Температура на Земле

Действие низких температур на почву и растения

Земледелие —

Условия жизни сельскохозяйственных растений и их регулирование

С наступлением устойчивых отрицательных температур начинается промерзание почвы. Вначале замерзает верхний ее слой, а затем и нижние на 30—150 см. Глубина промерзания в основном зависит от погодных и почвенных условий, а также и от рельефа. Глубокое промерзание почв обычно бывает в малоснежную с сильными морозами зиму.

Вода замерзает в почве при температуре ниже нуля градусов. Это обусловливается содержанием в ней растворимых веществ. Чем выше концентрация раствора, тем ниже температура замерзания воды.

Например, в песчаных и суглинистых почвах вода замерзает при минус 4—4,5°, а в торфяной, где выше концентрация раствора, только при минус 5°.

Почвы на возвышенных местах промерзают глубже, чем в низинах, где больше снега. Равнины занимают среднее положение. Чем выше степень дисперсности почвы и чем сильнее действие поверхностных явлений, тем дольше она не промерзает. Медленнее промерзают избыточно увлажненные почвы вследствие высокой теплоемкости воды, а также сухие, так как они имеют связанную воду, которая превращается в лед при более низких температурах. Плотные почвы по сравнению с рыхлыми промерзают быстрее и на большую глубину.

На дерново-подзолистых почвах вследствие подтягивания влаги (во время промерзания) влажность верхнего слоя увеличивается до полной влагоемкости. Кристаллы льда растут в почве также в результате конденсации парообразной влаги, притекающей из нижних горизонтов почвы. Передвижение ее в парообразной форме связано с разностью в упругости водяных паров верхнего и нижнего слоев почвы.

Промерзание верхнего слоя при влажности ниже полной влагоемкости способствует улучшению физических свойств почвы вследствие разрыва крупных почвенных комков на мелкие при расширении пор, в которых находилась вода, кристаллами льда. Поэтому почва, вспаханная с осени, при весенней обработке хорошо крошится.

Снеговой и растительный покров, а также лесная подстилка замедляют промерзание почвы.

Замерзание и оттаивание почвы оказывают значительное влияние на перезимовку озимых зерновых культур и клевера. С этими явлениями связано образование ледяной корки, вымочек, выпревание и выпирание корней растений. Они также могут пострадать от быстрого и глубокого промерзания почвы.

Для жизни растений большое значение имеет количество образовавшихся кристаллов льда в почве и их структура, которая зависит от температуры, влажности, плотности и других условий почвы.

В Беларуси, Прибалтийских республиках и прилегающих областях РФ больше всего гибнут озимые от вымокания, выпревания, снежной плесени и очень редко от вымерзания и высыхания.

		Следующая >

Нагревание и охлаждение водоемов

Вода,
в отличие от почвы, для прямой и рассеянной
солнечной радиации является прозрачным
телом, и потому коротковолновая лучистая
энергия проникает в воду на довольно
значительную глубину (в зависимости от
прозрачности воды от 10 до 100 м), и
радиационное нагревание их происходит
в слое воды толщиной несколько метров.

Второе
отличие состоит в том, что объемная
теплоемкость воды приблизительно в 2
разы больше теплоемкости почвы, и по
этой причине для достижения ими одной
и той же температуры вода должна получить
больше тепла, чем почва. Если же к воде
и к почве поступает одинаковое количество
тепла, или же они отдают одинаковое
количество тепла, то температура воды
изменится на меньшую величину, чем
температура почвы.

В-третьих,
в почве тепло передается по вертикали
путем молекулярной теплопроводности,
а в легко движущейся воде передача тепла
по вертикали осуществляется в результате
более активного процесса — турбулентного
перемешивания слоев воды, из-за чего
происходит интенсивный обмен
физико-химических свойств между этими
слоями. Турбулентность в водоемах
обусловлена волнением и разными
скоростями течений водных масс, а также
термической конвекцией, а в морях —
конвекцией, вызванной разностью солености
водных слоев. Турбулентное перемешивание
в водоемах предопределяет:

1. перенесение
   тепла вглубь водоемов в 1000-10000 раз
   больше, чем перенесение его в почве;

2. быстрое
   выравнивание температур между слоями
   воды;

3. нагревание
   и охлаждение водных бассейнов до
   значительно больших глубин;

4. более
   медленное, чем в почве, изменение
   температуры поверхности водоемов, и
   на величину меньшую, чем изменение
   температуры на поверхности почвы.

Поверхностный
слой воды, как и почвы, хорошо поглощает
инфракрасную радиацию. Условия поглощения
и отображения длинноволновой радиации
в водных бассейнах и в почве отличаются
мало. Иначе отстоит дело с коротковолновой
радиацией. Короткие волны, в особенности
фиолетовые и ультрафиолетовые, проникают
в воду на довольно значительную глубину
и радиационное нагревание происходит
в слое воды толщиной несколько метров.

