पृथ्वी का ताप संतुलन
पृथ्वी का संतुलन, पृथ्वी की सतह पर, वायुमंडल में और पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली में ऊर्जा (उज्ज्वल और तापीय) की आय और खपत का अनुपात। वायुमंडल, जलमंडल और स्थलमंडल की ऊपरी परतों में भौतिक, रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं के विशाल बहुमत के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत सौर विकिरण है; इसलिए, टी.बी. के घटकों का वितरण और अनुपात। इन गोले में इसके परिवर्तनों की विशेषता है।
टी. बी. ऊर्जा के संरक्षण के नियम के निजी सूत्रीकरण हैं और पृथ्वी की सतह के एक भाग के लिए संकलित हैं (पृथ्वी की सतह का टी.बी); वायुमंडल से गुजरने वाले एक ऊर्ध्वाधर स्तंभ के लिए (टी। बी। वायुमंडल); वायुमंडल और लिथोस्फीयर या जलमंडल (टी। बी। पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली) की ऊपरी परतों से गुजरने वाले एक ही स्तंभ के लिए।
समीकरण टी. बी. पृथ्वी की सतह: R + P + F0 + LE 0 पृथ्वी की सतह के एक तत्व और आसपास के अंतरिक्ष के बीच ऊर्जा प्रवाह का बीजगणितीय योग है। इन धाराओं में विकिरण संतुलन (या अवशिष्ट विकिरण) R शामिल है - अवशोषित लघु-तरंग सौर विकिरण और पृथ्वी की सतह से लंबी-तरंग प्रभावी विकिरण के बीच का अंतर। विकिरण संतुलन के सकारात्मक या नकारात्मक मूल्य की भरपाई कई ऊष्मा प्रवाहों द्वारा की जाती है। चूँकि पृथ्वी की सतह का तापमान आमतौर पर हवा के तापमान के बराबर नहीं होता है, एक ऊष्मा प्रवाह P अंतर्निहित सतह और वायुमंडल के बीच उत्पन्न होता है। इसी तरह का ऊष्मा प्रवाह F 0 पृथ्वी की सतह और स्थलमंडल या जलमंडल की गहरी परतों के बीच मनाया जाता है। इस मामले में, मिट्टी में गर्मी का प्रवाह आणविक तापीय चालकता द्वारा निर्धारित किया जाता है, जबकि जल निकायों में, गर्मी हस्तांतरण, एक नियम के रूप में, अधिक या कम हद तक एक अशांत चरित्र होता है। जलाशय की सतह और उसकी गहरी परतों के बीच ऊष्मा प्रवाह F 0 संख्यात्मक रूप से एक निश्चित समय अंतराल में जलाशय की ऊष्मा सामग्री में परिवर्तन और जलाशय में धाराओं द्वारा ऊष्मा हस्तांतरण के बराबर है। टी में आवश्यक मूल्य बी। पृथ्वी की सतह की सतह में आमतौर पर वाष्पीकरण LE के लिए गर्मी की खपत होती है, जिसे वाष्पित पानी E के द्रव्यमान और वाष्पीकरण की गर्मी L के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया जाता है। LE का मान पृथ्वी की सतह के नमी, उसके तापमान पर निर्भर करता है। , वायु आर्द्रता और सतही वायु परत में अशांत गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता, जो पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में जल वाष्प के स्थानांतरण की दर निर्धारित करती है।
समीकरण टी. बी. वायुमंडल का रूप है: रा + एलआर + पी + फा डी डब्ल्यू।
टी. बी. वायुमंडल इसके विकिरण संतुलन R a से बना है; वायुमंडल में पानी के चरण परिवर्तन के दौरान गर्मी इनपुट या आउटपुट एलआर (आर वर्षा का योग है); पृथ्वी की सतह के साथ वायुमंडल के अशांत ताप विनिमय के कारण ऊष्मा P का आगमन या उपभोग; गर्मी का आगमन या हानि एफ स्तंभ की ऊर्ध्वाधर दीवारों के माध्यम से गर्मी विनिमय के कारण होता है, जो आदेशित वायुमंडलीय आंदोलनों और मैक्रोटर्ब्यूलेंस से जुड़ा होता है। इसके अलावा, समीकरण में T. b. वायुमंडल में कॉलम के अंदर गर्मी सामग्री में परिवर्तन के बराबर एक शब्द डीडब्ल्यू शामिल है।
समीकरण टी. बी. सिस्टम पृथ्वी - वायुमंडल समीकरणों की शर्तों के बीजगणितीय योग से मेल खाता है टी। बी। पृथ्वी की सतह और वायुमंडल। टी. बी के घटक विश्व के विभिन्न क्षेत्रों के लिए पृथ्वी की सतह और वायुमंडल का निर्धारण मौसम संबंधी प्रेक्षणों (एक्टिनोमेट्रिक स्टेशनों पर, आकाश में विशेष स्टेशनों पर, और पृथ्वी के मौसम संबंधी उपग्रहों पर) या जलवायु संबंधी गणनाओं द्वारा किया जाता है।
T. b के घटकों का औसत अक्षांशीय मान। महासागरों, भूमि और पृथ्वी के लिए पृथ्वी की सतह, और टी. बी. वायुमंडल तालिका 1, 2 में दिए गए हैं, जहां टी. बी के सदस्यों के मान। सकारात्मक माने जाते हैं यदि वे गर्मी के आगमन के अनुरूप हों। चूंकि ये तालिकाएं औसत वार्षिक स्थितियों को संदर्भित करती हैं, इसलिए इनमें वातावरण की गर्मी सामग्री और स्थलमंडल की ऊपरी परतों में परिवर्तन को दर्शाने वाले शब्द शामिल नहीं हैं, क्योंकि इन स्थितियों के लिए वे शून्य के करीब हैं।
एक ग्रह के रूप में पृथ्वी के लिए, वायुमंडल के साथ, टी.बी. की योजना। अंजीर में दिखाया गया है। वायुमंडल की बाहरी सीमा की प्रति इकाई सतह पर प्रति वर्ष औसतन लगभग 250 किलो कैलोरी / सेमी 2 के बराबर एक सौर विकिरण प्रवाह, जिसमें से लगभग 167 किलो कैलोरी / सेमी 2 प्रति वर्ष पृथ्वी द्वारा अवशोषित किया जाता है (अंजीर में तीर क्यू एस। ) पृथ्वी की सतह लघु-तरंग विकिरण तक पहुँचती है, जो प्रति वर्ष 126 किलो कैलोरी/सेमी 2 के बराबर होती है; इस राशि का 18 किलो कैलोरी/सेमी 2 प्रति वर्ष परिलक्षित होता है, और 108 किलो कैलोरी/सेमी 2 प्रति वर्ष पृथ्वी की सतह (तीर क्यू) द्वारा अवशोषित किया जाता है। वायुमंडल 59 किलो कैलोरी/सेमी 2 प्रति वर्ष लघु-तरंग विकिरण को अवशोषित करता है, जो कि पृथ्वी की सतह से काफी कम है। पृथ्वी की सतह का प्रभावी दीर्घ-तरंग विकिरण 36 किलो कैलोरी/सेमी 2 प्रति वर्ष (तीर I) है, इसलिए पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन 72 किलो कैलोरी/सेमी 2 प्रति वर्ष है। विश्व अंतरिक्ष में पृथ्वी की दीर्घ-तरंग विकिरण 167 kcal/cm 2 प्रति वर्ष (तीर है) के बराबर है। इस प्रकार, पृथ्वी की सतह को प्रति वर्ष लगभग 72 किलो कैलोरी / सेमी 2 उज्ज्वल ऊर्जा प्राप्त होती है, जो आंशिक रूप से पानी के वाष्पीकरण (सर्कल एलई) पर खर्च की जाती है और आंशिक रूप से अशांत गर्मी हस्तांतरण (तीर पी) के माध्यम से वायुमंडल में लौट आती है।
टैब। एक । - पृथ्वी की सतह का ताप संतुलन, kcal/cm 2 वर्ष
अक्षांश, डिग्री
पृथ्वी का औसत
70-60 उत्तरी अक्षांश
0-10 दक्षिण अक्षांश
पूरी तरह से पृथ्वी
टी. बी के घटकों पर डेटा। जलवायु विज्ञान, भूमि जल विज्ञान और समुद्र विज्ञान की कई समस्याओं के विकास में उपयोग किया जाता है; उनका उपयोग जलवायु सिद्धांत के संख्यात्मक मॉडल को प्रमाणित करने और इन मॉडलों को लागू करने के परिणामों का अनुभवजन्य परीक्षण करने के लिए किया जाता है। टी बी के बारे में सामग्री जलवायु परिवर्तन के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, उनका उपयोग नदी घाटियों, झीलों, समुद्रों और महासागरों की सतह से वाष्पीकरण की गणना में, समुद्री धाराओं के ऊर्जा शासन के अध्ययन में, बर्फ और बर्फ के आवरण के अध्ययन के लिए भी किया जाता है। , पादप शरीर क्रिया विज्ञान में वाष्पोत्सर्जन और प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन के लिए, शरीर क्रिया विज्ञान में जानवरों को जीवित जीवों के थर्मल शासन का अध्ययन करने के लिए। टी. बी. के बारे में डेटा सोवियत भूगोलवेत्ता ए। ए। ग्रिगोरिएव के कार्यों में भौगोलिक ज़ोनिंग का अध्ययन करने के लिए भी इस्तेमाल किया गया था।
