Слънчева радиация пряко дифузно общо. Слънчева радиация

Необходими инструменти и аксесоари: Термоелектрически актинометър М-3, универсален пиранометър М-80М, пътуващ албедометър, термоелектрически баланс метър М-10М, универсален хелиограф модел ГУ-1, светломер Ю-16.

Основният източник на енергия, идваща на Земята, е лъчистата енергия, идваща от Слънцето. Потокът от електромагнитни вълни, излъчвани от Слънцето, се нарича слънчева радиация. Тази радиация е практически единственият източник на енергия за всички процеси, протичащи в атмосферата и на земната повърхност, включително всички процеси, протичащи в живите организми.

Слънчевата радиация осигурява на растенията енергия, която те използват в процеса на фотосинтеза за създаване на органична материя, влияе върху процесите на растеж и развитие, разположението и структурата на листата, продължителността на вегетацията и др. Количествено слънчевата радиация може да се характеризира с радиационен поток .

Радиационен поток -този номер лъчиста енергия, който пристига за единица време на единица повърхност.

В системата от единици SI радиационният поток се измерва във ватове на 1 m 2 (W / m 2) или киловати на 1 m 2 (kW / m 2). Преди това се измерваше в калории на 1 cm 2 на минута (cal / (cm 2 min)).

1cal / (cm 2 min) \u003d 698 W / m 2 или 0,698 kW / m 2

Плътността на потока на слънчевата радиация на горната граница на атмосферата на средно разстояние от Земята до Слънцето се нарича слънчева константа S 0. от международно споразумение 1981 S 0 \u003d 1,37 kW / m 2 (1,96 1cal / (cm 2 min)).

Ако Слънцето не е в зенита си, тогава количеството слънчева енергия, падащо върху хоризонтална повърхност, ще бъде по-малко, отколкото върху повърхност, разположена перпендикулярно на лъчите на Слънцето. Това число зависи от ъгъла на падане на лъчите върху хоризонтална повърхност. За да се определи количеството топлина, получено от хоризонтална повърхност за минута, формулата е:

S' = S sin ч ©

където S′ е количеството топлина, получено за минута от хоризонтална повърхност; S е количеството топлина, получено от повърхността, перпендикулярна на лъча; ч© - ъгълът, образуван от слънчев лъч с хоризонтална повърхност (ъгълът h се нарича височина на слънцето).

Преминавайки през земната атмосфера, слънчевата радиация се отслабва поради поглъщане и разсейване от атмосферните газове и аерозоли. Отслабването на потока на слънчевата радиация зависи от дължината на пътя, изминат от лъча в атмосферата, и от прозрачността на атмосферата по този път. Дължината на пътя на лъча в атмосферата зависи от височината на слънцето. Когато слънцето е в зенита, слънчевите лъчи преминават по най-късия път. В този случай масата на атмосферата, премината от слънчевите лъчи, т.е. масата на вертикален стълб въздух с основа от 1 cm 2 се приема за една условна единица (m = 1). Когато слънцето се спуска към хоризонта, пътят на лъчите в атмосферата се увеличава и следователно броят проходими маси(m > 1). Когато слънцето е близо до хоризонта, лъчите изминават най-дългия път през атмосферата. Изчисленията показват, че m е 34,4 пъти по-голямо, отколкото когато Слънцето е в зенита си. Отслабването на потока от пряка слънчева радиация в атмосферата се описва с формулата на Бугер. коефициент на прозрачност стрпоказва каква част от слънчевата радиация, навлизаща в горната граница на атмосферата, достига земната повърхност при m = 1.

S m = S 0 следобед ,

където S m е потокът от пряка слънчева радиация, достигаща Земята; S 0 е слънчевата константа; п-коефициент на прозрачност; ме масата на атмосферата.

Коефициентът на прозрачност зависи от съдържанието на водни пари и аерозоли в атмосферата: колкото повече от тях, толкова по-нисък е коефициентът на прозрачност за същия брой проходими маси. Коефициентът на прозрачност варира от 0,60 до 0,85.

Видове слънчева радиация

пряка слънчева радиация(S′) е радиацията, идваща към земната повърхност директно от Слънцето под формата на сноп от успоредни лъчи.

Пряката слънчева радиация зависи от височината на слънцето над хоризонта, прозрачността на въздуха, облачността, височината на мястото над морското равнище и разстоянието между Земята и Слънцето.

разсеяна слънчева радиация(Д) – част от радиацията се разпръсна земната атмосфераи облаци и излизащи на земната повърхност от небесния свод. Интензивност разсеяна радиациязависи от височината на слънцето над хоризонта, облачността, прозрачността на въздуха, надморската височина, снежната покривка. Облачността и снежната покривка оказват много голямо влияние върху дифузната радиация, която поради разсейването и отразяването на падащата върху тях пряка и дифузна радиация и повторното им разсейване в атмосферата може да увеличи потока на дифузната радиация няколко пъти.

