Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

В метеорологии турбулентная теплопроводность является важнейшим фактором переноса тепла. Турбулентная теплопроводность в отличие от молекулярной связана с переносом тепла вместе с крупными элементами вещества при неупорядоченном турбулентном движении, свойственном газам и жидкостям.

66. Что такое радиация? Радиация — это быстрый, почти мгновенный перенос тепла путем его излучения. Этот процесс происходит так быстро потому, что энергия излучения распространяется со скоростью света. Радиация есть процесс, в ходе которого энергия переносится через пространство, не встречая на своем пути материальной среды. Именно посредством радиации Земля получает энергию от Солнца, поглощая ее, а затем возвращая в виде земного излучения.

67. Что такое конвекция? Конвекция — это процесс переноса энергии путем упорядоченных вертикальных перемешиваний в воздухе или жидкости. Некоторая часть воздуха нагревается в результате контакта с теплой земной поверхностью. При этом воздух расширяется, а плотность его уменьшается. Будучи относительно легким по сравнению с окружающим холодным воздухом, этот воздух приобретает подъемную силу, которая заставляет его подниматься через окружающий холодный воздух примерно таким же образом, как кусочек пробки поднимается к поверхности воды. Этот восходящий воздушный поток называется тепловым, а сам процесс носит название тепловой конвекции. Иногда воздух вынужден подниматься, натыкаясь на своем пути на какие-либо объекты, например холмы или горы. Это так называемая механическая конвекция. Огромные количества тепла переносятся через тропосферу воздушными потоками, поднимающимися конвективно.

68. Что такое спектр электромагнитной энергии? Энергия, устремляющаяся от Солнца к Земле, — это чрезвычайно широкое понятие, включающее в себя не только хорошо знакомые нам световую и тепловую энергии, но и множество других видов энергии, сильно различающихся по своим свойствам. Вся эта энергия в совокупности называется спектром электромагнитной энергии. К электромагнитной энергии относятся различные виды радиации — от гамма- и рентгеновских лучей (коротковолновая радиация) до радиоволн и переменных потоков (длинноволновая радиация). Движение этой энергии осуществляется в виде волн. Но расстояния между гребнями этих волн настолько малы, что для выражения их длины существует специальная единица, ангстрем (10 -8см). Скорость распространения энергии всех перечисленных видов одинакова — 300000 км/сек., несмотря на разные длины их волн. Чем короче волна, тем выше ее частота и энергия. Длинноволновая радиация характеризуется меньшей частотой и энергией.

69. Какую долю этой энергии мы можем видеть? Подавляющая часть электромагнитной энергии невидима для нас. Мы ощущаем или наблюдаем проявления различных видов коротко- и длинноволновой радиации. Например, действие рентгеновских лучей, применяемых в медицине, хорошо всем известно. Ультрафиолетовая радиация вызывает загар. Мы чувствуем тепло, но не видим его. Фактически лишь очень узкая часть всего спектра является видимой для нас. Она называется видимым, или белым, светом. Цвета видимой части света изменяются в диапазоне от фиолетовых (коротковолновая часть спектра) до красных (длинноволновая его часть). [1] Для того чтобы легче запомнить цвета спектра в правильном порядке — от длинных волн к коротким, — нашим школьникам обычно рекомендуют заучить фразу: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан», первые буквы слов в которой совпадают с первыми буквами названий цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). ( Прим. перев .)

Коротковолновая область, примыкающая к видимой части спектра со стороны фиолетовых лучей, называется ультрафиолетовой. Длинноволновая же область, примыкающая к видимой части спектра со стороны красных лучей, называется инфракрасной.

70. Какими шкалами пользуются для измерения температуры? В метеорологии употребляются три шкалы: стоградусная, или шкала Цельсия (°С), Фаренгейта (°F) и абсолютная, или шкала Кельвина (°К). Стоградусная и абсолютная шкалы более удобны для научных целей; в Великобритании и США популярна шкала Фаренгейта. Существует еще одна шкала — шкала Реомюра. В свое время она также использовалась в метеорологии, но теперь к ней почти не прибегают, за исключением тех случаев, когда цитируют старые европейские климатологические записи.