση της θερμοκρασίας του δέρματος του αεροσκάφους ως αποτέλεσμα της αεροδυναμικής θέρμανσης προκαλείται από το ιξώδες του αέρα που ρέει γύρω από το αεροσκάφος, καθώς και από τη συμπίεσή του στις μετωπικές επιφάνειες. Λόγω της απώλειας ταχύτητας από τα σωματίδια αέρα στο οριακό στρώμα ως αποτέλεσμα της ιξώδους τριβής, η θερμοκρασία ολόκληρης της βελτιωμένης επιφάνειας του αεροσκάφους αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα της συμπίεσης του αέρα, η θερμοκρασία αυξάνεται, ωστόσο, μόνο τοπικά (κυρίως η μύτη της ατράκτου, το παρμπρίζ του πιλοτηρίου και ειδικά οι μπροστινές άκρες του φτερού και του φτερώματος), αλλά πιο συχνά φτάνει σε τιμές που είναι μη ασφαλές για τη δομή. Σε αυτή την περίπτωση, σε ορισμένα σημεία υπάρχει σχεδόν άμεση σύγκρουση της ροής του αέρα με την επιφάνεια και πλήρες δυναμικό φρενάρισμα. Σύμφωνα με την αρχή της διατήρησης της ενέργειας, όλη η κινητική ενέργεια της ροής μετατρέπεται σε ενέργεια θερμότητας και πίεσης. Η αντίστοιχη αύξηση της θερμοκρασίας είναι ευθέως ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας ροής πριν από το φρενάρισμα (ή, χωρίς άνεμο, στο τετράγωνο της ταχύτητας του αεροσκάφους) και αντιστρόφως ανάλογη με το ύψος πτήσης.
Θεωρητικά, εάν η ροή γύρω είναι σταθερή, ο καιρός είναι ήρεμος και χωρίς σύννεφα και δεν υπάρχει μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία, τότε η θερμότητα δεν διεισδύει στη δομή και η θερμοκρασία του δέρματος είναι κοντά στη λεγόμενη θερμοκρασία αδιαβατικής στασιμότητας. Η εξάρτησή του από τον αριθμό Mach (ταχύτητα και ύψος πτήσης) δίνεται στον Πίνακα. 4.
Υπό πραγματικές συνθήκες, η αύξηση της θερμοκρασίας του δέρματος του αεροσκάφους από την αεροδυναμική θέρμανση, δηλαδή η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας στασιμότητας και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, αποδεικνύεται κάπως μικρότερη λόγω της ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον (μέσω ακτινοβολίας). γειτονικά δομικά στοιχεία κ.λπ. Επιπλέον, η πλήρης επιβράδυνση της ροής συμβαίνει μόνο στα λεγόμενα κρίσιμα σημεία που βρίσκονται στα προεξέχοντα μέρη του αεροσκάφους και η εισροή θερμότητας στο δέρμα εξαρτάται επίσης από τη φύση του οριακού στρώματος αέρα (είναι πιο έντονο για ένα τυρβώδες οριακό στρώμα). Σημαντική μείωση της θερμοκρασίας εμφανίζεται επίσης όταν πετάμε μέσα από σύννεφα, ειδικά όταν περιέχουν υπερψυγμένες σταγόνες νερού και κρυστάλλους πάγου. Για τέτοιες συνθήκες πτήσης, θεωρείται ότι η μείωση της θερμοκρασίας του δέρματος στο κρίσιμο σημείο σε σύγκριση με τη θεωρητική θερμοκρασία στασιμότητας μπορεί να φτάσει ακόμη και το 20-40%.