Разсеяната радиация значително допълва пряката слънчева радиация и значително увеличава притока на слънчева енергия към земната повърхност.

Общо облъчване(Q) е сумата от директните и дифузните радиационни потоци, пристигащи върху хоризонтална повърхност:

Преди изгрев, следобед и след залез слънце, при продължителна облачност, общата радиация достига до земята изцяло, а на малка надморска височина на Слънцето се състои главно от разсеяна радиация. При безоблачно или леко облачно небе, с увеличаване на височината на Слънцето, делът на пряката радиация в състава на общата сума бързо нараства и през деня потокът многократно превишава дифузния радиационен поток.

По-голямата част от потока обща радиациянавлизайки в земната повърхност се абсорбира от горния слой на почвата, водата и растителността. В този случай лъчистата енергия се превръща в топлина, загрявайки абсорбиращите слоеве. Останалата част от общия радиационен поток се отразява от земната повърхност, образувайки отразена радиация(R). Почти целият поток от отразена радиация преминава през атмосферата и отива в световното пространство, но част от нея се разпръсква в атмосферата и частично се връща на земната повърхност, увеличавайки разсеяната радиация и, следователно, общата радиация.

Отражателната способност на различни повърхности се нарича албедо. Това е отношението на отразения радиационен поток към целия общ радиационен поток, падащ върху дадена повърхност:

Албедото се изразява в части от единица или като процент. Така земната повърхност отразява част от общия радиационен поток, равна на QA, и се поглъща и превръща в топлина - Q(1-A). Извиква се последната стойност абсорбирана радиация.

Албедото на различните земни повърхности зависи главно от цвета и грапавостта на тези повърхности. Тъмните и грапави повърхности имат по-ниско албедо от светлите и гладки. Албедото на почвите намалява с увеличаване на влажността, тъй като цветът им става по-тъмен. Стойностите на албедото за някои естествени повърхности са дадени в таблица 1.

Таблица 1 - Албедо на различни естествени повърхности

Отражателната способност на горната повърхност на облаците е много висока, особено когато тяхната мощност е висока. Средно албедото на облаците е около 50-60%, в отделни случаи- повече от 80-85%.

фотосинтетично активна радиация(PAR) - част от общия радиационен поток, който може да се използва зелени растенияпо време на фотосинтезата. PAR потокът може да се изчисли по формулата:

PAR = 0,43S′ + 0,57D,

където S' - пряка слънчева радиация, пристигаща върху хоризонтална повърхност; D - разсеяна слънчева радиация.

PAR потокът пада върху листа, през по-голямата частабсорбирани от него, много по-малки части от този поток се отразяват от повърхността и преминават през листа. Листата на повечето дървесни видове абсорбират около 80%, отразяват и предават до 10-12% от общия PAR поток. От частта от PAR потока, погълната от листата, само няколко процента от лъчистата енергия се използва от растенията директно за фотосинтеза и се превръща в химическа енергия. органична материясинтезиран от листата. Останалата, повече от 95% от лъчистата енергия, се превръща в топлина и се изразходва главно за транспирация, нагряване на самите листа и топлообмена им с околния въздух.

Дълговълнова радиация на Земята и атмосферата.

Радиационен баланс на земната повърхност

По-голямата част от слънчевата енергия, навлизаща в Земята, се абсорбира от нейната повърхност и атмосфера, част от нея се излъчва. Радиацията от земната повърхност се появява денонощно.

Част от лъчите, излъчвани от земната повърхност, се абсорбират от атмосферата и по този начин допринасят за нагряването на атмосферата. Атмосферата от своя страна изпраща лъчи обратно към повърхността на земята, както и в открития космос. Това свойство на атмосферата да съхранява топлината, излъчвана от земната повърхност, се нарича парников ефект. Разликата между пристигането на топлина под формата на противорадиация на атмосферата и нейното потребление под формата на радиация от активния слой се нарича ефективна радиацияактивен слой. Ефективното излъчване е особено голямо през нощта, когато загубата на топлина от земната повърхност значително надвишава притока на топлина, излъчвана от атмосферата. През деня, когато общата слънчева радиация се добави към радиацията на атмосферата, се получава излишък от топлина, който се използва за нагряване на почвата и въздуха, изпаряване на вода и др.

Разликата между погълнатата обща радиация и ефективната радиация на активния слой се нарича радиационен балансактивен слой.