टैब। 2. - वातावरण का ताप संतुलन, kcal/cm2 वर्ष
अक्षांश, डिग्री
70-60 उत्तरी अक्षांश
0-10 दक्षिण अक्षांश
पूरी तरह से पृथ्वी
लिट.: एटलस ऑफ़ हीट बैलेंस ऑफ़ ग्लोब, एड. एम। आई। बुडको। मास्को, 1963। बुड्यको एम.आई., क्लाइमेट एंड लाइफ, एल., 1971; ग्रिगोरिएव ए.ए., भौगोलिक पर्यावरण की संरचना और विकास के पैटर्न, एम।, 1966।
एम। आई। बुडको।
महान सोवियत विश्वकोश, टीएसबी। 2012
शब्दकोशों, विश्वकोशों और संदर्भ पुस्तकों में व्याख्याएं, समानार्थक शब्द, शब्द अर्थ और रूसी में अर्थ हीट बैलेंस क्या है:
- धरती
कृषि प्रयोजन - कृषि की जरूरतों के लिए प्रदान की गई भूमि या इनके लिए इरादा ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
मनोरंजक उद्देश्य - स्थापित प्रक्रिया के अनुसार आवंटित भूमि, आबादी के संगठित सामूहिक मनोरंजन और पर्यटन के लिए इरादा और उपयोग किया जाता है। उनको … - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
पर्यावरणीय उद्देश्य - भंडार की भूमि (शिकार के अपवाद के साथ); निषिद्ध और स्पॉनिंग क्षेत्र; वनों द्वारा कब्जा की गई भूमि जो सुरक्षात्मक कार्य करती है; अन्य … - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
प्राकृतिक आरक्षित निधि - प्रकृति भंडार, प्राकृतिक स्मारकों, प्राकृतिक (राष्ट्रीय) और वृक्ष के समान, वनस्पति उद्यान की भूमि। Z.p.-z.f की संरचना। भूमि सहित... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
नुकसान - देखें पृथ्वी को नुकसान... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
स्वास्थ्य उद्देश्य - प्राकृतिक उपचार कारकों (खनिज स्प्रिंग्स, चिकित्सीय मिट्टी की जमा, जलवायु और अन्य स्थितियों) के साथ भूमि भूखंड, अनुकूल ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
सामान्य उपयोग - शहरों, कस्बों और ग्रामीण बस्तियों में - संचार के साधन के रूप में उपयोग की जाने वाली भूमि (चौराहों, गलियों, गलियों, ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
भूमि मूल्य - भूमि विनियमन मूल्य देखें… - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
बस्तियों - शहरी भूमि देखें ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
नगरीकरण - भूमि का नगरीकरण देखें ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
वन निधि - वनों से आच्छादित भूमि, साथ ही। जंगल से आच्छादित नहीं, बल्कि वानिकी और वानिकी की जरूरतों के लिए प्रदान किया गया ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
ऐतिहासिक और सांस्कृतिक उद्देश्य - भूमि जिस पर (और जिसमें) ऐतिहासिक और सांस्कृतिक स्मारक, रुचि के स्थान स्थित हैं, जिनमें घोषित भी शामिल हैं ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
आरक्षित - सभी भूमि स्वामित्व, कब्जे, उपयोग और पट्टे के लिए प्रदान नहीं की गई। भूमि, स्वामित्व, संपत्ति शामिल हैं ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
रेलवे परिवहन - सौंपे गए कार्यान्वयन के लिए रेलवे परिवहन के उद्यमों और संस्थानों को स्थायी (असीमित) उपयोग के लिए संघीय भूमि नि: शुल्क प्रदान की जाती है ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
रक्षा की जरूरतों के लिए - सैन्य इकाइयों, संस्थानों, सैन्य शैक्षणिक संस्थानों, उद्यमों और सशस्त्र संगठनों की नियुक्ति और स्थायी गतिविधि के लिए प्रदान की गई भूमि ... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
अर्बन - अर्बन लैंड देखें... - धरती आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
जल कोष - टुंड्रा और वन-टुंड्रा क्षेत्रों, हाइड्रोलिक और अन्य जल प्रबंधन सुविधाओं के अपवाद के साथ जलाशयों, ग्लेशियरों, दलदलों द्वारा कब्जा की गई भूमि; एक … - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
श्रम संसाधन - श्रम संसाधनों की उपलब्धता और उपयोग का संतुलन, उनकी पुनःपूर्ति और निपटान, रोजगार, उत्पादकता को ध्यान में रखते हुए संकलित ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
ट्रेडिंग पैसिव - पैसिव ट्रेडिंग बैलेंस देखें… - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
ट्रेडिंग सक्रिय - सक्रिय ट्रेडिंग देखें ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
ट्रेडिंग - ट्रेडिंग बैलेंस देखें; विदेशी व्यापार … - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
वर्तमान संचालन - राज्य के शुद्ध निर्यात को दर्शाने वाला एक संतुलन, माल और सेवाओं के निर्यात की मात्रा के बराबर, आयात को घटाकर, शुद्ध के अतिरिक्त ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
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विदेशी व्यापार भुगतान - भुगतानों का विदेशी व्यापार संतुलन देखें ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
भुगतान सक्रिय - भुगतान की सक्रिय शेष राशि देखें ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
भुगतान - भुगतान देखें ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
निपटान निपटान के लिए भुगतान - भुगतान दायित्वों या आपसी दावों के लिए गैर-नकद निपटान का संतुलन ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
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फिक्स्ड एसेट्स - एक बैलेंस शीट जो नकद अचल संपत्तियों की तुलना करती है, उनके मूल्यह्रास और निपटान को ध्यान में रखते हुए, और नए पेश किए गए फंड ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
इंटर-शाखा - देखें इंटर-शाखा ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
सामग्री - सामग्री देखें ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
लिक्विडेशन - लिक्विडेशन देखें ... - संतुलन आर्थिक शर्तों के शब्दकोश में:
आय और व्यय - एक वित्तीय बैलेंस शीट, जिसके अनुभागों में आय और व्यय के स्रोत और मात्रा एक निश्चित अवधि के लिए इंगित की जाती है ... - संतुलन ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया, टीएसबी में:
(फ्रेंच संतुलन, शाब्दिक रूप से - तराजू, लैटिन बिलैंक्स से - दो वजन वाले कटोरे), 1) संतुलन, संतुलन। 2) संकेतकों की एक प्रणाली जो... - धरती
पुराने रूसी क्षेत्र पुराने शहरों के पास बने। Z., अक्सर शहर से बहुत महत्वपूर्ण दूरी के लिए, इसके निवासियों की संपत्ति थी और हमेशा ... - संतुलन ब्रोकहॉस और यूफ्रॉन के विश्वकोश शब्दकोश में:
लेखा शेष। बी के लेखांकन में, डेबिट और क्रेडिट के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है, और बी के खाते को इनकमिंग में प्रतिष्ठित किया जाता है, यदि वाणिज्यिक किताबें खोली जाती हैं, और ... - संतुलन विश्वकोश शब्दकोश में:
मैं ए, पीएल। नहीं, एम। 1. कुछ गतिविधि, प्रक्रिया के परस्पर संबंधित संकेतकों का अनुपात। बी उत्पादन और खपत। और व्यापार संतुलन...