Расхождения
теплового режима водоемов и почв
вызываются следующими причинами:

—
теплоемкость воды в 3-4 раза больше
теплоемкости почвы. Поэтому, для
одинакового их нагревания вода должна
получить больше тепло, чем почва. Если
к воде и к почве поступит одинаковое
количество тепла, то температура воды
измениться меньше;

— частицы воды
имеют большую подвижность. Поэтому, в
водоемах передача тепла внутрь воды
происходит не путем молекулярной
теплопроводности, как в почве, а в
результате более интенсивного процесса
– турбулентного перемешивания.

Между
поверхностными и нижележащими слоями
почвы и воды постоянно происходит
теплообмен. Поток тепла в почве или
водоеме приблизительно выражается
формулой:

,

где
t₂
и t₁ –
температура на глубинах z₁
и z₂;

λ – коэффициент
теплопроводности.

В
системе СИ поток тепла выражается в
Вт/м2.

Функциональность вод

Схема установки глубокого умягчения воды.

Грунтовые воды очень ценны, потому что это главные источники водоснабжения. Очень широким является спектр их использования, ведь они везде нужны: и населенным пунктам, и промышленным предприятиям, и для народного хозяйства. В целях поиска и добывания грунтовых вод делают колодцы или бурят скважины. Лучше их соорудить, используя гравийную отсыпку и взяв специальные фильтры, изготовленные из сетки галунного плетения.

Однако они весьма разрушительны, негативно влияют на различные строительные материалы, особенно бетон. Поэтому, перед тем как строить что-либо, проводят анализ на агрессивность воды. Классификация ее такова. Наименьшим типом агрессивности является общекислотная. Наибольшее разрушительное влияние оказывает углекислотная. Помимо них, еще различают магнезиальную, выщелачивающую и сульфатную агрессивность.

Вторым по надежности будет грунт, ведь его температура даже зимой редко падает ниже +5°C. В любом случае от того, что используют в качестве получения энергии, и будет зависеть остальная схема получения, прочие характеристики.

Чтобы получить тепло от грунтовых вод, понадобится бурение колодцев (абсорбционных и экстракционных). Предварительно делается скважина для контроля. Она обязана подтвердить, что вода пригодна, хорошего качества, отвечает остальным критериям, которые необходимы для теплового насоса. Температура колеблется не сильно, даже в течение всего года.

http://www.vseoburenii.ru/youtu.be/aYO1XLg-ois

Диапазон 7-12°C позволяет обеспечить то, что ни сезон, ни температурные показатели окружающего воздуха не повлияют на стабильную производительность тепла. Такая система очень проста и не требует больших эксплуатационных и энергетических затрат. Она является подходящей и для санации, и для общего потребления хозяйственно-бытовых вод. Геотермальная энергия – это альтернатива другим способам, которая отличается экологической чистотой добывания.

Во всех случаях предусматривается охрана и защита воды от загрязнения или истощения. Преследуются цели рационального ее использования. Например, существенно влияет на химический состав воды соседство с химическими заводами, теплоэлектростанциями, обогатительными фабриками, оросительными каналами, шахтными водоотводными канавами.

Горные работы зачастую истощают ресурсы источников, нарушают гидрогеологический режим. Коэффициент этого влияния напрямую зависит от того, какие работы проводятся, наземные или подземные. В случае с подземными учитывается, на какой глубине идет разработка и прочие немаловажные факторы. Для достижения положительного эффекта применяется много средств и технологий.

Температура почвы под снегом.

Снег, как хороший теплоизолятор, оказывает большое влияние на защиту почвы от промерзания. И чем рыхлее снег, тем  сильнее будет почвозащита от воздействия низких температур. Но значение это не однозначное и может отличаться один показатель от другого не только от дальности регионов, но и в пределах одной области или района и зависит от температуры земного покрова в момент выпадения снега. Если снег ложится на глубоко промерзшую почву, а высота снежного покрова не велика, то температура почвы под снегом, на его поверхности и температура воздуха над ним будут почти идентичны. В то же время если в этих районах высота снега достигает 15-20 см., то разница между температурой почвы и снежной поверхности будет составлять 6-8 градусов; при этом поверхность земли будет теплее. С другой стороны, если снег выпадает на непромерзлую землю, а глубина снежного «покрывала» достаточно велика, то температура земли под снегом будет приблизительно от нуля до -0,5 градусов. Это говорит о том, что снег, как плохой проводник тепла, отражающий ультрафиолетовые лучи солнца, надежно защищает верхний слой земли от остывания. В то же время поверхность почвы не может иметь плюсовую температуру, так как в этом случае снег при соприкосновении с землей будет таять.

Опыты ученых показали, что при температуре воздуха -25…-28 градусов и высоте снежного покрова 25 – 30 см температура земли не опускается ниже -10 гр., а на глубине 35 – 40 см – ниже -5 гр. В то же время при температуре воздуха -45 гр. и высотой снега до 1,50 м и при условии, что снег довольно рыхлый, температура почвы не опускается ниже -8 гр. Это еще раз доказывает то, что снег, как надежный щит, закрывает землю от замерзания.