Входящата част на радиационния баланс е съставена от пряка и дифузна слънчева радиация, както и от насрещната радиация на атмосферата. Разходната част се състои от отразена слънчева радиация и дълговълнова радиация на земната повърхност.

Радиационният баланс е действителното пристигане на лъчиста енергия на повърхността на Земята, което определя дали тя ще бъде нагрята или охладена.

Ако приходът на лъчиста енергия е по-голям от нейното потребление, тогава радиационният баланс е положителен и повърхността се нагрява. Ако доходът е по-малък от потреблението, тогава балансът е отрицателен и повърхността се охлажда. Радиационният баланс на земната повърхност е един от основните климатообразуващи фактори. Зависи от височината на Слънцето, продължителността на слънчевото греене, характера и състоянието на земната повърхност, облачността на атмосферата, съдържанието на водни пари в нея, наличието на облаци и др.

Уреди за измерване на слънчевата радиация

Термоелектрически актинометър М-3(фиг. 3) е предназначен за измерване на интензитета на пряката слънчева радиация върху повърхност, перпендикулярна на слънчевите лъчи.

Приемникът на актинометъра е термобатарея от редуващи се плочи от манганин и константан, направени под формата на звездичка. Вътрешните връзки на термобатареята са залепени към диска от сребърно фолио чрез изолиращо уплътнение; страната на диска, обърната към слънцето, е почернена. Външните връзки са залепени към масивен меден пръстен чрез изолиращо уплътнение. Защитен е от нагряване от радиация с хромирана капачка. Термобатареята се намира на дъното на метална тръба, която по време на измерванията е насочена към слънцето. Вътрешна повърхносттръбата е почернена и в тръбата са разположени 7 диафрагми (пръстеновидни стеснения), за да се предотврати достигането на разсеяна радиация до приемника на актинометъра.

За наблюдения, стрелката на основата на инструмента 11 (фиг. 2) са ориентирани на север и за улесняване на проследяването на слънцето е монтиран актинометър според географската ширина на мястото на наблюдение (по сектори 9 и риск в горната част на стойката на инструмента 10 ). Насочването към слънцето става с винт 3 и дръжки 6 разположен в горната част на инструмента. Винтът ви позволява да завъртите тръбата във вертикална равнина, когато дръжката се завърти, тръбата се държи зад слънцето. За прецизно насочване към Слънцето във външната диафрагма е направен малък отвор. Срещу този отвор в долната част на инструмента има бял екран. 5 . При правилна инсталацияустройство, лъч слънчева светлина, проникващ през този отвор, трябва да създаде светло петно ​​(зайче) в центъра на екрана.

Ориз. 3 Термоелектрически актинометър М-3: 1 – капак; 2, 3 - винтове; 4 - ос; 5 - екран; 6 - дръжка; 7 - тръба; 8 - ос; 9 - сектор на географските ширини; 10 - багажник; 11 - основа.

Пиранометър универсален М-80М(фиг. 4) е предназначен за измерване на обща (Q) и дифузна (D) радиация. Познавайки ги, може да се изчисли интензитета на пряката слънчева радиация към хоризонталната повърхност S′. Пиранометърът М-80М има устройство за накланяне на стойката на инструмента с приемника надолу, което позволява измерване на интензитета на отразената радиация и определяне на албедото на подлежащата повърхност.

Пиранометър приемник 1 е термоелектрическа батерия, подредена във формата на квадрат. Приемната му повърхност е боядисана в черно и бяло под формата на шахматна дъска. Половината от преходите на термопилеите са под белите клетки, другата половина са под черните клетки. Горната част на приемника е покрита с полусферично стъкло за защита от вятър и валежи. За измерване на интензитета на разсеяното лъчение приемникът е засенчен със специален екран 3 . По време на измерванията приемникът на устройството е монтиран строго хоризонтално, за това пиранометърът е оборудван с кръгло ниво 7 и фиксиращи винтове 4. В долната част на приемника има изсушител за стъкло, пълен с водопоглъщащо вещество, което предотвратява кондензацията на влага върху приемника и стъклото. Когато не се използва, приемникът на пиранометъра се затваря с метална капачка.

Ориз. 4 Универсален пиранометър М–80М: 1 – пиранометърна глава; 2 - задържаща пружина; 3 – засенчваща панта; 4 - фиксиращ винт; 5 - основа; 6 – панта за сгъваем триножник; 7 - ниво; 8 - винт; 9 - багажник със сушилня вътре; 10 – приемна повърхност на термобатарея.