Πίνακας 4. Εξάρτηση της θερμοκρασίας του δέρματος από τον αριθμό Mach
Ωστόσο, η συνολική θέρμανση του αεροσκάφους κατά την πτήση σε υπερηχητικές ταχύτητες (ειδικά σε χαμηλό ύψος) είναι μερικές φορές τόσο υψηλή που η αύξηση της θερμοκρασίας των επιμέρους στοιχείων του πλαισίου και του εξοπλισμού οδηγεί είτε στην καταστροφή τους, είτε, τουλάχιστον, στην πρέπει να αλλάξετε τη λειτουργία πτήσης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μελετών του αεροσκάφους XB-70A σε πτήσεις σε υψόμετρα άνω των 21.000 m με ταχύτητα M = 3, η θερμοκρασία των μπροστινών άκρων της εισαγωγής αέρα και των πρόσθιων άκρων της πτέρυγας ήταν 580-605 K. , και το υπόλοιπο δέρμα ήταν 470-500 Κ. Συνέπειες της αύξησης της θερμοκρασίας των δομικών στοιχείων του αεροσκάφους Τέτοιες υψηλές τιμές μπορούν να εκτιμηθούν πλήρως αν λάβουμε υπόψη το γεγονός ότι ήδη σε θερμοκρασίες περίπου 370 Κ, το οργανικό γυαλί, που χρησιμοποιείται ευρέως για τζάμια καμπινών, μαλακώνει, βράζει το καύσιμο και η συνηθισμένη κόλλα χάνει τη δύναμή της. Στους 400 K, η αντοχή του duralumin μειώνεται σημαντικά, στους 500 K, συμβαίνει η χημική αποσύνθεση του ρευστού εργασίας στο υδραυλικό σύστημα και η καταστροφή των σφραγίδων, στους 800 K, τα κράματα τιτανίου χάνουν τις απαραίτητες μηχανικές ιδιότητες, σε θερμοκρασίες άνω των 900 Το Κ, το αλουμίνιο και το μαγνήσιο λιώνουν και ο χάλυβας μαλακώνει. Η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί επίσης στην καταστροφή επιστρώσεων, εκ των οποίων η ανοδίωση και η επιχρωμίωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν έως τους 570 Κ, η επινικελίωση έως τους 650 Κ και η επάργυρη έως τους 720 Κ.
Μετά την εμφάνιση αυτού του νέου εμποδίου στην αύξηση της ταχύτητας πτήσης, άρχισε η έρευνα για την εξάλειψη ή τον μετριασμό των συνεπειών του. Οι τρόποι προστασίας του αεροσκάφους από τις επιπτώσεις της αεροδυναμικής θέρμανσης καθορίζονται από παράγοντες που εμποδίζουν την άνοδο της θερμοκρασίας. Εκτός από το ύψος πτήσης και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, ο βαθμός θέρμανσης του αεροσκάφους επηρεάζεται σημαντικά από:
είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού επένδυσης.
- το μέγεθος της επιφάνειας (ειδικά της μετωπικής) του αεροσκάφους· -ώρα πτήσης.
Από αυτό προκύπτει ότι οι απλούστεροι τρόποι μείωσης της θέρμανσης της δομής είναι η αύξηση του ύψους πτήσης και ο περιορισμός της διάρκειάς του στο ελάχιστο. Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν στα πρώτα υπερηχητικά αεροσκάφη (ειδικά στα πειραματικά). Λόγω της σχετικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και θερμικής ικανότητας των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή δομικών στοιχείων του αεροσκάφους υπό θερμική καταπόνηση, από τη στιγμή που το αεροσκάφος φτάσει σε υψηλή ταχύτητα μέχρι τη στιγμή που τα επιμέρους δομικά στοιχεία θερμαίνονται στη θερμοκρασία σχεδιασμού του κρίσιμο σημείο, συνήθως παίρνει αρκετό χρόνο. μεγάλη ώρα. Σε πτήσεις που διαρκούν αρκετά λεπτά (ακόμα και σε χαμηλά υψόμετρα), δεν επιτυγχάνονται καταστροφικές θερμοκρασίες. Η πτήση σε μεγάλα υψόμετρα πραγματοποιείται υπό συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας (περίπου 250 K) και χαμηλής πυκνότητας αέρα. Ως αποτέλεσμα, η ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται από τη ροή στις επιφάνειες του αεροσκάφους είναι μικρή και η ανταλλαγή θερμότητας διαρκεί περισσότερο, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη σοβαρότητα του προβλήματος. Παρόμοιο αποτέλεσμα προκύπτει με τον περιορισμό της ταχύτητας του αεροσκάφους σε χαμηλά ύψη. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας πτήσης πάνω από το έδαφος με ταχύτητα 1600 km/h, η αντοχή του duralumin μειώνεται μόνο κατά 2%, και η αύξηση της ταχύτητας στα 2400 km/h οδηγεί σε μείωση της αντοχής του έως και 75% σε σύγκριση με την αρχική τιμή.
