Атмосфера Земли

[realeugene]

Pphantom в сообщении #1431293 писал(а):

Вместо тропопаузы над поверхностью Земли находится полностью прозрачная для всех видов излучения "крышка"

В этой аналогии для теплового излучения крышка находится на высоте 5-6 километров при отсутствии расположенных выше облаков, и на уровне верхней границе облаков, если облака расположены выше. Тропопауза обычно расположена сильно выше этих уровней. Так что, всё сложнее.

-- 21.12.2019, 18:27 --

Pphantom в сообщении #1431293 писал(а):

Ну да. И что?

А то, что из этого бюджета следует, что модель равномерного переноса энергии от поверхности Земли к тропопаузе грубо неверна ещё и в этом месте. Водяной пар до тропопаузы почти не долетает.

[Pphantom]

realeugene в сообщении #1431297 писал(а):

В этой аналогии для теплового излучения крышка находится на высоте 5-6 километров при отсутствии расположенных выше облаков, и на уровне верхней границе облаков, если облака расположены выше. Тропопауза обычно расположена сильно выше этих уровней. Так что, всё сложнее.

Нет, это не так. До тропопаузы есть конвективный перенос.

Правда, при наличии облаков ситуация в принципе становится сложнее, но тогда и равномерного профиля температуры не получается.

[realeugene]

Pphantom в сообщении #1431301 писал(а):

До тропопаузы есть конвективный перенос.

Есть. Тем не менее, основная доля энергии должна излучаться облаками, в которые энергия попадает с водяным паром. И турбулентность над облаками обычно гораздо слабее, так как её драйвит всё тот же конденсирующийся водяной пар. Зоны турбулентности, конечно, встречаются и в ясном небе, но в грозовые ячейки самолётам вообще залетать запрещено.

[Pphantom]

realeugene в сообщении #1431306 писал(а):

Есть. Тем не менее, основная доля энергии должна излучаться облаками, в которые энергия попадает с водяным паром.

Облака будут излучать много, если они есть. Но они есть не всегда и не везде.

[realeugene]

Pphantom в сообщении #1431307 писал(а):

Но они есть не всегда и не везде.

Диаграммы отражают средний балланс по поверхности Земли, мне кажется. В безоблачную ночь остывает в первую очередь поверхность Земли.

[Pphantom]

realeugene в сообщении #1431309 писал(а):

Диаграммы отражают средний балланс по поверхности Земли, мне кажется. В безоблачную ночь остывает в первую очередь поверхность Земли.

Да, похоже. Но учет горизонтальных неоднородностей никто и не обещал.

[realeugene]

Pphantom в сообщении #1431318 писал(а):

Но учет горизонтальных неоднородностей никто и не обещал.

Но после осреднения оказалось, что половина поглощённой поверхностью Земли солнечной энергии выносится с поверхности водяным паром. А значит, эта энергия потом излучается в космос преимущественно облаками. И значит, что во влажном климате облаками переилучается больше половины, а в сухом климате, где облаков мало - меньше.

Собственно парниковый эффект из-за парниковых газов - это небольшая поправка в этой тонко сбаллансированной находящейся в динамическом равновесии системе. Но повышение средней температуры Земли из-за этой поправки на единицы градусов способно привести к таянию ледников и подъёму уровня океанов на метры. До 80 метров при полном таянии Антарктиды. Человечество из-за этого, конечно, в целом не вымрет, но значительная часть обжитой суши окажется под водой. И тут вопрос только в том, когда система начнёт дальше саморазгоняться из-за таяния ледников со снижением альбедо Земли и из-за таяния вечной мерзлоты и выхода метана в атмосферу?

[Munin]

Pphantom
Огромное спасибо за ссылки!

realeugene в сообщении #1431256 писал(а):

А при наличии температурной неустойчивости атмосфера не может быть изотермической.

Окей, рассмотрите задачу с изотермической в начальный момент атмосферой. Может ли такая атмосфера в верхних слоях стать холоднее, чем минимальная температура поверхности Земли (и не имеем лучистой теплоотдачи)? Если да, то мне кажется, это вечный двигатель 2 рода.

-- 21.12.2019 21:29:49 --

realeugene в сообщении #1431320 писал(а):

Но после осреднения оказалось, что половина поглощённой поверхностью Земли солнечной энергии выносится с поверхности водяным паром. А значит, эта энергия потом излучается в космос преимущественно облаками.