आइए पहले हम पृथ्वी की सतह की ऊष्मीय स्थितियों और मिट्टी और जल निकायों की सबसे ऊपरी परतों पर विचार करें। यह आवश्यक है क्योंकि वायुमंडल की निचली परतों को मिट्टी और पानी की ऊपरी परतों के साथ विकिरण और गैर-विकिरणकारी ताप विनिमय द्वारा सबसे अधिक गर्म और ठंडा किया जाता है। इसलिए, वायुमंडल की निचली परतों में तापमान परिवर्तन मुख्य रूप से पृथ्वी की सतह के तापमान में परिवर्तन से निर्धारित होता है और इन परिवर्तनों का पालन करता है।
पृथ्वी की सतह, यानी मिट्टी या पानी की सतह (साथ ही वनस्पति, बर्फ, बर्फ का आवरण), लगातार विभिन्न तरीकों से गर्मी प्राप्त करती है और खोती है। पृथ्वी की सतह के माध्यम से, ऊष्मा को ऊपर की ओर - वायुमंडल में और नीचे की ओर - मिट्टी या पानी में स्थानांतरित किया जाता है।
सबसे पहले, वायुमंडल का कुल विकिरण और प्रति विकिरण पृथ्वी की सतह में प्रवेश करते हैं। वे सतह द्वारा अधिक या कम मात्रा में अवशोषित होते हैं, अर्थात, वे मिट्टी और पानी की ऊपरी परतों को गर्म करने के लिए जाते हैं। उसी समय, पृथ्वी की सतह स्वयं विकिरण करती है और इस प्रक्रिया में गर्मी खो देती है।
दूसरे, ऊष्मा पृथ्वी की सतह पर ऊपर से, वातावरण से, चालन द्वारा आती है। उसी तरह, गर्मी पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में चली जाती है। चालन द्वारा, ऊष्मा भी पृथ्वी की सतह को मिट्टी और पानी में छोड़ देती है, या मिट्टी और पानी की गहराई से पृथ्वी की सतह पर आ जाती है।
तीसरा, पृथ्वी की सतह गर्मी प्राप्त करती है जब जल वाष्प हवा से संघनित होता है या इसके विपरीत, जब पानी वाष्पित हो जाता है तो गर्मी खो देता है। पहले मामले में, गुप्त गर्मी जारी की जाती है, दूसरे मामले में, गर्मी एक गुप्त अवस्था में जाती है।
किसी भी समय में, पृथ्वी की सतह से उतनी ही ऊष्मा ऊपर और नीचे जाती है जितनी इस दौरान ऊपर और नीचे से प्राप्त होती है। यदि ऐसा नहीं होता, तो ऊर्जा के संरक्षण का नियम पूरा नहीं होता: यह मान लेना आवश्यक होगा कि पृथ्वी की सतह पर ऊर्जा उत्पन्न होती है या गायब हो जाती है। हालांकि, यह संभव है कि, उदाहरण के लिए, ऊपर से आने वाली गर्मी की तुलना में अधिक गर्मी जा सकती है; इस मामले में, अतिरिक्त गर्मी हस्तांतरण को मिट्टी या पानी की गहराई से सतह पर गर्मी के आगमन से कवर किया जाना चाहिए।
तो, पृथ्वी की सतह पर गर्मी की सभी आय और व्यय का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर होना चाहिए। यह पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन के समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है।
इस समीकरण को लिखने के लिए, सबसे पहले, हम अवशोषित विकिरण और प्रभावी विकिरण को विकिरण संतुलन में जोड़ते हैं।
हम हवा से गर्मी के आगमन या तापीय चालकता द्वारा हवा में इसकी वापसी को पी के रूप में निरूपित करेंगे। मिट्टी या पानी की गहरी परतों के साथ हीट एक्सचेंज द्वारा समान आय या खपत को ए कहा जाएगा। वाष्पीकरण के दौरान गर्मी का नुकसान या इसकी पृथ्वी की सतह पर संघनन के दौरान आगमन को एलई द्वारा निरूपित किया जाएगा, जहां एल वाष्पीकरण की गर्मी विशिष्ट है और ई वाष्पित या संघनित पानी का द्रव्यमान है।
यह भी कहा जा सकता है कि समीकरण का अर्थ यह है कि पृथ्वी की सतह पर विकिरण संतुलन गैर-विकिरणीय गर्मी हस्तांतरण द्वारा संतुलित होता है (चित्र 5.1)।
समीकरण (1) कई वर्षों सहित किसी भी अवधि के लिए वैध है।
तथ्य यह है कि पृथ्वी की सतह का गर्मी संतुलन शून्य है इसका मतलब यह नहीं है कि सतह का तापमान नहीं बदलता है। जब ऊष्मा स्थानांतरण को नीचे की ओर निर्देशित किया जाता है, तो ऊष्मा जो ऊपर से सतह पर आती है और उसे गहराई में छोड़ देती है, वह काफी हद तक मिट्टी या पानी की सबसे ऊपरी परत (तथाकथित सक्रिय परत में) में रहती है। इस परत का तापमान और इसलिए पृथ्वी की सतह का तापमान भी बढ़ जाता है। इसके विपरीत, पृथ्वी की सतह के माध्यम से नीचे से ऊपर तक, वायुमंडल में गर्मी के हस्तांतरण के दौरान, मुख्य रूप से सक्रिय परत से गर्मी निकलती है, जिसके परिणामस्वरूप सतह का तापमान गिर जाता है।
दिन-प्रतिदिन और साल-दर-साल, सक्रिय परत का औसत तापमान और किसी भी स्थान पर पृथ्वी की सतह में थोड़ा अंतर होता है। इसका मतलब यह है कि दिन के दौरान लगभग उतनी ही गर्मी मिट्टी या पानी की गहराई में प्रवेश करती है जितनी रात में छोड़ती है। लेकिन फिर भी, गर्मी के दिनों में, गर्मी नीचे की तुलना में थोड़ी अधिक नीचे जाती है। इसलिए, मिट्टी और पानी की परतें, और इसलिए उनकी सतह दिन-ब-दिन गर्म होती जाती हैं। सर्दियों में, रिवर्स प्रक्रिया होती है। गर्मी इनपुट में ये मौसमी परिवर्तन - मिट्टी और पानी में गर्मी की खपत लगभग साल भर संतुलित रहती है, और पृथ्वी की सतह और सक्रिय परत का औसत वार्षिक तापमान साल-दर-साल थोड़ा बदलता रहता है।
पृथ्वी का ताप संतुलन- पृथ्वी की सतह पर, वायुमंडल में और पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली में ऊर्जा (उज्ज्वल और तापीय) की आय और खपत का अनुपात। वायुमंडल, जलमंडल और स्थलमंडल की ऊपरी परतों में अधिकांश भौतिक, रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत सौर विकिरण है, इसलिए गर्मी संतुलन घटकों का वितरण और अनुपात इन गोले में इसके परिवर्तनों की विशेषता है।
ऊष्मा संतुलन ऊर्जा के संरक्षण के नियम का एक विशेष सूत्रीकरण है और इसे पृथ्वी की सतह के एक भाग (पृथ्वी की सतह का ताप संतुलन) के लिए संकलित किया जाता है; वायुमंडल से गुजरने वाले एक ऊर्ध्वाधर स्तंभ के लिए (वायुमंडल का ताप संतुलन); वायुमंडल और लिथोस्फीयर या जलमंडल (पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली का थर्मल संतुलन) की ऊपरी परतों से गुजरने वाले एक ही स्तंभ के लिए।
पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन के लिए समीकरण:
आर + पी + एफ0 + एलई = 0. (15)
पृथ्वी की सतह के एक तत्व और आसपास के स्थान के बीच ऊर्जा प्रवाह के बीजगणितीय योग का प्रतिनिधित्व करता है। इस सूत्र में:
आर - विकिरण संतुलन, पृथ्वी की सतह से अवशोषित लघु-तरंग सौर विकिरण और दीर्घ-तरंग प्रभावी विकिरण के बीच का अंतर।
पी गर्मी प्रवाह है जो अंतर्निहित सतह और वायुमंडल के बीच होता है;
F0 - पृथ्वी की सतह और स्थलमंडल या जलमंडल की गहरी परतों के बीच ऊष्मा का प्रवाह देखा जाता है;
एलई - वाष्पीकरण के लिए गर्मी की खपत, जिसे वाष्पित पानी ई के द्रव्यमान और वाष्पीकरण की गर्मी एल गर्मी संतुलन के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है