Ρύζι. 1.14. Κατανομή θερμοκρασίας στον αεραγωγό και στον κινητήρα του αεροσκάφους Concord κατά την πτήση με M = 2,2 (α) και τη θερμοκρασία του δέρματος του αεροσκάφους XB-70A κατά τη διάρκεια πτήσης με σταθερή ταχύτητα 3200 km/h (b).
Ωστόσο, η ανάγκη διασφάλισης ασφαλών συνθηκών λειτουργίας σε όλο το φάσμα των χρησιμοποιούμενων ταχυτήτων και των υψών πτήσης αναγκάζει τους σχεδιαστές να αναζητήσουν τις κατάλληλες τεχνικά μέσα. Δεδομένου ότι η θέρμανση των δομικών στοιχείων του αεροσκάφους προκαλεί μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών, την εμφάνιση θερμικών τάσεων στη δομή, καθώς και την επιδείνωση των συνθηκών εργασίας του πληρώματος και του εξοπλισμού, τέτοια τεχνικά μέσα που χρησιμοποιούνται στην τρέχουσα πρακτική μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες. Περιλαμβάνουν αντίστοιχα τη χρήση 1) ανθεκτικών στη θερμότητα υλικών, 2) λύσεων σχεδιασμού που παρέχουν την απαραίτητη θερμομόνωση και επιτρεπόμενη παραμόρφωση εξαρτημάτων και 3) συστήματα ψύξης για το πιλοτήριο και τα διαμερίσματα εξοπλισμού.
Σε αεροσκάφη με μέγιστη ταχύτητα M = 2,0-1-2,2, χρησιμοποιούνται ευρέως κράματα αλουμινίου (duralumin), τα οποία χαρακτηρίζονται από σχετικά υψηλή αντοχή, χαμηλή πυκνότητα και διατήρηση ιδιοτήτων αντοχής με ελαφρά αύξηση της θερμοκρασίας. Τα σκληρόσυρμα συνήθως συμπληρώνονται με κράματα χάλυβα ή τιτανίου, από τα οποία κατασκευάζονται τα μέρη του σκελετού του αεροσκάφους που υπόκεινται στα μεγαλύτερα μηχανικά ή θερμικά φορτία. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιήθηκαν ήδη στο πρώτο μισό της δεκαετίας του '50, αρχικά σε πολύ μικρή κλίμακα (τώρα οι λεπτομέρειες από αυτά μπορούν να αποτελούν έως και το 30% του βάρους του πλαισίου του αεροσκάφους). Σε πειραματικά αεροσκάφη με M ~ 3, καθίσταται απαραίτητη η χρήση ανθεκτικών στη θερμότητα κραμάτων χάλυβα ως κύριο δομικό υλικό. Τέτοιοι χάλυβες διατηρούν καλές μηχανικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες, τυπικές για πτήσεις με υπερηχητικές ταχύτητες, αλλά τα μειονεκτήματά τους είναι το υψηλό κόστος και η υψηλή πυκνότητα. Αυτές οι ελλείψεις κατά μια έννοια περιορίζουν την ανάπτυξη αεροσκαφών υψηλής ταχύτητας, επομένως ερευνώνται και άλλα υλικά.