Как-то я не понял вот этого "а значит". Пар нагревает воздух. После этого облака-то при чём?

Pphantom
А есть снимки Земли из космоса в разных ИК диапазонах? А то я только оптические навскидку себе представляю: облака белые, леса и вода тёмные.

[realeugene]

Munin в сообщении #1431349 писал(а):

Окей, рассмотрите задачу с изотермической в начальный момент атмосферой. Может ли такая атмосфера в верхних слоях стать холоднее, чем минимальная температура поверхности Земли (и не имеем лучистой теплоотдачи)? Если да, то мне кажется, это вечный двигатель 2 рода.

Сомневаюсь, что такая полностью равновесная газообразная атмосфера в принципе возможна, так как быстрые молекулы должны всё равно убегать в космос, и при полном равновесии атмосферное давление будет нулевым. В любом случае, к атмосфере Земли такая атмосфера не имеет никакого отношения и близко, так как земная атмосфера существенно термодинамически неравновесна.

Но если представить себе "всё как на Земле", только без потоков энергии и с постоянной температурой, то в такой атмосфере потенциальная температура возрастает с высотой, то есть макроскопическая циркуляция возникать не будет.

Атмосфера Земли движется солнечной энергией. Будучи движима солнечной энергией она может работать как холодильная машина.

Munin в сообщении #1431349 писал(а):

Пар нагревает воздух. После этого облака-то при чём?

Вода испаряется, отбирает энергию от поверхности Земли. Пар переносится турбулентным переносом вверх. Вверху вода опять конденсируется в облака, при этом, перенесенная с поверхности Земли энергия выделяется в виде тепла. И облака же излучают тепловое излучение в космос, так как они непрозрачны, а атмосфера выше них прозрачна.

[Emergency]

Munin в сообщении #1431349 писал(а):

рассмотрите задачу с изотермической в начальный момент атмосферой. Может ли такая атмосфера в верхних слоях стать холоднее, чем минимальная температура поверхности Земли (и не имеем лучистой теплоотдачи)?

Чем выше элементарный объем атмосферы тем выше его потенциальная энергия и ниже кинетическая.
Если изначально атмосфера изотермическая, то молекулы двигающиеся вверх теряют скорость с ускорением g, а двигающиеся вниз - приобретают. Чем выше, тем длина свободного пробега больше и тепловое распределение устанавливается быстрее.

[realeugene]

Emergency,

(Оффтоп)

это вы к чему вообще написали тут?

[Xugin]

realeugene в сообщении #1431374 писал(а):

быстрые молекулы должны всё равно убегать в космос

А солнечный ветер им это позволит, выскользнуть за магнитосферу?

[realeugene]

Xugin в сообщении #1431399 писал(а):

А солнечный ветер им это позволит, выскользнуть за магнитосферу?

Нет Солнца - нет и солнечного ветра.

[Munin]

realeugene в сообщении #1431374 писал(а):

В любом случае, к атмосфере Земли такая атмосфера не имеет никакого отношения и близко

Вы как-то игнорируете главный вопрос. Я знаю, что атмосфера Земли не такая. Меня интересует, почему не такая. То есть, например, как из такой должна получиться та, что реально есть.

realeugene в сообщении #1431374 писал(а):

Атмосфера Земли движется солнечной энергией.

Это сяо.

realeugene в сообщении #1431374 писал(а):

Но если представить себе "всё как на Земле", только без потоков энергии и с постоянной температурой, то в такой атмосфере потенциальная температура возрастает с высотой

Я не знаю, что такое "потенциальная температура".

----------------

Всем спасибо, ответ на первоначальный вопрос получен (по ссылкам надо ещё пройтись), более ответов не требуется. Pphantom спасибо по-настоящему.

[realeugene]

Munin в сообщении #1431421 писал(а):

Я не знаю, что такое "потенциальная температура".

Если интересуетесь динамикой атмосферы, то вам без неё не обойтись:

Цитата:

Potential temperature is a more dynamically important quantity than the actual temperature.

https://en.wikipedia.org/wiki/Potential_temperature

А лучше, конечно, прочтите какой-нибудь учебник по физике атмосферы. Например:
Л. Т. Матвеев, "Курс общей метеорологии. Физика атмосферы"
http://alexandr4784.narod.ru/matveevkom.html
Потенциальная температура - это глава 4 раздел 4.