Къмпинг албедометър(Фиг. 5) е предназначен за измерване на интензитетите на общата, разсеяната и отразената радиация в полето. Приемникът е пиранометърна глава 1 монтиран на самобалансиращ се кардан 3 . Това окачване ви позволява да инсталирате устройството в две позиции - с приемника нагоре и надолу, като хоризонталността на приемниците се осигурява автоматично. Когато приемната повърхност на устройството е разположена нагоре, се определя общото лъчение Q. След това, за да се измери отразеното лъчение R, дръжката на албедометъра се завърта на 180 0 . Познавайки тези стойности, можете да определите албедото.

Термоелектрически балансомер М-10М(фиг. 6) е предназначен за измерване на общия радиационен баланс на подлежащата повърхност. Приемникът на балансомера е термобатарея с квадратна форма, състояща се от множество медни пръти 5 увити с константанова лента 10 . Половината от всеки лентов винт е галванично сребърно покритие, началото и краят на сребърния слой 9 са термодвойки. Половината от кръстовищата са залепени към горната, другата половина - към долните приемни повърхности, които се използват като медни плочи 2 боядисани в черно. Приемникът на балансомера е поставен в кръгла метална рамка 1 . При измерване той се намира строго хоризонтално с помощта на специално ниво на пластира. За да направите това, приемникът на балансомера е монтиран на сферична става. 15 . За да се увеличи точността на измерванията, приемникът на балансомера може да бъде защитен от пряка слънчева радиация с кръгъл екран 12 . Интензитетът на пряката слънчева радиация се измерва в този случай с актинометър или пиранометър.

Ориз. 5 Подвижен албедометър: 1 – глава на пиранометър; 2 - тръба; 3 - карданно окачване; 4 - дръжка

Ориз. 6 Термоелектрически балансомер М-10М: а) – схематичен разрез: б) – отделна термобатарея; в) - външен вид; 1 - рамка на приемника; 2 - приемна плоча; 3, 4 - кръстовища; 5 - меден прът; 6, 7 - изолация; 8 – термобатарея; 9 - сребърен слой; 10 - константанова лента; 11 - дръжка; 12 - екран за сянка; 13, 15 - панти; 14 - ремък; 16 - винт; 17 - случай

Уреди за измерване на продължителността на слънчевата

сияние и озарение

Продължителността на слънчевото греене е времето, през което пряката слънчева радиация е равна или по-голяма от 0,1 kW/m 2 . Изразено в часове на ден.

Методът за определяне на продължителността на слънчевото греене се основава на записване на времето, през което интензитетът на пряката слънчева радиация е достатъчен за изгаряне върху специална лента, фиксирана в оптичния фокус на сферична стъклена леща, и е най-малко 0,1 kW/m2 .

Продължителността на слънчевото греене се измерва с хелиограф (фиг. 7).

Хелиограф универсален модел ГУ-1(фиг. 7). Основата на устройството е плоска метална плоча с две стелажи. 1 . Между стълбовете на хоризонтална ос 2 неподвижна подвижна част на устройството, състояща се от колона 3 с лимб 4 и долен ограничител 7 , скоби 6 с чаша 5 и горна спирка 15 и стъклена топка 8 , което е сферична леща. В единия край на хоризонталната ос е фиксиран сектор 9 със скала за географска ширина. При преместване на хоризонталната ос 2 устройство от запад на изток и завъртане на горната част на устройството около него, оста на колоната 3 е разположена успоредно на оста на въртене на Земята (ос на света). За фиксиране на зададения ъгъл на наклона на оста на колоната се използва винт. 11 .

Горна частустройството може да се върти около оста на колоната 3 и да бъдат фиксирани в четири определени позиции. За това се използва специален щифт. 12 , който се вкарва през отвора на крайник 4 в един от четирите отвора на диска 13 фиксирани върху оста 2 . Съвпадение на дупките на крайниците 4 и диск 13 определя се от съвпадението на знаците A, B, C и D на крайника 4 с индекс 14 на диск.

Ориз. 7 Хелиограф универсален модел ГУ-1.

1 - багажник; 2 - хоризонтална ос; 3 - колона; 4 - лимб; 5 - чаша; 6 - скоба; 7 - акцент; 8 - стъклена топка; 9 - сектор; 10 - индикатор за географска ширина; 11 - винт за фиксиране на ъгъла на наклона на оста; 12 - щифт; 13 - диск; 14 - индекс на диска; 15 - горен ограничител.

На метеорологичната площадка хелиографът се монтира върху бетонен или дървен стълб с височина 2 m, върху чиято горна част е закрепена платформа от дъски с дебелина най-малко 50 mm, така че при всяко положение на Слънцето спрямо страните на хоризонтът, отделни сгради, дървета и произволни предмети не го закриват. Инсталира се строго хоризонтално и е ориентиран по географския меридиан и географската ширина на метеорологичната станция; оста на хелиографа трябва да бъде строго успоредна на оста на света.