Στη δεκαετία του 1970 έγιναν τα πρώτα πειράματα για τη χρήση βηρυλλίου στην κατασκευή αεροσκαφών, καθώς και σύνθετων υλικών με βάση το βόριο ή τις ίνες άνθρακα. Αυτά τα υλικά εξακολουθούν να έχουν υψηλό κόστος, αλλά ταυτόχρονα χαρακτηρίζονται από χαμηλή πυκνότητα, υψηλή αντοχή και ακαμψία, καθώς και σημαντική αντοχή στη θερμότητα. Παραδείγματα ειδικών εφαρμογών αυτών των υλικών στην κατασκευή του πλαισίου του αεροσκάφους δίνονται στις περιγραφές μεμονωμένων αεροσκαφών.
Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει σημαντικά την απόδοση μιας θερμαινόμενης δομής αεροσκάφους είναι η επίδραση των λεγόμενων θερμικών τάσεων. Προκύπτουν ως αποτέλεσμα διαφορών θερμοκρασίας μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής επιφάνειας των στοιχείων, και ιδιαίτερα μεταξύ του δέρματος και των εσωτερικών δομικών στοιχείων του αεροσκάφους. Η επιφανειακή θέρμανση του πλαισίου του αεροσκάφους οδηγεί σε παραμόρφωση των στοιχείων του. Για παράδειγμα, η παραμόρφωση του δέρματος των φτερών μπορεί να συμβεί με τέτοιο τρόπο που θα οδηγήσει σε αλλαγή στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά. Ως εκ τούτου, πολλά αεροσκάφη χρησιμοποιούν συγκολλημένο (μερικές φορές κολλημένο) πολυστρωματικό δέρμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από υψηλή ακαμψία και καλές μονωτικές ιδιότητες ή χρησιμοποιούνται εσωτερικά δομικά στοιχεία με κατάλληλους αρμούς διαστολής (για παράδειγμα, στα αεροσκάφη F-105, κατασκευάζονται τα τοιχώματα από κυματοειδές φύλλο). Πειράματα είναι επίσης γνωστά για την ψύξη της πτέρυγας με καύσιμο (για παράδειγμα, στο αεροσκάφος X-15) που ρέει κάτω από το δέρμα στο δρόμο από τη δεξαμενή προς τα ακροφύσια του θαλάμου καύσης. Ωστόσο, σε υψηλές θερμοκρασίες, το καύσιμο συνήθως υφίσταται οπτανθρακοποίηση, επομένως τέτοια πειράματα μπορούν να θεωρηθούν ανεπιτυχή.
Επί του παρόντος, διερευνώνται διάφορες μέθοδοι, μεταξύ των οποίων είναι η εφαρμογή μονωτικής στρώσης πυρίμαχων υλικών με ψεκασμό πλάσματος. Άλλες μέθοδοι που θεωρούνται πολλά υποσχόμενες δεν έχουν βρει εφαρμογή. Μεταξύ άλλων, προτάθηκε η χρήση ενός «προστατευτικού στρώματος» που δημιουργείται με εμφύσηση αερίου στο δέρμα, «ιδρώνοντας» ψύξη με παροχή υγρού με υψηλή θερμοκρασία εξάτμισης στην επιφάνεια μέσω του πορώδους δέρματος, καθώς και ψύξη που δημιουργείται από την τήξη και συμπαρασύροντας μέρος του δέρματος (αφαιρετικά υλικά).
Ένα αρκετά συγκεκριμένο και ταυτόχρονα πολύ σημαντικό καθήκον είναι η διατήρηση της κατάλληλης θερμοκρασίας στο πιλοτήριο και στους χώρους εξοπλισμού (ιδιαίτερα του ηλεκτρονικού), καθώς και της θερμοκρασίας του καυσίμου και των υδραυλικών συστημάτων. Προς το παρόν, αυτό το πρόβλημα επιλύεται με τη χρήση συστημάτων κλιματισμού, ψύξης και ψύξης υψηλής απόδοσης, αποτελεσματικής θερμομόνωσης, χρήσης υδραυλικών υγρών με υψηλή θερμοκρασία εξάτμισης κ.λπ.