इन धाराओं में विकिरण संतुलन (या अवशिष्ट विकिरण) R शामिल है - अवशोषित लघु-तरंग सौर विकिरण और पृथ्वी की सतह से दीर्घ-तरंग प्रभावी विकिरण के बीच का अंतर। विकिरण संतुलन के सकारात्मक या नकारात्मक मूल्य की भरपाई कई ऊष्मा प्रवाहों द्वारा की जाती है। चूंकि पृथ्वी की सतह का तापमान आमतौर पर हवा के तापमान के बराबर नहीं होता है, इसलिए अंतर्निहित सतह और वायुमंडल के बीच एक ऊष्मा प्रवाह P उत्पन्न होता है। इसी तरह का ऊष्मा प्रवाह F0 पृथ्वी की सतह और स्थलमंडल या जलमंडल की गहरी परतों के बीच मनाया जाता है। इस मामले में, मिट्टी में गर्मी का प्रवाह आणविक तापीय चालकता द्वारा निर्धारित किया जाता है, जबकि जल निकायों में, गर्मी हस्तांतरण, एक नियम के रूप में, अधिक या कम हद तक एक अशांत चरित्र होता है। जलाशय की सतह और इसकी गहरी परतों के बीच ऊष्मा प्रवाह F0 संख्यात्मक रूप से एक निश्चित समय अंतराल में जलाशय की गर्मी सामग्री में परिवर्तन और जलाशय में धाराओं द्वारा गर्मी हस्तांतरण के बराबर है। पृथ्वी की सतह के ऊष्मा संतुलन में, वाष्पीकरण LE के लिए ऊष्मा की खपत आमतौर पर महत्वपूर्ण महत्व की होती है, जिसे वाष्पित पानी E के द्रव्यमान और वाष्पीकरण L की गर्मी के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया जाता है। LE का मान नमी पर निर्भर करता है पृथ्वी की सतह, उसका तापमान, वायु आर्द्रता और सतह वायु परत में अशांत गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता, जो पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में जल वाष्प के हस्तांतरण की दर निर्धारित करती है।
वायुमंडल ताप संतुलन समीकरण का रूप है:
रा + एलआर + पी + एफए = W, (16)
जहां W वायुमंडलीय स्तंभ की ऊर्ध्वाधर दीवार के अंदर गर्मी की मात्रा में परिवर्तन है।
वायुमंडल का ताप संतुलन इसके विकिरण संतुलन रा से बना है; वायुमंडल में पानी के चरण परिवर्तन के दौरान गर्मी इनपुट या आउटपुट एलआर (आर वर्षा का योग है); पृथ्वी की सतह के साथ वायुमंडल के अशांत ताप विनिमय के कारण ऊष्मा P का आगमन या उपभोग; ऊष्मा लाभ या हानि फा स्तंभ की ऊर्ध्वाधर दीवारों के माध्यम से ऊष्मा विनिमय के कारण होता है, जो क्रमबद्ध वायुमंडलीय गति और मैक्रोटर्ब्यूलेंस से जुड़ा होता है। इसके अलावा, वायुमंडल के गर्मी संतुलन के समीकरण में W शब्द शामिल है, जो कॉलम के अंदर गर्मी सामग्री में परिवर्तन के बराबर है।
पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली के लिए गर्मी संतुलन समीकरण पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के गर्मी संतुलन के समीकरणों की शर्तों के बीजगणितीय योग से मेल खाता है। दुनिया के विभिन्न क्षेत्रों के लिए पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के ताप संतुलन के घटक मौसम संबंधी टिप्पणियों (एक्टिनोमेट्रिक स्टेशनों पर, विशेष ताप संतुलन स्टेशनों पर, पृथ्वी के मौसम संबंधी उपग्रहों पर) या जलवायु संबंधी गणनाओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।
महासागरों, भूमि और पृथ्वी के लिए पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन के घटकों का औसत अक्षांशीय मान और वायुमंडल का ऊष्मा संतुलन तालिकाओं में दिया जाता है, जहाँ ऊष्मा संतुलन की शर्तों के मूल्यों पर विचार किया जाता है सकारात्मक अगर वे गर्मी के आगमन के अनुरूप हैं। चूंकि ये तालिकाएं औसत वार्षिक स्थितियों को संदर्भित करती हैं, इसलिए इनमें वातावरण की गर्मी सामग्री और स्थलमंडल की ऊपरी परतों में परिवर्तन को दर्शाने वाले शब्द शामिल नहीं हैं, क्योंकि इन स्थितियों के लिए वे शून्य के करीब हैं।
एक ग्रह के रूप में पृथ्वी के लिए, वायुमंडल के साथ, ऊष्मा संतुलन आरेख अंजीर में दिखाया गया है। वायुमंडल की बाहरी सीमा की प्रति इकाई सतह पर प्रति वर्ष औसतन लगभग 250 किलो कैलोरी / सेमी 2 के बराबर एक सौर विकिरण प्रवाह, जिसमें से लगभग 1/3 विश्व अंतरिक्ष में परिलक्षित होता है, और प्रति वर्ष 167 किलो कैलोरी / सेमी 2 है पृथ्वी द्वारा अवशोषित
गर्मी विनिमयगैर-समान तापमान क्षेत्र के कारण अंतरिक्ष में गर्मी हस्तांतरण की सहज अपरिवर्तनीय प्रक्रिया। सामान्य मामले में, गर्मी हस्तांतरण अन्य भौतिक मात्राओं के क्षेत्रों की असमानता के कारण भी हो सकता है, उदाहरण के लिए, सांद्रता में अंतर (प्रसार थर्मल प्रभाव)। गर्मी हस्तांतरण तीन प्रकार के होते हैं: तापीय चालकता, संवहन और उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण (व्यावहारिक रूप से, गर्मी हस्तांतरण आमतौर पर सभी 3 प्रकारों द्वारा एक साथ किया जाता है)। गर्मी हस्तांतरण प्रकृति में कई प्रक्रियाओं को निर्धारित करता है या उनके साथ होता है (उदाहरण के लिए, सितारों और ग्रहों का विकास, पृथ्वी की सतह पर मौसम संबंधी प्रक्रियाएं, आदि)। प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में। कई मामलों में, उदाहरण के लिए, सुखाने, बाष्पीकरणीय शीतलन, प्रसार की प्रक्रियाओं का अध्ययन करते समय, बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के साथ गर्मी हस्तांतरण पर विचार किया जाता है। दो शीतलकों के बीच एक ठोस दीवार के माध्यम से या उनके बीच इंटरफेस के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण को गर्मी हस्तांतरण कहा जाता है।
ऊष्मीय चालकताशरीर के अधिक गर्म भागों से कम गर्म भागों में गर्मी हस्तांतरण (माइक्रोपार्टिकल्स की थर्मल गति की ऊर्जा) में से एक, जिससे तापमान बराबर हो जाता है। तापीय चालकता के साथ, शरीर में ऊर्जा का हस्तांतरण कणों (अणुओं, परमाणुओं, इलेक्ट्रॉनों) से ऊर्जा के प्रत्यक्ष हस्तांतरण के परिणामस्वरूप किया जाता है, जिसमें कम ऊर्जा वाले कणों में अधिक ऊर्जा होती है। यदि कणों के औसत मुक्त पथ की दूरी पर तापीय चालकता तापमान में सापेक्ष परिवर्तन छोटा है, तो तापीय चालकता (फूरियर कानून) का मूल नियम संतुष्ट है: गर्मी प्रवाह घनत्व q तापमान ढाल ग्रेड टी के समानुपाती है , यानी (17)
जहां तापीय चालकता है, या बस तापीय चालकता, ग्रेड टी पर निर्भर नहीं है [λ पदार्थ की कुल स्थिति (तालिका देखें), इसकी परमाणु और आणविक संरचना, तापमान और दबाव, संरचना (एक के मामले में) पर निर्भर करता है मिश्रण या घोल)।
समीकरण के दाईं ओर ऋण चिह्न इंगित करता है कि ऊष्मा प्रवाह की दिशा और तापमान प्रवणता परस्पर विपरीत हैं।
क्यू मान का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र एफ के अनुपात को विशिष्ट ताप प्रवाह या ताप भार कहा जाता है और इसे अक्षर q द्वारा दर्शाया जाता है।
(18)
760 मिमी एचजी के वायुमंडलीय दबाव पर कुछ गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों के लिए तापीय चालकता गुणांक के मूल्यों को तालिकाओं से चुना जाता है।
गर्मी का हस्तांतरण।दो शीतलकों के बीच एक ठोस दीवार के माध्यम से या उनके बीच इंटरफेस के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण। गर्मी हस्तांतरण में एक गर्म तरल पदार्थ से दीवार तक गर्मी हस्तांतरण, दीवार में तापीय चालकता, दीवार से गर्मी हस्तांतरण एक ठंडे चलने वाले माध्यम में शामिल है। गर्मी हस्तांतरण के दौरान गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता गर्मी हस्तांतरण गुणांक के द्वारा विशेषता है, संख्यात्मक रूप से गर्मी की मात्रा के बराबर होती है जो प्रति इकाई समय में दीवार की सतह की एक इकाई के माध्यम से 1 के तरल पदार्थ के बीच तापमान अंतर पर स्थानांतरित होती है; आयाम k - W/(m2․K) [kcal/m2․°С)]। मान R, ऊष्मा अंतरण गुणांक का व्युत्क्रम, कुल तापीय प्रतिरोध ऊष्मा अंतरण कहलाता है। उदाहरण के लिए, सिंगल-लेयर वॉल का R
,
जहां α1 और α2 गर्म तरल से दीवार की सतह तक और दीवार की सतह से ठंडे तरल में गर्मी हस्तांतरण गुणांक हैं; - दीवार की मोटाई; तापीय चालकता का गुणांक है। व्यवहार में आने वाले ज्यादातर मामलों में, गर्मी हस्तांतरण गुणांक अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाता है। इस मामले में, प्राप्त परिणामों को समानता सिद्धांत विधियों द्वारा संसाधित किया जाता है
दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण -विकिरण गर्मी हस्तांतरण पदार्थ की आंतरिक ऊर्जा को विकिरण ऊर्जा में बदलने, विकिरण ऊर्जा के हस्तांतरण और पदार्थ द्वारा इसके अवशोषण की प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप किया जाता है। दीप्तिमान ऊष्मा अंतरण प्रक्रियाओं का क्रम ऊष्मा का आदान-प्रदान करने वाले पिंडों के स्थान में पारस्परिक व्यवस्था, इन पिंडों को अलग करने वाले माध्यम के गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है। उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण और अन्य प्रकार के गर्मी हस्तांतरण (थर्मल चालन, संवहनी गर्मी हस्तांतरण) के बीच आवश्यक अंतर यह है कि यह गर्मी हस्तांतरण सतहों को अलग करने वाले भौतिक माध्यम की अनुपस्थिति में भी हो सकता है, क्योंकि यह एक परिणाम के रूप में किया जाता है विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रसार।
एक अपारदर्शी शरीर की सतह पर उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया में उज्ज्वल ऊर्जा घटना और घटना विकिरण प्रवाह के मूल्य की विशेषता है Qfall आंशिक रूप से शरीर द्वारा अवशोषित किया जाता है और आंशिक रूप से इसकी सतह से परिलक्षित होता है (चित्र देखें)।
अवशोषित विकिरण Qabs का प्रवाह संबंध द्वारा निर्धारित किया जाता है:
कब्स \u003d एक क़पैड, (20)
जहां ए शरीर की अवशोषण क्षमता है। इस तथ्य के कारण कि एक अपारदर्शी शरीर के लिए
क़फ़ल \u003d क़ब + क़तर, (21)
जहां Qotr शरीर की सतह से परावर्तित विकिरण का प्रवाह है, यह अंतिम मान इसके बराबर है:
क़तर \u003d (1 - ए) क्यूपैड, (22)
जहाँ 1 - A \u003d R शरीर की परावर्तनशीलता है। यदि किसी पिंड की अवशोषण क्षमता 1 है, और इसलिए इसकी परावर्तनशीलता 0 है, अर्थात शरीर उस पर आपतित सभी ऊर्जा को अवशोषित करता है, तो इसे एक बिल्कुल काला शरीर कहा जाता है। कोई भी पिंड जिसका तापमान परम शून्य से भिन्न होता है, ऊर्जा का उत्सर्जन करता है शरीर के गर्म होने के कारण। इस विकिरण को शरीर का अपना विकिरण कहा जाता है और यह अपने स्वयं के विकिरण Qe के प्रवाह की विशेषता है। शरीर की सतह की एक इकाई से संबंधित स्व-विकिरण को अपने स्वयं के विकिरण का प्रवाह घनत्व, या शरीर की उत्सर्जन कहा जाता है। उत्तरार्द्ध, विकिरण के स्टीफन-बोल्ट्ज़मैन कानून के अनुसार, शरीर के तापमान के लिए चौथी शक्ति के समानुपाती होता है। किसी पिंड के उत्सर्जन का उसी तापमान पर पूरी तरह से काले शरीर के उत्सर्जन के अनुपात को कालेपन की डिग्री कहा जाता है। सभी पिंडों के लिए, कालेपन की डिग्री 1 से कम होती है। यदि किसी पिंड के लिए यह विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है, तो ऐसे शरीर को ग्रे कहा जाता है। तरंग दैर्ध्य पर एक भूरे रंग के शरीर की विकिरण ऊर्जा के वितरण की प्रकृति बिल्कुल काले शरीर की तरह ही होती है, यानी, यह प्लैंक के विकिरण के नियम द्वारा वर्णित है। एक धूसर शरीर के कालेपन की डिग्री उसकी अवशोषण क्षमता के बराबर होती है।
प्रणाली में प्रवेश करने वाले किसी भी पिंड की सतह परावर्तित विकिरण Qotr और अपने स्वयं के विकिरण Qcob के प्रवाह का उत्सर्जन करती है; शरीर की सतह से निकलने वाली ऊर्जा की कुल मात्रा को प्रभावी विकिरण प्रवाह Qeff कहा जाता है और यह संबंध द्वारा निर्धारित किया जाता है:
Qeff \u003d Qotr + Qcob। (23)
शरीर द्वारा अवशोषित ऊर्जा का एक हिस्सा अपने स्वयं के विकिरण के रूप में सिस्टम में वापस आ जाता है, इसलिए उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण के परिणाम को अपने स्वयं के प्रवाह और अवशोषित विकिरण के बीच अंतर के रूप में दर्शाया जा सकता है। मूल्य
क्यूपेज़ \u003d क्यूकोब - कब्स (24)
परिणामी विकिरण प्रवाह कहा जाता है और यह दर्शाता है कि विकिरण गर्मी हस्तांतरण के परिणामस्वरूप शरीर प्रति यूनिट समय में कितनी ऊर्जा प्राप्त करता है या खो देता है। परिणामी विकिरण प्रवाह को इस प्रकार भी व्यक्त किया जा सकता है
क्यूपेज़ \u003d क्यूफ़ - क्यूपैड, (25)
अर्थात्, शरीर की सतह पर कुल खपत और विकिरण ऊर्जा के कुल आगमन के बीच के अंतर के रूप में। इसलिए, दिया गया है कि
क्यूपैड = (क्यूकोब - क्यूपेज़) / ए, (26)
हम एक अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं जो व्यापक रूप से उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण की गणना में उपयोग की जाती है:
रेडिएंट हीट ट्रांसफर की गणना का कार्य, एक नियम के रूप में, किसी दिए गए सिस्टम में शामिल सभी सतहों पर परिणामी विकिरण प्रवाह को खोजने के लिए है, यदि इन सभी सतहों के तापमान और ऑप्टिकल विशेषताओं को जाना जाता है। इस समस्या को हल करने के लिए, अंतिम संबंध के अलावा, किसी दी गई सतह पर फ्लक्स Qinc और रेडिएंट हीट एक्सचेंज सिस्टम में शामिल सभी सतहों पर फ्लक्स Qeff के बीच संबंध का पता लगाना आवश्यक है। इस संबंध को खोजने के लिए, विकिरण के औसत कोणीय गुणांक की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, जो दर्शाता है कि रेडिएंट हीट एक्सचेंज सिस्टम में शामिल एक निश्चित सतह के गोलार्द्ध (अर्थात, गोलार्ध के भीतर सभी दिशाओं में उत्सर्जित) विकिरण का अनुपात किस पर पड़ता है यह सतह। इस प्रकार, रेडिएटिव हीट एक्सचेंज सिस्टम में शामिल किसी भी सतह पर फ्लक्स क्यूफॉल को सभी सतहों के उत्पादों क्यूएफ के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है (दिए गए एक सहित, यदि यह अवतल है) और विकिरण के संबंधित कोणीय गुणांक।
दीप्तिमान गर्मी हस्तांतरण लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक के तापमान पर होने वाली गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: धातु विज्ञान, थर्मल पावर इंजीनियरिंग, परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग, रॉकेट प्रौद्योगिकी, रासायनिक प्रौद्योगिकी, सुखाने की तकनीक और सौर प्रौद्योगिकी में।
पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली का ताप संतुलन
1. यदि हम लंबी अवधि (एक वर्ष या, बेहतर, कई वर्षों) की स्थितियों पर विचार करें, तो संपूर्ण रूप से पृथ्वी, विशेष रूप से वातावरण और पृथ्वी की सतह तापीय संतुलन की स्थिति में हैं। उनका औसत तापमान साल-दर-साल थोड़ा बदलता है, और एक लंबी अवधि से दूसरी अवधि में लगभग अपरिवर्तित रहता है। यह इस प्रकार है कि पर्याप्त लंबी अवधि में गर्मी का प्रवाह और नुकसान बराबर या लगभग बराबर होता है।
पृथ्वी वायुमंडल में और विशेष रूप से पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण को अवशोषित करके गर्मी प्राप्त करती है। यह पृथ्वी की सतह और वायुमंडल से विश्व अंतरिक्ष में लंबी तरंग विकिरण उत्सर्जित करके गर्मी खो देता है। समग्र रूप से पृथ्वी के तापीय संतुलन के साथ, सौर विकिरण का प्रवाह (वायुमंडल की ऊपरी सीमा तक) और वायुमंडल की ऊपरी सीमा से विश्व अंतरिक्ष में विकिरण की वापसी बराबर होनी चाहिए। दूसरे शब्दों में, वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर विकिरण संतुलन होना चाहिए, अर्थात शून्य के बराबर विकिरण संतुलन।