Топката на хелиографа трябва да се поддържа чиста, тъй като наличието на прах, следи от валежи, роса, скреж, скреж и лед върху топката отслабва и изкривява изгарянето на хелиографската лента.

В зависимост от възможната продължителност на слънчевото греене, еднодневният запис трябва да се направи на една, две или три касети. В зависимост от сезона трябва да се използват прави или извити ленти, които се поставят в горните, средните или долните канали на чашата. Лентите за отметки в рамките на един месец трябва да бъдат избрани в същия цвят.

За удобство при работа с хелиографа, южно от стойката (стълб) с устройството е монтирана стълба с платформа. Стълбата не трябва да докосва стълба и трябва да е достатъчно удобна.

Луксомер Ю-16(фиг. 8) се използва за измерване на осветеността, произведена от светлина или изкуствени източнициСвета.

Ориз. 8 Луксметър Ю-16. 1 - фотоклетка; 2 - проводник; 3 - метър; 4 - абсорбатор; 5 - клеми; 6 - превключвател на границите на измерване; 7 - коректор.

Устройството се състои от селенова фотоклетка 1 свързани с проводник 2 с метър 3 , и абсорбатор 4 . Фотоклетката е затворена в пластмасова кутия с метална рамка; за увеличаване на границите на измерване със 100 пъти върху кутията е поставен абсорбер от млечно стъкло. Светломерът представлява магнитоелектрично стрелково устройство, монтирано в пластмасова кутия с прозорче за скалата. Коректорът се намира в долната част на кутията. 7 за да поставите показалеца на нула, в горната част - терминали 5 за свързване на проводници от фотоклетката и дръжка за превключване на границите на измерване 6 .

Скалата на измервателния уред е разделена на 50 деления и има 3 реда цифри, съответно до три граници на измерване - до 25, 100 и 500 lux (lx). При използване на абсорбатор границите се увеличават до 2500, 10000 и 50000 лукса.

Когато работите с луксометър, е необходимо внимателно да следите чистотата на фотоклетката и абсорбера, ако са замърсени, те се избърсват с памучен тампон, потопен в алкохол.

Фотоклетката по време на измерванията е разположена хоризонтално. Коректорът настройва стрелката на глюкомера на нулево деление. Фотоклетката се прикрепя към измервателния уред и измерванията се извършват след 4-5 s. За да намалите претоварването, започнете с по-голяма граница на измерване, след това преминете към по-ниски граници, докато стрелката е в работната част на скалата. Отчитането се извършва в деления на скалата. При малки отклонения на стрелката, за да се подобри точността на измерванията, се препоръчва измервателният уред да се превключи на по-ниска граница. За да се предотврати умората на селеновата фотоклетка, на всеки 5-10 минути работа на устройството е необходимо фотоклетката да се засенчва за 3-5 минути.

Осветеността се определя чрез умножаване на показанието по стойността на делението на скалата и по корекционния коефициент (за естествена светлинатой е равен на 0,8, за лампи с нажежаема жичка -1). Стойността на делението на скалата е равна на границата на измерване, разделена на 50. При използване на един или два абсорбера, получената стойност се умножава съответно по 100 или 10000.

1 Запознайте се с дизайна на термоелектрически устройства (актинометър, пиранометър, албедометър, балансомер).

2 Запознайте се с устройството на универсалния хелиограф, с методите за неговото инсталиране по различно време на годината.

3 Запознайте се с устройството на луксометъра, измерете естественото и изкуственото осветление в публиката.

Пишете бележки в тетрадка.

Количеството пряка слънчева радиация (S), достигаща земната повърхност при безоблачно небе, зависи от височината на слънцето и прозрачността. Маса за трима географски шириниразпределението на месечните суми на пряка радиация при безоблачно небе (възможни суми) е дадено под формата на осреднени стойности за централните месеци на сезоните и годината.

Повишеното постъпване на пряка радиация в азиатската част се дължи на по-високата прозрачност на атмосферата в този регион. Високите стойности на пряка радиация през лятото в северните райони на Русия се обясняват с комбинация от висока прозрачност на атмосферата и голяма продължителностдни

Намалява пристигането на пряка радиация и може значително да промени нейния дневен и годишен ход. Въпреки това, при средна облачност, астрономическият фактор е преобладаващ и следователно максималната пряка радиация се наблюдава при най-висока надморска височинаслънце.

В повечето континентални региони на Русия през пролетно-летните месеци пряката радиация в предиобедните часове е по-голяма, отколкото следобед. Това се дължи на развитието на конвективна облачност в следобедните часове и намаляване на прозрачността на атмосферата по това време на деня в сравнение със сутрешните часове. През зимата съотношението на предобедните и следобедните радиационни стойности е обратно - предиобедните стойности на пряката радиация са по-малко поради сутрешната максимална облачност и нейното намаляване през втората половина на деня. Разликата между преди и следобедните стойности на пряката радиация може да достигне 25–35%.