Τα προβλήματα που σχετίζονται με το θερμικό φράγμα πρέπει να αντιμετωπιστούν διεξοδικά. Οποιαδήποτε πρόοδος σε αυτόν τον τομέα ωθεί το εμπόδιο για αυτόν τον τύπο αεροσκάφους προς υψηλότερες ταχύτητες πτήσης, χωρίς να το αποκλείει ως τέτοιο. Ωστόσο, η επιθυμία για ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες οδηγεί στη δημιουργία ακόμη περισσότερων πολύπλοκες δομέςκαι εξοπλισμός που απαιτεί τη χρήση υλικών υψηλότερης ποιότητας. Αυτό έχει αισθητή επίδραση στο βάρος, την τιμή αγοράς και το κόστος λειτουργίας και συντήρησης του αεροσκάφους.
Από το τραπέζι. 2 από αυτά τα μαχητικά αεροσκάφη δείχνουν ότι στις περισσότερες περιπτώσεις η μέγιστη ταχύτητα των 2200-2600 km / h θεωρήθηκε λογική. Μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις πιστεύεται ότι η ταχύτητα του αεροσκάφους πρέπει να υπερβαίνει το M ~ 3. Τα αεροσκάφη ικανά να αναπτύξουν τέτοιες ταχύτητες περιλαμβάνουν τις πειραματικές μηχανές X-2, XB-70A και T. 188, το αναγνωριστικό SR-71 και το E -266 αεροσκάφη.
1* Ψύξη είναι η αναγκαστική μεταφορά θερμότητας από μια ψυχρή πηγή σε ένα περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας με τεχνητή αντίθεση στη φυσική κατεύθυνση της κίνησης της θερμότητας (από ένα ζεστό σώμα σε ένα κρύο όταν λαμβάνει χώρα η διαδικασία ψύξης). Το πιο απλό ψυγείο είναι ένα οικιακό ψυγείο.
Περνούν μέσα από τη διαφανή ατμόσφαιρα χωρίς να τη θερμαίνουν, φτάνουν στην επιφάνεια της γης, τη θερμαίνουν και στη συνέχεια ο αέρας θερμαίνεται από αυτήν.
Ο βαθμός επιφανειακής θέρμανσης, και συνεπώς ο αέρας, εξαρτάται κυρίως από το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής.
Αλλά σε κάθε συγκεκριμένο σημείο, το (t o) θα καθορίζεται επίσης από έναν αριθμό παραγόντων, μεταξύ των οποίων οι κυριότεροι είναι:
Α: ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.
Β: υποκείμενη επιφάνεια.
Β: απόσταση από τις ακτές των ωκεανών και των θαλασσών.
Α - Δεδομένου ότι ο αέρας θερμαίνεται από την επιφάνεια της γης, όσο χαμηλότερα είναι τα απόλυτα ύψη της περιοχής, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του αέρα (στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος). Σε συνθήκες αέρα ακόρεστου με υδρατμούς, παρατηρείται ένα μοτίβο: για κάθε 100 μέτρα υψομέτρου, η θερμοκρασία (t o) μειώνεται κατά 0,6 o C.
Β - Ποιοτικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας.
B 1 - επιφάνειες διαφορετικές σε χρώμα και δομή απορροφούν και αντανακλούν τις ακτίνες του ήλιου με διαφορετικούς τρόπους. Η μέγιστη ανακλαστικότητα είναι χαρακτηριστική για το χιόνι και τον πάγο, η ελάχιστη για τα σκουρόχρωμα εδάφη και τους βράχους.
Φωτισμός της Γης από τις ακτίνες του ήλιου τις ημέρες του ηλιοστασίου και των ισημεριών.