वायुमंडल, अलग से लिया गया, सौर और स्थलीय विकिरण को अवशोषित करके और अपने विकिरण को ऊपर और नीचे देकर गर्मी प्राप्त करता है और खो देता है। इसके अलावा, यह पृथ्वी की सतह के साथ गैर-विकिरणकारी तरीके से गर्मी का आदान-प्रदान करता है। ऊष्मा को पृथ्वी की सतह से हवा में स्थानांतरित किया जाता है या इसके विपरीत चालन द्वारा। अंत में, गर्मी अंतर्निहित सतह से पानी के वाष्पीकरण पर खर्च होती है; तब इसे वायुमंडल में छोड़ा जाता है जब जल वाष्प संघनित होता है। वायुमंडल में और बाहर निर्देशित इन सभी ऊष्मा प्रवाहों को लंबे समय तक संतुलित करना चाहिए।
चावल। 37. पृथ्वी, वायुमंडल और पृथ्वी की सतह का ताप संतुलन। 1 - शॉर्ट-वेव रेडिएशन, II - लॉन्ग-वेव रेडिएशन, III - नॉन-रेडिएशन एक्सचेंज।
अंत में, पृथ्वी की सतह पर, सौर और वायुमंडलीय विकिरण के अवशोषण के कारण गर्मी की आमद, पृथ्वी की सतह के विकिरण द्वारा गर्मी की रिहाई और इसके और वायुमंडल के बीच गैर-विकिरणकारी गर्मी का आदान-प्रदान संतुलित होता है।
2. मान लीजिए कि सौर विकिरण वायुमंडल में प्रवेश कर रहा है, 100 इकाई (चित्र 37)। इस राशि में से, 23 इकाइयाँ बादलों द्वारा वापस परावर्तित हो जाती हैं और विश्व अंतरिक्ष में चली जाती हैं, 20 इकाइयाँ हवा और बादलों द्वारा अवशोषित कर ली जाती हैं और इस तरह वातावरण को गर्म करने के लिए जाती हैं। अन्य 30 इकाइयाँ वायुमंडल में विसर्जित हो जाती हैं और उनमें से 8 इकाइयाँ विश्व अंतरिक्ष में चली जाती हैं। प्रत्यक्ष की 27 इकाई और विसरित विकिरण की 22 इकाई पृथ्वी की सतह तक पहुँचती है। इनमें से 25 + 20 = 45 इकाइयाँ अवशोषित होती हैं और मिट्टी और पानी की ऊपरी परतों को गर्म करती हैं, और 2 + 2 = 4 इकाइयाँ विश्व अंतरिक्ष में परिलक्षित होती हैं।
तो, वायुमंडल की ऊपरी सीमा से वापस विश्व अंतरिक्ष में चला जाता है 23 + 8 + 4 = 35 इकाई<неиспользованной>सौर विकिरण, यानी इसके प्रवाह का 35% वायुमंडल की सीमा तक। यह मान (35%) कहलाता है, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, पृथ्वी का एल्बिडो। वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर विकिरण संतुलन बनाए रखने के लिए, यह आवश्यक है कि पृथ्वी की सतह से लंबी-तरंग विकिरण की अन्य 65 इकाइयां इसके माध्यम से बाहर जाएं।
3. आइए अब हम पृथ्वी की सतह की ओर मुड़ें। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह प्रत्यक्ष और विसरित सौर विकिरण की 45 इकाइयों को अवशोषित करता है। इसके अलावा, वायुमंडल से लंबी-तरंग विकिरण का प्रवाह पृथ्वी की सतह की ओर निर्देशित होता है। वातावरण, अपने तापमान की स्थिति के अनुसार, 157 यूनिट ऊर्जा विकीर्ण करता है। इन 157 इकाइयों में से 102 पृथ्वी की सतह की ओर निर्देशित हैं और इसके द्वारा अवशोषित हो जाती हैं, और 55 विश्व अंतरिक्ष में चली जाती हैं। इस प्रकार, लघु-तरंग सौर विकिरण की 45 इकाइयों के अलावा, पृथ्वी की सतह लंबी-तरंग वाले वायुमंडलीय विकिरण से दोगुना अधिक अवशोषित करती है। कुल मिलाकर, पृथ्वी की सतह विकिरण के अवशोषण से 147 यूनिट ऊष्मा प्राप्त करती है।
जाहिर है, ऊष्मीय संतुलन पर, इसे समान मात्रा में खोना चाहिए। अपने स्वयं के दीर्घ-तरंग विकिरण के माध्यम से, यह 117 इकाइयों को खो देता है। पानी के वाष्पीकरण के दौरान पृथ्वी की सतह द्वारा और 23 यूनिट गर्मी की खपत होती है। अंत में, चालन द्वारा, पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के बीच गर्मी के आदान-प्रदान की प्रक्रिया में, सतह 7 यूनिट गर्मी खो देती है (गर्मी इसे वायुमंडल में बड़ी मात्रा में छोड़ देती है, लेकिन रिवर्स ट्रांसफर द्वारा मुआवजा दिया जाता है, जो कि केवल 7 यूनिट है) कम)।
इसलिए, कुल मिलाकर, पृथ्वी की सतह 117 + 23 + + 7 = 147 यूनिट गर्मी खो देती है, यानी उतनी ही मात्रा जितनी वह सौर और वायुमंडलीय विकिरण को अवशोषित करके प्राप्त करती है।
पृथ्वी की सतह द्वारा लंबी-तरंग विकिरण की 117 इकाइयों में से 107 इकाइयां वायुमंडल द्वारा अवशोषित की जाती हैं, और 10 इकाइयां वायुमंडल से परे विश्व अंतरिक्ष में जाती हैं।
4. अब वायुमंडल की गणना करते हैं। ऊपर कहा गया है कि यह 20 यूनिट सौर विकिरण, 107 यूनिट स्थलीय विकिरण, 23 यूनिट संघनन गर्मी और 7 यूनिट पृथ्वी की सतह के साथ हीट एक्सचेंज की प्रक्रिया में अवशोषित करता है। कुल मिलाकर, यह ऊर्जा की 20 + 107 + 23 + 7 = 157 इकाइयों की राशि होगी, यानी जितना वायुमंडल स्वयं विकिरण करता है।
अंत में, हम फिर से वायुमंडल की ऊपरी सतह की ओर मुड़ते हैं। इसके माध्यम से 100 यूनिट सौर विकिरण आता है और 35 यूनिट परावर्तित और बिखरे हुए सौर विकिरण, 10 यूनिट स्थलीय विकिरण और 55 यूनिट वायुमंडलीय विकिरण, कुल 100 इकाइयों के लिए वापस जाता है। इस प्रकार, वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर भी ऊर्जा के प्रवाह और वापसी के बीच संतुलन है, और यहाँ, केवल उज्ज्वल ऊर्जा है। विकिरण प्रक्रियाओं को छोड़कर, पृथ्वी और विश्व अंतरिक्ष के बीच ऊष्मा विनिमय का कोई अन्य तंत्र नहीं है।
दिए गए सभी आंकड़ों की गणना किसी भी तरह से संपूर्ण टिप्पणियों के आधार पर नहीं की जाती है। इसलिए, उन्हें बिल्कुल सटीक नहीं देखा जाना चाहिए। वे एक से अधिक बार मामूली परिवर्तनों के अधीन रहे हैं, जो, हालांकि, गणना के सार को नहीं बदलते हैं।
5. आइए ध्यान दें कि वायुमंडल और पृथ्वी की सतह, अलग-अलग ली गई, एक ही समय में सौर विकिरण को अवशोषित करने की तुलना में बहुत अधिक गर्मी विकीर्ण करती है। यह समझ से बाहर लग सकता है। लेकिन संक्षेप में यह एक पारस्परिक आदान-प्रदान है, एक पारस्परिक<перекачка>विकिरण। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह अंततः 117 यूनिट विकिरण बिल्कुल नहीं खोती है, यह काउंटर विकिरण को अवशोषित करके 102 यूनिट वापस प्राप्त करती है; शुद्ध घाटा केवल 117-102=15 इकाई है। स्थलीय और वायुमंडलीय विकिरण की केवल 65 इकाइयाँ ही वायुमंडल की ऊपरी सीमा से होकर विश्व अंतरिक्ष में जाती हैं। वायुमंडल की सीमा तक सौर विकिरण की 100 इकाइयों का प्रवाह केवल प्रतिबिंब (35) और विकिरण (65) के माध्यम से पृथ्वी द्वारा विकिरण के शुद्ध नुकसान को संतुलित करता है।
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आइए पहले हम पृथ्वी की सतह की ऊष्मीय स्थितियों और मिट्टी और जल निकायों की सबसे ऊपरी परतों पर विचार करें। यह आवश्यक है क्योंकि वायुमंडल की निचली परतों को मिट्टी और पानी की ऊपरी परतों के साथ विकिरण और गैर-विकिरणकारी ताप विनिमय द्वारा सबसे अधिक गर्म और ठंडा किया जाता है। इसलिए, वायुमंडल की निचली परतों में तापमान परिवर्तन मुख्य रूप से पृथ्वी की सतह के तापमान में परिवर्तन से निर्धारित होता है और इन परिवर्तनों का पालन करता है।
पृथ्वी की सतह, अर्थात्। मिट्टी या पानी की सतह (साथ ही वनस्पति, बर्फ, बर्फ का आवरण), लगातार और अलग-अलग तरीकों से गर्मी प्राप्त करती है और खो देती है। पृथ्वी की सतह के माध्यम से, ऊष्मा को ऊपर की ओर - वायुमंडल में और नीचे की ओर - मिट्टी या पानी में स्थानांतरित किया जाता है।
सबसे पहले, वायुमंडल का कुल विकिरण और प्रति विकिरण पृथ्वी की सतह में प्रवेश करते हैं। वे सतह द्वारा अधिक या कम सीमा तक अवशोषित होते हैं, अर्थात। मिट्टी और पानी की ऊपरी परतों को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है। उसी समय, पृथ्वी की सतह स्वयं विकिरण करती है और इस तरह गर्मी खो देती है।