В годишен ход максимумът на пряката радиация е през юни-юли, с изключение на райони Далеч на изток, където се измества към май, а в южната част на Приморие се отбелязва вторичен максимум през септември.
Максималното месечно количество пряка радиация на територията на Русия е 45–65% от възможното при безоблачно небе, а дори в южната част на европейската част достига само 70%. Минималните стойности се наблюдават през декември и януари.

Приносът на пряката радиация към общото пристигане при действителна облачност достига максимум през летните месеци и е средно 50–60%. Изключение прави Приморски край, където най-големият принос на пряка радиация пада върху есенните и зимните месеци.

Разпределението на пряката радиация при средна (действителна) облачност над територията на Русия до голяма степен зависи от . Това води до забележимо нарушение на зоналното разпределение на радиацията в определени месеци. Това е особено очевидно през пролетта. Така през април има два максимума - един в южните райони

Слънчевата радиация е радиацията, присъща на светилото на нашата планетна система. Слънцето е основната звезда, около която се върти Земята, както и съседните планети. Всъщност това е огромна гореща газова топка, която непрекъснато излъчва енергийни потоци в пространството около себе си. Това е, което наричат ​​радиация. Смъртоносна, в същото време именно тази енергия е един от основните фактори, които правят живота възможен на нашата планета. Както всичко на този свят, ползите и вредите от слънчевата радиация за органичния живот са тясно взаимосвързани.

Общ изглед

За да разберете какво е слънчева радиация, първо трябва да разберете какво е Слънцето. Основният източник на топлина, който осигурява условията за органично съществуване на нашата планета, във вселенските пространства е само малка звезда в галактическите покрайнини на Млечния път. Но за земляните Слънцето е центърът на една мини-вселена. В края на краищата нашата планета се върти около този газов съсирек. Слънцето ни дава топлина и светлина, тоест доставя форми на енергия, без които нашето съществуване би било невъзможно.

В древността източникът на слънчева радиация – Слънцето – е бил божество, обект, достоен за поклонение. Слънчевата траектория по небето изглеждаше на хората очевидно доказателство за Божията воля. Опитите да се вникне в същността на явлението, да се обясни какво е това светило, са правени от дълго време и Коперник има особено важен принос за тях, като е формирал идеята за хелиоцентризма, която е поразително различна от геоцентризъм, общоприет през онази епоха. Със сигурност обаче е известно, че дори в древни времена учените неведнъж са мислили какво е Слънцето, защо е толкова важно за всички форми на живот на нашата планета, защо движението на това светило е точно по начина, по който виждаме то.

Напредъкът на технологиите позволи да се разбере по-добре какво е Слънцето, какви процеси протичат вътре в звездата, на нейната повърхност. Учените са научили какво е слънчева радиация, как газов обект влияе на планетите в зоната на влияние, по-специално на климата на Земята. Сега човечеството разполага с достатъчно обемна база от знания, за да може да каже с увереност: беше възможно да се установи каква е радиацията, излъчвана от Слънцето, как да се измери този енергиен поток и как да се формулират характеристиките на неговото въздействие върху различни формиорганичен живот на земята.

Относно условията

Повечето важна стъпкав усвояването на същността на понятието е направено през миналия век. Тогава изтъкнатият астроном А. Едингтън формулира предположение: в слънчевите дълбини се случва термоядрен синтез, което позволява да се освободи огромно количество енергия в пространството около звездата. Опитвайки се да се оцени количеството слънчева радиация, бяха положени усилия да се определят действителните параметри на околната среда на звездата. Така температурата на ядрото, според учените, достига 15 милиона градуса. Това е достатъчно, за да се справи с взаимното отблъскващо влияние на протоните. Сблъсъкът на единици води до образуването на хелиеви ядра.

Нова информация привлече вниманието на много видни учени, включително А. Айнщайн. В опит да оценят количеството слънчева радиация, учените са открили, че хелиевите ядра са по-ниски по маса от общата стойност на 4 протона, необходими за образуването нова структура. Така беше разкрита особеност на реакциите, наречена "масов дефект". Но в природата нищо не може да изчезне безследно! В опит да намерят "избягали" количества, учените сравняват възстановяването на енергията и спецификата на промяната на масата. Тогава беше възможно да се разкрие, че разликата се излъчва от гама кванти.