B 2 - διαφορετικές επιφάνειες έχουν διαφορετική θερμική ικανότητα και μεταφορά θερμότητας. Έτσι η υδάτινη μάζα του Παγκόσμιου Ωκεανού, που καταλαμβάνει τα 2/3 της επιφάνειας της Γης, λόγω της μεγάλης θερμοχωρητικότητας, θερμαίνεται πολύ αργά και ψύχεται πολύ αργά. Η γη θερμαίνεται γρήγορα και ψύχεται γρήγορα, δηλαδή, για να θερμανθούν στο ίδιο t περίπου 1 m 2 γης και 1 m 2 επιφάνειας νερού, είναι απαραίτητο να δαπανηθεί διαφορετική ποσότητα ενέργειας.
Β - από τις ακτές προς το εσωτερικό των ηπείρων, η ποσότητα των υδρατμών στον αέρα μειώνεται. Όσο πιο διαφανής είναι η ατμόσφαιρα, τόσο λιγότερο ηλιακό φως διασκορπίζεται σε αυτήν και όλες οι ακτίνες του ήλιου φτάνουν στην επιφάνεια της Γης. Με την παρουσία μεγάλης ποσότητας υδρατμών στον αέρα, οι σταγόνες νερού αντανακλούν, διασκορπίζονται, απορροφούν τις ακτίνες του ήλιου και δεν φτάνουν όλες στην επιφάνεια του πλανήτη, ενώ η θέρμανση του μειώνεται.
Πλέον υψηλές θερμοκρασίεςαέρας που καταγράφηκε σε περιοχές τροπικών ερήμων. Στις κεντρικές περιοχές της Σαχάρας, για σχεδόν 4 μήνες, ο αέρας στη σκιά είναι πάνω από 40 ° C. Ταυτόχρονα, στον ισημερινό, όπου η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου είναι η μεγαλύτερη, η θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους +26 ° C.
Από την άλλη, η Γη, ως θερμαινόμενο σώμα, εκπέμπει ενέργεια στο διάστημα κυρίως στο υπέρυθρο φάσμα μακρών κυμάτων. Εάν η επιφάνεια της γης είναι τυλιγμένη σε μια «κουβέρτα» από σύννεφα, τότε δεν φεύγουν όλες οι υπέρυθρες ακτίνες από τον πλανήτη, αφού τα σύννεφα τις καθυστερούν, αντανακλώντας πίσω στην επιφάνεια της γης.
Με καθαρό ουρανό, όταν υπάρχουν λίγοι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα, οι υπέρυθρες ακτίνες που εκπέμπονται από τον πλανήτη πηγαίνουν ελεύθερα στο διάστημα, ενώ η επιφάνεια της γης ψύχεται, το οποίο ψύχεται και ως εκ τούτου μειώνει τη θερμοκρασία του αέρα.
Βιβλιογραφία
- Zubashchenko E.M. Περιφερειακή φυσική γεωγραφία. Κλίμα της Γης: διδακτικό βοήθημα. Μέρος 1. / Ε.Μ. Zubashchenko, V.I. Shmykov, A.Ya. Nemykin, N.V. Πολιάκοφ. - Voronezh: VGPU, 2007. - 183 σελ.
Όλες οι διαδικασίες ζωής στη Γη προκαλούνται από τη θερμική ενέργεια. Η κύρια πηγή από την οποία λαμβάνει η Γη θερμική ενέργεια είναι ο Ήλιος. Εκπέμπει ενέργεια με τη μορφή διαφόρων ακτίνων - Ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ονομάζεται η ακτινοβολία του Ήλιου με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που διαδίδονται με ταχύτητα 300.000 km / s, η οποία αποτελείται από ακτίνες διαφόρων μηκών που μεταφέρουν φως και θερμότητα στη Γη.
