Si può immaginare che queste condizioni medie siano determinate da un sole fisso, avente una intensità radiante, fuori dell’atmosfera, Q, che sia presso a poco la terza parte dell’intensità reale, e che si mantenga a una distanza zenitale ξ, costante per ogni parallelo, ma variabile da un parallelo all’altro. Si possono calcolare questi angoli ξ corrispondenti ai varii paralleli e si ha
Lat.
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
90°
ξ
0°.0´
9°.31
19°.7´
28°.15´
37°.49´
46°.52´
55°.40´
61°.17
64°.24´
65°.31´
Di questa quantità media di calore solare, Q cos ξ p sec ξ, che viene ricevuta dal suolo, una buona parte viene assorbita in lavori fisici (principale l’evaporazione), chimici, meccanici, fisiologici, ecc. e solo una piccola frazione a di essa rimane all’ufficio diretto di riscaldamento, cioè di innalzare la temperatura del suolo.
11. Perchè il suolo sia mantenuto ad una data temperatura, senza cioè nè riscaldarsi, nè raffreddarsi, è necessario che questa frazione di calore solare a Q cos ξ p sec ξ faccia equilibrio alla quantità di calore che il suolo irradia verso il cielo.
Quando si dice verso il cielo non si intende già verso lo spazio planetario vuoto, ma verso tutta l’atmosfera visibile dal punto considerato del suolo, cioè verso una massa d’aria che per effetto del calore solare e terrestre assorbito, dei movimenti continui che la rimescolano, delle continue trasformazioni del vapor acqueo, ecc., ecc., irradia a sua volta verso la terra una certa quantità di calore, che compensa in parte la perdita che questa subisce per irradiazione. L’irradiazione del suolo si compie cioè come quella di un corpo in un vaso chiuso la cui parete interna abbia una data temperatura; la sua irradiazione vera è la differenza fra le irradiazioni assolute che il corpo stesso e la parete effettuerebbero nel vuoto indefinito.
Noi immagineremo perciò di sostituire all’atmosfera visibile dal punto considerato una superficie di nero fumo avente una temperatura t c, che chiameremo temperatura del cielo[52], e tale, da sostituire nell’effetto radiante l’atmosfera stessa, e porremo che la radiazione del suolo verso il cielo sia proporzionale, secondo la legge di Newton, alla differenza tra la sua temperatura t s e la t c; sia cioè espressa da una espressione
K (t s - t c )[53]
dove il coefficiente K ( irradiazione unitaria ) dipende non soltanto dalla natura della superficie irradiante, ma anche dalle condizioni dell’aria sovraincombente, che per varia purità e vario stato igrometrico può essere più o meno trasparente pel calore irradiato dal suolo. Sono notissime a questo proposito le esperienze di Tyndall sulla opacità dei vapori alle radiazioni termiche, e le conseguenze che egli ne trasse per spiegare i climi attuali e passati della terra, mediante l’azione protettrice che esercita l’aria umida o ricca di acido carbonico, rallentando o impedendo completamente la radiazione del suolo verso il cielo. Avremo quindi
K (t s - t c ) = a Q cosξ p secξ