Излъчените обекти си проправят път от ядрото на нашата звезда до нейната повърхност през множество газови атмосферни слоеве, което води до фрагментация на елементи и образуване на тяхна основа електромагнитно излъчване. Сред другите видове слънчева радиация е светлината, възприемана от човешкото око. Приблизителните оценки предполагат, че процесът на преминаване на гама лъчите отнема около 10 милиона години. Още осем минути - и излъчената енергия достига повърхността на нашата планета.

Как и какво?

Слънчевата радиация се нарича общият комплекс от електромагнитно излъчване, който се характеризира с доста широк диапазон. Това включва така наречения слънчев вятър, тоест енергийният поток, образуван от електрони, леки частици. В граничния слой на атмосферата на нашата планета постоянно се наблюдава същата интензивност на слънчевата радиация. Енергията на звездата е дискретна, предаването й се осъществява чрез кванти, докато корпускулярният нюанс е толкова незначителен, че може да се разглеждат лъчите като електромагнитни вълни. И тяхното разпределение, както установиха физиците, се извършва равномерно и по права линия. По този начин, за да се опише слънчевата радиация, е необходимо да се определи нейната характерна дължина на вълната. Въз основа на този параметър е обичайно да се разграничават няколко вида радиация:

• топло;
• радио вълна;
• Бяла светлина;
• ултравиолетови;
• гама;
• Рентгенов.

Най-доброто съотношение между инфрачервени, видими и ултравиолетови лъчи се оценява, както следва: 52%, 43%, 5%.

За количествена оценка на радиацията е необходимо да се изчисли плътността на енергийния поток, тоест количеството енергия, което достига ограничена площ от повърхността за даден период от време.

Проучванията показват, че слънчевата радиация се абсорбира главно от планетарната атмосфера. Поради това се получава нагряване до температура, удобна за органичния живот, характерна за Земята. Съществуващата озонова обвивка позволява да премине само една стотна ултравиолетова радиация. В същото време късите вълни, които са опасни за живите същества, са напълно блокирани. Атмосферните слоеве са в състояние да разпръснат почти една трета от слънчевите лъчи, други 20% се абсорбират. Следователно не повече от половината от цялата енергия достига повърхността на планетата. Именно този „остатък“ в науката се нарича пряка слънчева радиация.

Какво ще кажете по-подробно?

Известни са няколко аспекта, които определят колко интензивна ще бъде пряката радиация. Най-значими са ъгълът на падане в зависимост от географската ширина (географските характеристики на терена на Глобусът), сезон, който определя колко далеч е определена точка от източник на радиация. Много зависи от характеристиките на атмосферата – колко е замърсена, колко облаци има в даден момент. И накрая, естеството на повърхността, върху която пада лъчът, а именно способността му да отразява входящите вълни, играе роля.

Общата слънчева радиация е стойност, която комбинира разпръснати обеми и пряка радиация. Параметърът, използван за оценка на интензивността, се изчислява в калории на единица площ. В същото време се помни, че в различни часове на деня стойностите, присъщи на радиацията, се различават. Освен това енергията не може да се разпредели равномерно по повърхността на планетата. Колкото по-близо до полюса, толкова по-висок е интензитетът, докато снежните покривки са силно отразяващи, което означава, че въздухът няма възможност да се затопли. Следователно, колкото по-далеч от екватора, толкова по-ниски ще бъдат общите показатели на слънчевата вълнова радиация.

Както успяха да разкрият учените, енергията на слънчевата радиация оказва сериозно влияние върху климата на планетата, подчинява жизнената дейност на различни организми, които съществуват на Земята. У нас, както и на територията на нейните най-близки съседи, както и в други страни, разположени в северното полукълбо, през зимата преобладаващ дял има разсеяната радиация, но през лятото преобладава пряката радиация.

инфрачервени вълни

От общото количество обща слънчева радиация внушителен процент принадлежи на инфрачервения спектър, който не се възприема от човешкото око. Поради такива вълни повърхността на планетата се нагрява, постепенно прехвърляйки топлинна енергия въздушни маси. Това помага да се поддържа комфортен климат, да се поддържат условия за съществуване на органичен живот. Ако няма сериозни повреди, климатът остава условно непроменен, което означава, че всички същества могат да живеят в обичайните си условия.

Нашето светило не е единственият източник на вълни инфрачервен спектър. Подобно излъчване е характерно за всеки нагрят обект, включително обикновена батерия в човешка къща. То е на принципа на възприятието инфрачервено лъчениеРаботят многобройни устройства, които позволяват да се виждат нагрети тела в тъмни, иначе неудобни за очите условия. Между другото, по подобен принцип, станалите толкова популярни в последно времекомпактни устройства за оценка през кои части на сградата се получават най-големите топлинни загуби. Тези механизми са особено широко разпространени сред строителите, както и собствениците на частни къщи, тъй като те помагат да се идентифицира през кои зони се губи топлина, да се организира тяхната защита и да се предотврати ненужното потребление на енергия.