Η ακτινοβολία μπορεί να είναι άμεση ή διάχυτη. Αν δεν υπήρχε ατμόσφαιρα, η επιφάνεια της γης θα δεχόταν μόνο άμεση ακτινοβολία. Επομένως, η ακτινοβολία που προέρχεται απευθείας από τον Ήλιο με τη μορφή του άμεσου ηλιακού φωτός και με έναν ουρανό χωρίς σύννεφα ονομάζεται άμεση. Μεταφέρει τη μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας και φωτός. Όμως, περνώντας από την ατμόσφαιρα, οι ακτίνες του ήλιου διασκορπίζονται μερικώς, αποκλίνουν από την άμεση διαδρομή ως αποτέλεσμα της ανάκλασης από μόρια αέρα, σταγονίδια νερού, σωματίδια σκόνης και μετατρέπονται σε ακτίνες που πηγαίνουν προς όλες τις κατευθύνσεις. Μια τέτοια ακτινοβολία ονομάζεται διάχυτη. Επομένως, είναι επίσης ελαφρύ σε εκείνα τα μέρη όπου το άμεσο ηλιακό φως (άμεση ακτινοβολία) δεν διεισδύει (δάσος, σκιερή πλευρά βράχων, βουνά, κτίρια κ.λπ.). Η διάσπαρτη ακτινοβολία καθορίζει επίσης το χρώμα του ουρανού. Όλη η ηλιακή ακτινοβολία που έρχεται στην επιφάνεια της γης, δηλ. άμεσο και διάσπαρτο, που ονομάζεται σύνολο. Η επιφάνεια της γης, απορροφώντας την ηλιακή ακτινοβολία, θερμαίνεται και η ίδια γίνεται πηγή ακτινοβολίας θερμότητας στην ατμόσφαιρα. Ονομάζεται επίγεια ακτινοβολία ή επίγεια ακτινοβολία και καθυστερεί σε μεγάλο βαθμό από τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Η ηλιακή ακτινοβολία που απορροφάται από την επιφάνεια της γης δαπανάται για τη θέρμανση του νερού, του εδάφους, του αέρα, της εξάτμισης και της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Γήινο, όχι καθοριστικό καθεστώς θερμοκρασίαςτροπόσφαιρα, δηλ. οι ακτίνες του ήλιου που περνούν από τα πάντα δεν το θερμαίνουν. Πλέον ένας μεγάλος αριθμός απόθερμότητα λαμβάνεται και θερμαίνεται στις υψηλότερες θερμοκρασίες από τα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, ακριβώς δίπλα στην πηγή θερμότητας - την επιφάνεια της γης. Καθώς απομακρύνεστε από την επιφάνεια της γης, η θέρμανση εξασθενεί. Αυτός είναι ο λόγος που στην τροπόσφαιρα, με ύψος, μειώνεται κατά μέσο όρο 0,6 ° C για κάθε 100 μέτρα ανάβασης. Αυτό γενικό μοτίβογια την τροπόσφαιρα. Υπάρχουν φορές που τα υπερκείμενα στρώματα αέρα είναι πιο ζεστά από τα υποκείμενα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αναστροφή θερμοκρασίας.
Η θέρμανση της επιφάνειας της γης διαφέρει σημαντικά όχι μόνο σε ύψος. Η ποσότητα της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται άμεσα από τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου.Όσο πιο κοντά είναι αυτή η τιμή στις 90°, τόσο περισσότερη ηλιακή ενέργεια λαμβάνει η επιφάνεια της γης.