दूसरे, ऊष्मा पृथ्वी की सतह पर ऊपर से, वायुमंडल से, अशांत ऊष्मा चालन के माध्यम से आती है। उसी तरह, गर्मी पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में चली जाती है। चालन द्वारा, ऊष्मा भी पृथ्वी की सतह को मिट्टी और पानी में छोड़ देती है, या मिट्टी और पानी की गहराई से पृथ्वी की सतह पर आ जाती है।
तीसरा, पृथ्वी की सतह को गर्मी तब मिलती है जब जलवाष्प उस पर हवा से संघनित होता है या जब पानी वाष्पित हो जाता है तो गर्मी खो देता है। पहले मामले में, गुप्त गर्मी जारी की जाती है, दूसरे मामले में, गर्मी एक गुप्त अवस्था में जाती है।
हम कम महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं पर ध्यान नहीं देंगे (उदाहरण के लिए, सतह पर पड़ी बर्फ के पिघलने के लिए गर्मी का खर्च, या वर्षा के पानी के साथ मिट्टी की गहराई में गर्मी का प्रसार)।
आइए हम पृथ्वी की सतह को मोटाई के बिना एक आदर्श ज्यामितीय सतह के रूप में मानें, जिसकी गर्मी क्षमता शून्य के बराबर है। तब यह स्पष्ट है कि किसी भी समय में पृथ्वी की सतह से उतनी ही ऊष्मा ऊपर और नीचे जाएगी जितनी एक ही समय में ऊपर और नीचे से प्राप्त होती है। स्वाभाविक रूप से, यदि हम सतह पर नहीं, बल्कि पृथ्वी की सतह की कुछ परत पर विचार करते हैं, तो आने वाली और बाहर जाने वाली गर्मी के प्रवाह की समानता नहीं हो सकती है। इस मामले में, ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार, आउटगोइंग प्रवाह पर आने वाली गर्मी की अधिकता का उपयोग इस परत को गर्म करने के लिए किया जाएगा, और विपरीत स्थिति में इसे ठंडा करने के लिए किया जाएगा।
तो, पृथ्वी की सतह पर सभी गर्मी प्रवाह और बहिर्वाह का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर होना चाहिए - यह पृथ्वी की सतह के गर्मी संतुलन के लिए समीकरण है। गर्मी संतुलन समीकरण लिखने के लिए, हम अवशोषित विकिरण और प्रभावी विकिरण को विकिरण संतुलन में जोड़ते हैं:
बी = (एसपाप एच + डी)(1 – ए) – इएस ।
हवा से गर्मी का आगमन या तापीय चालन द्वारा हवा में इसका विमोचन पत्र द्वारा निरूपित किया जाता है आर. मिट्टी या पानी की गहरी परतों के साथ हीट एक्सचेंज द्वारा समान आय या खपत को जी द्वारा निरूपित किया जाएगा। वाष्पीकरण के दौरान गर्मी की हानि या पृथ्वी की सतह पर संक्षेपण के दौरान इसके आगमन को निरूपित किया जाएगा। LE, कहाँ पे लीवाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा है और इवाष्पित या संघनित पानी का द्रव्यमान है। आइए हम एक और घटक को याद करें - प्रकाश संश्लेषक प्रक्रियाओं पर खर्च की गई ऊर्जा - PAR, हालांकि, बाकी की तुलना में बहुत कम है, इसलिए, ज्यादातर मामलों में यह समीकरण में इंगित नहीं किया गया है। तब पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन का समीकरण रूप लेता है
पर+ आर+ जी + LE + क्यू PAR = 0 या पर+ आर+ जी + LE = 0
यह भी ध्यान दिया जा सकता है कि समीकरण का अर्थ यह है कि पृथ्वी की सतह पर विकिरण संतुलन गैर-विकिरणीय गर्मी हस्तांतरण द्वारा संतुलित होता है।
गर्मी संतुलन समीकरण किसी भी समय के लिए मान्य है, जिसमें बहु-वर्ष की अवधि भी शामिल है।
तथ्य यह है कि पृथ्वी की सतह का गर्मी संतुलन शून्य है इसका मतलब यह नहीं है कि सतह का तापमान नहीं बदलता है। यदि ऊष्मा स्थानांतरण को नीचे की ओर निर्देशित किया जाता है, तो जो ऊष्मा ऊपर से सतह पर आती है और उसे गहराई में छोड़ देती है, वह काफी हद तक मिट्टी या पानी की सबसे ऊपरी परत में - तथाकथित सक्रिय परत में रहती है। इस परत का तापमान, फलस्वरूप, पृथ्वी की सतह के तापमान में भी वृद्धि होती है। जब ऊष्मा पृथ्वी की सतह के माध्यम से नीचे से ऊपर तक वायुमंडल में स्थानांतरित होती है, तो गर्मी सबसे पहले सक्रिय परत से निकलती है, जिसके परिणामस्वरूप सतह का तापमान गिर जाता है।
दिन-प्रतिदिन और साल-दर-साल, सक्रिय परत का औसत तापमान और किसी भी स्थान पर पृथ्वी की सतह में थोड़ा अंतर होता है। इसका अर्थ यह हुआ कि दिन में उतनी ही गर्मी मिट्टी या पानी की गहराई में प्रवेश करती है जितनी रात में छोड़ती है। चूंकि गर्मी के दिनों में नीचे से आने वाली गर्मी अधिक होती है, इसलिए मिट्टी और पानी की परतें और उनकी सतह दिन-ब-दिन गर्म होती जाती है। सर्दियों में, रिवर्स प्रक्रिया होती है। मिट्टी और पानी में गर्मी इनपुट और आउटपुट में मौसमी परिवर्तन लगभग साल भर में संतुलित होते हैं, और पृथ्वी की सतह और सक्रिय परत का औसत वार्षिक तापमान साल-दर-साल थोड़ा भिन्न होता है।
मिट्टी की सतह परतों और जल घाटियों की ऊपरी परतों के ताप और तापीय विशेषताओं में तेज अंतर हैं। मिट्टी में, गर्मी आणविक गर्मी चालन द्वारा लंबवत रूप से फैलती है, और हल्के से चलने वाले पानी में, पानी की परतों के अशांत मिश्रण से भी, जो बहुत अधिक कुशल है। जल निकायों में अशांति मुख्य रूप से लहरों और धाराओं के कारण होती है। रात में और ठंड के मौसम में, थर्मल संवहन इस तरह की अशांति में शामिल हो जाता है: सतह पर ठंडा पानी घनत्व में वृद्धि के कारण नीचे गिर जाता है और निचली परतों से गर्म पानी द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। महासागरों और समुद्रों में, वाष्पीकरण परतों के मिश्रण और इससे जुड़े गर्मी हस्तांतरण में भी भूमिका निभाता है। समुद्र की सतह से महत्वपूर्ण वाष्पीकरण के साथ, पानी की ऊपरी परत अधिक खारा हो जाती है और इसलिए सघन हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप पानी सतह से गहराई तक डूब जाता है। इसके अलावा, विकिरण मिट्टी की तुलना में पानी में गहराई से प्रवेश करता है। अंत में, पानी की गर्मी क्षमता मिट्टी की तुलना में अधिक होती है, और उतनी ही गर्मी पानी के द्रव्यमान को मिट्टी के समान द्रव्यमान की तुलना में कम तापमान पर गर्म करती है।
नतीजतन, पानी में दैनिक तापमान में उतार-चढ़ाव लगभग दस मीटर की गहराई तक फैलता है, और मिट्टी में - एक मीटर से भी कम। पानी में वार्षिक तापमान में उतार-चढ़ाव सैकड़ों मीटर की गहराई तक होता है, और मिट्टी में - केवल 10–20 मीटर।
तो, दिन और गर्मी के दौरान पानी की सतह पर आने वाली गर्मी काफी गहराई तक प्रवेश करती है और पानी की एक बड़ी मोटाई को गर्म करती है। ऊपरी परत और पानी की सतह का तापमान एक ही समय में थोड़ा बढ़ जाता है। मिट्टी में, आने वाली गर्मी एक पतली शीर्ष परत में वितरित की जाती है, जो बहुत गर्म होती है। सदस्य जीपानी के लिए गर्मी संतुलन समीकरण मिट्टी की तुलना में बहुत अधिक है, और पीतदनुसार कम।
रात और सर्दियों में, पानी सतह की परत से गर्मी खो देता है, लेकिन इसके बजाय अंतर्निहित परतों से संचित गर्मी आती है। इसलिए, पानी की सतह पर तापमान धीरे-धीरे कम हो जाता है। मिट्टी की सतह पर, गर्मी हस्तांतरण के दौरान तापमान तेजी से गिरता है: पतली ऊपरी परत में जमा गर्मी जल्दी से इसे छोड़ देती है और नीचे से फिर से भरे बिना निकल जाती है।
नतीजतन, दिन और गर्मी के दौरान, मिट्टी की सतह पर तापमान पानी की सतह के तापमान से अधिक होता है; रात में और सर्दियों में कम। इसका मतलब है कि मिट्टी की सतह पर दैनिक और वार्षिक तापमान में उतार-चढ़ाव अधिक होता है, और पानी की सतह की तुलना में बहुत अधिक होता है।
