Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12480
2020-01-08 
Предположим, что в результате сильных пожаров в верхних слоях атмосферы возникнет слой сажи, поглощающий практически все падающее на него солнечное излучение. Какой станет при этом средняя температура Земли, если сейчас она составляет 300 К?
Решение:
Приближенно можно считать, что современное значение средней температуры Земли является результатом равновесия двух тепловых потоков: от Солнца к Земле и от Земли в окружающее пространство. В случае образования слоя сажи поток солнечной энергии останется прежним, но сам слой, обладая двумя поверхностями, будет излучать половину этого потока наружу - в космос, а половину - внутрь. Следовательно, поверхность Земли станет получать тепла вдвое меньше, чем сейчас, и после установления равновесия вдвое меньше тепла будет излучать обратно, в сторону слоя; т. е. $q_{1} = 2q_{2}$, где $q_{1}$ и $q_{2}$ - потоки испускаемого Землей тепла соответственно до и после пожара.
Учитывая тот факт, что излучаемый нагретым телом поток тепла $q$ пропорционален четвертой степени температуры тела: $q \sim T^{4}$ (закон Стефана - Больцмана), получаем, что средняя равновесная температура Земли, окутанной тонким слоем сажи, равна
$T_{2} = \frac{T_{1}}{ \sqrt[4]{2} } = \frac{300}{ \sqrt[4]{2}} \simeq 250 К \simeq - 20^{ \circ} С$.
Такого порядка температура установится по всей планете спустя некоторое время после возникновения ядерной войны - наступит так называемая "ядерная зима".
Предположим, что в результате сильных пожаров в верхних слоях атмосферы возникнет слой сажи, поглощающий практически все падающее на него солнечное излучение. Какой станет при этом средняя температура Земли, если сейчас она составляет 300 К?
Решение:
Приближенно можно считать, что современное значение средней температуры Земли является результатом равновесия двух тепловых потоков: от Солнца к Земле и от Земли в окружающее пространство. В случае образования слоя сажи поток солнечной энергии останется прежним, но сам слой, обладая двумя поверхностями, будет излучать половину этого потока наружу - в космос, а половину - внутрь. Следовательно, поверхность Земли станет получать тепла вдвое меньше, чем сейчас, и после установления равновесия вдвое меньше тепла будет излучать обратно, в сторону слоя; т. е. $q_{1} = 2q_{2}$, где $q_{1}$ и $q_{2}$ - потоки испускаемого Землей тепла соответственно до и после пожара.
Учитывая тот факт, что излучаемый нагретым телом поток тепла $q$ пропорционален четвертой степени температуры тела: $q \sim T^{4}$ (закон Стефана - Больцмана), получаем, что средняя равновесная температура Земли, окутанной тонким слоем сажи, равна
$T_{2} = \frac{T_{1}}{ \sqrt[4]{2} } = \frac{300}{ \sqrt[4]{2}} \simeq 250 К \simeq - 20^{ \circ} С$.
Такого порядка температура установится по всей планете спустя некоторое время после возникновения ядерной войны - наступит так называемая "ядерная зима".