Με τη σειρά του, η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου σε ένα ορισμένο σημείο της επιφάνειας της γης καθορίζεται από το γεωγραφικό πλάτος της. Η ισχύς της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται από το μήκος της διαδρομής που διανύουν οι ακτίνες του ήλιου στην ατμόσφαιρα. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο ζενίθ του (κοντά στον ισημερινό), οι ακτίνες του πέφτουν κάθετα στην επιφάνεια της γης, δηλ. ξεπερνούν την ατμόσφαιρα με τον συντομότερο τρόπο (στους 90 °) και δίνουν εντατικά την ενέργειά τους σε μια μικρή περιοχή. Καθώς απομακρύνεστε από την ισημερινή ζώνη προς τα νότια ή τα βόρεια, το μήκος της διαδρομής των ακτίνων του ήλιου αυξάνεται, δηλ. η γωνία πρόσπτωσης τους στην επιφάνεια της γης μειώνεται. Όλο και περισσότερο, οι ακτίνες αρχίζουν να γλιστρούν κατά μήκος της Γης, όπως ήταν, και πλησιάζουν την εφαπτομένη στην περιοχή των πόλων. Σε αυτή την περίπτωση, η ίδια δέσμη ενέργειας διασκορπίζεται σε μεγαλύτερη περιοχή και η ποσότητα της ανακλώμενης ενέργειας αυξάνεται. Έτσι, όπου οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της γης υπό γωνία 90 °, είναι συνεχώς ψηλά, και καθώς κινούνται προς τους πόλους, γίνεται προοδευτικά πιο κρύο. Είναι στους πόλους, όπου οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν υπό γωνία 180 ° (δηλαδή, εφαπτομενικά), υπάρχει η μικρότερη ποσότητα θερμότητας.
Μια τέτοια άνιση κατανομή της θερμότητας στη Γη, ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος του τόπου, καθιστά δυνατή τη διάκριση πέντε θερμικών ζωνών: μία θερμή, δύο και δύο ψυχρές.
Οι συνθήκες για τη θέρμανση του νερού και της γης από την ηλιακή ακτινοβολία είναι πολύ διαφορετικές. Η θερμοχωρητικότητα του νερού είναι διπλάσια από αυτή της ξηράς. Αυτό σημαίνει ότι με την ίδια ποσότητα θερμότητας, η γη θερμαίνεται δύο φορές πιο γρήγορα από το νερό και όταν κρυώσει συμβαίνει το αντίθετο. Επιπλέον, το νερό εξατμίζεται όταν θερμαίνεται, το οποίο καταναλώνει σημαντική ποσότητα θερμότητας. Στην ξηρά, η θερμότητα συγκεντρώνεται μόνο στο ανώτερο στρώμα της, μόνο ένα μικρό μέρος της μεταφέρεται στο βάθος. Στο νερό, οι ακτίνες θερμαίνουν αμέσως ένα σημαντικό πάχος, το οποίο διευκολύνεται και από την κατακόρυφη ανάμειξη του νερού. Ως αποτέλεσμα, το νερό συσσωρεύει θερμότητα πολύ περισσότερο από τη γη, τη διατηρεί περισσότερο και την ξοδεύει πιο ομοιόμορφα από τη γη. Θερμαίνεται πιο αργά και κρυώνει πιο αργά.
Η επιφάνεια του εδάφους δεν είναι ομοιόμορφη. Η θέρμανση του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από φυσικές ιδιότητεςεδάφη και, πάγος, έκθεση (η γωνία κλίσης των χερσαίων περιοχών σε σχέση με τις προσπίπτουσες ακτίνες του ήλιου) πλαγιές. Τα χαρακτηριστικά της υποκείμενης επιφάνειας καθορίζουν τη διαφορετική φύση της αλλαγής της θερμοκρασίας του αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας και του έτους. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας στην ξηρά παρατηρούνται λίγο πριν την ανατολή του ηλίου (καμία εισροή ηλιακής ακτινοβολίας και ισχυρή επίγεια ακτινοβολία τη νύχτα). Το υψηλότερο - το απόγευμα (14-15 ώρες). Κατά τη διάρκεια του έτους στο βόρειο ημισφαίριο, οι υψηλότερες θερμοκρασίες αέρα στην ξηρά παρατηρούνται τον Ιούλιο και οι χαμηλότερες τον Ιανουάριο. Πάνω από την επιφάνεια του νερού, η ημερήσια μέγιστη θερμοκρασία αέρα μετατοπίζεται και παρατηρείται στις 15-16 ώρες και η ελάχιστη είναι 2-3 ώρες μετά την ανατολή του ηλίου. Το ετήσιο μέγιστο (στο βόρειο ημισφαίριο) είναι τον Αύγουστο και το ελάχιστο είναι τον Φεβρουάριο.
Φόρτωση...