गर्मी के वितरण में इन अंतरों के कारण, जल बेसिन गर्म मौसम के दौरान पानी की पर्याप्त मोटी परत में बड़ी मात्रा में गर्मी जमा करता है, जो ठंड के मौसम में वातावरण में छोड़ा जाता है। गर्म मौसम के दौरान मिट्टी रात में दिन के दौरान प्राप्त होने वाली अधिकांश गर्मी को छोड़ देती है, और सर्दियों में इसे थोड़ा जमा करती है। नतीजतन, समुद्र के ऊपर हवा का तापमान गर्मियों में कम और सर्दियों में जमीन की तुलना में अधिक होता है।
| विषयसूची |
|---|
| जलवायु विज्ञान और मौसम विज्ञान |
| उपचारात्मक योजना |
| मौसम विज्ञान और जलवायु विज्ञान |
| वातावरण, मौसम, जलवायु |
| मौसम संबंधी अवलोकन |
| कार्ड का आवेदन |
| मौसम विज्ञान सेवा और विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) |
| जलवायु बनाने की प्रक्रिया |
| खगोलीय कारक |
| भूभौतिकीय कारक |
| मौसम संबंधी कारक |
| सौर विकिरण के बारे में |
| पृथ्वी का ऊष्मीय और विकिरण संतुलन |
| प्रत्यक्ष सौर विकिरण |
| वायुमंडल में और पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण में परिवर्तन |
| विकिरण बिखरने की घटना |
| कुल विकिरण, परावर्तित सौर विकिरण, अवशोषित विकिरण, PAR, पृथ्वी का अल्बेडो |
| पृथ्वी की सतह का विकिरण |
| प्रति-विकिरण या प्रति-विकिरण |
| पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन |
| विकिरण संतुलन का भौगोलिक वितरण |
| वायुमंडलीय दबाव और बेरिक क्षेत्र |
| दबाव प्रणाली |
| दबाव में उतार-चढ़ाव |
| बेरिक ढाल के कारण वायु त्वरण |
| पृथ्वी के घूर्णन का विक्षेपक बल |
| भूस्थैतिक और ढाल वाली हवा |
| बेरिक पवन कानून |
| वातावरण में मोर्चे |
| वातावरण का ऊष्मीय शासन |
| पृथ्वी की सतह का ऊष्मीय संतुलन |
| मिट्टी की सतह पर तापमान की दैनिक और वार्षिक भिन्नता |
| वायु द्रव्यमान तापमान |
| वायु तापमान का वार्षिक आयाम |
| महाद्वीपीय जलवायु |
| मेघ आवरण और वर्षा |
| वाष्पीकरण और संतृप्ति |
| नमी |
| वायु आर्द्रता का भौगोलिक वितरण |
| वायुमंडलीय संघनन |
| बादलों |
| अंतर्राष्ट्रीय क्लाउड वर्गीकरण |
| बादल छाए रहना, इसकी दैनिक और वार्षिक भिन्नता |
| बादलों से वर्षा (वर्षा वर्गीकरण) |
| वर्षा शासन की विशेषताएं |
| वर्षा का वार्षिक पाठ्यक्रम |
| बर्फ के आवरण का जलवायु महत्व |
| वायुमंडलीय रसायन |
| पृथ्वी के वायुमंडल की रासायनिक संरचना |
| बादलों की रासायनिक संरचना |
| वर्षा की रासायनिक संरचना |
विभिन्न पृथ्वी सतहों के ताप और शीतलन की डिग्री का सही आकलन करने के लिए, वाष्पीकरण की गणना करें, मिट्टी में नमी की मात्रा में परिवर्तन का निर्धारण करें, ठंड की भविष्यवाणी के लिए तरीके विकसित करें, और जलवायु परिस्थितियों पर सुधार कार्य के प्रभाव का मूल्यांकन भी करें। सतही वायु परत, पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन पर डेटा की आवश्यकता होती है।
शॉर्ट-वेव और लॉन्ग-वेव रेडिएशन के विभिन्न प्रवाहों के संपर्क में आने के परिणामस्वरूप पृथ्वी की सतह लगातार गर्मी प्राप्त करती है और खोती है। अधिक या कम हद तक कुल विकिरण और काउंटर विकिरण को अवशोषित करते हुए, पृथ्वी की सतह गर्म हो जाती है और लंबी-तरंग विकिरण उत्सर्जित करती है, जिसका अर्थ है कि यह गर्मी खो देता है। पृथ्वी की गर्मी के नुकसान को दर्शाने वाला मूल्य
सतह प्रभावी विकिरण है। यह पृथ्वी की सतह के स्वयं के विकिरण और वायुमंडल के प्रति विकिरण के बीच के अंतर के बराबर है। चूँकि वायुमंडल का प्रति विकिरण हमेशा पृथ्वी की तुलना में कुछ कम होता है, यह अंतर सकारात्मक होता है। दिन में, प्रभावी विकिरण अवशोषित लघु-तरंग विकिरण द्वारा अवरुद्ध हो जाता है। रात में, लघु-तरंग सौर विकिरण की अनुपस्थिति में, प्रभावी विकिरण पृथ्वी की सतह के तापमान को कम कर देता है। बादल के मौसम में, वातावरण के काउंटर विकिरण में वृद्धि के कारण, प्रभावी विकिरण स्पष्ट मौसम की तुलना में बहुत कम होता है। पृथ्वी की सतह का कम और रात में ठंडा होना। मध्य अक्षांशों में, पृथ्वी की सतह प्रभावी विकिरण के माध्यम से अवशोषित विकिरण से प्राप्त होने वाली गर्मी की लगभग आधी मात्रा खो देती है।
विकिरण ऊर्जा के आगमन और खपत का अनुमान पृथ्वी की सतह के विकिरण संतुलन के मूल्य से लगाया जाता है। यह अवशोषित और प्रभावी विकिरण के बीच के अंतर के बराबर है, पृथ्वी की सतह की तापीय स्थिति इस पर निर्भर करती है - इसका ताप या शीतलन। दिन के दौरान, यह लगभग हर समय सकारात्मक रहता है, यानी गर्मी इनपुट खपत से अधिक है। रात में, विकिरण संतुलन नकारात्मक होता है और प्रभावी विकिरण के बराबर होता है। उच्चतम अक्षांशों के अपवाद के साथ, पृथ्वी की सतह के विकिरण संतुलन के वार्षिक मूल्य हर जगह सकारात्मक हैं। यह अतिरिक्त ऊष्मा अशांत ऊष्मा चालन द्वारा वातावरण को गर्म करने, वाष्पीकरण पर और मिट्टी या पानी की गहरी परतों के साथ ऊष्मा विनिमय पर खर्च होती है।
यदि हम एक लंबी अवधि (एक वर्ष या बेहतर कई वर्षों) के लिए तापमान की स्थिति पर विचार करें, तो पृथ्वी की सतह, वायुमंडल अलग से और "पृथ्वी-वायुमंडल" प्रणाली थर्मल संतुलन की स्थिति में हैं। उनका औसत तापमान साल-दर-साल थोड़ा बदलता रहता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, हम यह मान सकते हैं कि पृथ्वी की सतह पर आने वाले और इसे छोड़ने वाले ऊष्मा प्रवाहों का बीजगणितीय योग शून्य के बराबर होता है। यह पृथ्वी की सतह के ताप संतुलन का समीकरण है। इसका अर्थ यह है कि पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन गैर-विकिरणीय गर्मी हस्तांतरण द्वारा संतुलित होता है। गर्मी संतुलन समीकरण, एक नियम के रूप में, (उनके छोटे होने के कारण) को ध्यान में नहीं रखता है जैसे कि वर्षा द्वारा स्थानांतरित गर्मी, प्रकाश संश्लेषण के लिए ऊर्जा की खपत, बायोमास ऑक्सीकरण से गर्मी का लाभ, साथ ही बर्फ या बर्फ पिघलने के लिए गर्मी की खपत, ठंडे पानी से गर्मी का लाभ।
लंबी अवधि के लिए "पृथ्वी-वायुमंडल" प्रणाली का थर्मल संतुलन भी शून्य के बराबर है, यानी, एक ग्रह के रूप में पृथ्वी थर्मल संतुलन में है: वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर पहुंचने वाला सौर विकिरण विकिरण छोड़ने से संतुलित होता है वायुमंडल की ऊपरी सीमा से वायुमंडल।
अगर हम ऊपरी सीमा पर आने वाली हवा को 100% मान लें, तो इस राशि का 32% वायुमंडल में नष्ट हो जाता है। इनमें से 6% वापस विश्व अंतरिक्ष में चला जाता है। नतीजतन, 26% पृथ्वी की सतह पर बिखरे हुए विकिरण के रूप में आता है; 18% विकिरण ओजोन, एरोसोल द्वारा अवशोषित किया जाता है और वातावरण को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है; 5% बादलों द्वारा अवशोषित होता है; 21% विकिरण बादलों से परावर्तन के परिणामस्वरूप अंतरिक्ष में भाग जाता है। इस प्रकार, पृथ्वी की सतह पर आने वाला विकिरण 50% है, जिसमें प्रत्यक्ष विकिरण 24% है; 47% पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित किया जाता है, और आने वाले विकिरण का 3% वापस अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है। नतीजतन, 30% सौर विकिरण वायुमंडल की ऊपरी सीमा से बाहरी अंतरिक्ष में भाग जाता है। इस मान को पृथ्वी का ग्रहीय ऐल्बिडो कहते हैं। पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली के लिए, 30% परावर्तित और बिखरे हुए सौर विकिरण, 5% स्थलीय विकिरण और 65% वायुमंडलीय विकिरण, यानी केवल 100%, वायुमंडल की ऊपरी सीमा के माध्यम से अंतरिक्ष में वापस जाते हैं।