Не подценявайте въздействието на инфрачервената слънчева радиация върху човешкото тяло само защото очите ни не могат да възприемат такива вълни. По-специално, радиацията се използва активно в медицината, тъй като позволява да се увеличи концентрацията на левкоцити в кръвоносна система, както и нормализиране на кръвния поток чрез увеличаване на лумена на кръвоносните съдове. Устройствата, базирани на инфрачервения спектър, се използват като профилактика на кожни патологии, терапевтични при възпалителни процеси в остра и хронична форма. Повечето модерни лекарствапомагат за справяне с колоидни белези и трофични рани.

Любопитно е

Въз основа на изследването на факторите на слънчевата радиация беше възможно да се създадат наистина уникални устройства, наречени термографи. Те дават възможност за своевременно откриване на различни заболявания, които не могат да бъдат открити по друг начин. Ето как можете да откриете рак или кръвен съсирек. IR до известна степен предпазва от ултравиолетово лъчение, което е опасно за органичния живот, което направи възможно използването на вълни от този спектър за възстановяване на здравето на астронавтите, които са били в космоса дълго време.

Природата около нас е загадъчна и до днес, това важи и за излъчванията с различни дължини на вълните. По-специално инфрачервената светлина все още не е напълно проучена. Учените знаят, че неправилно приложениеможе да причини вреда на здравето. Поради това е неприемливо да се използва оборудване, което генерира такава светлина, за лечение на гнойни възпалени участъци, кървене и злокачествени новообразувания. Инфрачервеният спектър е противопоказан за хора, страдащи от нарушена функция на сърцето, кръвоносните съдове, включително тези, разположени в мозъка.

Видима светлина

Един от елементите на общата слънчева радиация е видимата за човешкото око светлина. Вълновите лъчи се разпространяват по прави линии, така че няма наслагване един върху друг. По едно време това стана тема на значителен брой научни трудове: учените се заеха да разберат защо има толкова много нюанси около нас. Оказа се, че ключовите параметри на светлината играят роля:

• пречупване;
• отражение;
• абсорбция.

Както установиха учените, обектите не могат сами да бъдат източници на видима светлина, но могат да абсорбират радиация и да я отразяват. Ъглите на отражение, честотата на вълната варират. През вековете човешката способност да вижда постепенно се подобрява, но някои ограничения се дължат на биологичната структура на окото: ретината е такава, че може да възприема само определени лъчи на отразени светлинни вълни. Това излъчване е малка разлика между ултравиолетовите и инфрачервените вълни.

Множество любопитни и мистериозни светлинни характеристики не само станаха обект на много трудове, но и бяха основа за раждането на нова физическа дисциплина. В същото време се появиха ненаучни практики, теории, привържениците на които смятат, че цветът може да повлияе на физическото състояние на човек, психиката. Въз основа на такива предположения хората се обграждат с предмети, които са най-приятни за очите им, което прави ежедневието им по-удобно.

ултравиолетово

Също толкова важен аспект на общата слънчева радиация е ултравиолетовото изследване, образувано от вълни с голяма, средна и малка дължина. Те се различават помежду си както по физически параметри, така и по особеностите на влиянието си върху формите на органичния живот. Дълги дължини на ултравиолетовите вълни, например, в атмосферни слоевепредимно разпръснати и само малък процент достига земната повърхност. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-дълбоко такова лъчение може да проникне в човешката (и не само) кожа.

От една страна, ултравиолетовото лъчение е опасно, но без него съществуването на разнообразен органичен живот е невъзможно. Такова излъчване е отговорно за образуването на калциферол в тялото, а този елемент е необходим за изграждането на костната тъкан. UV спектърът е мощна профилактика на рахит, остеохондроза, което е особено важно при детство. В допълнение, такова излъчване:

• нормализира метаболизма;
• активира производството на основни ензими;
• подобрява регенеративните процеси;
• стимулира притока на кръв;
• разширява се кръвоносни съдове;
• стимулира имунната система;
• води до образуването на ендорфини, което означава, че нервната превъзбуда намалява.

но от друга страна

По-горе беше посочено, че общата слънчева радиация е количеството радиация, която е достигнала повърхността на планетата и е разпръсната в атмосферата. Съответно, елементът на този обем е ултравиолетът на всички дължини. Трябва да се помни, че този фактор има както положителни, така и отрицателни странивлияние върху органичен живот. Слънчевите бани, макар и често полезни, могат да бъдат опасни за здравето. Твърде дългото излагане на пряка слънчева светлина, особено при условия на повишена активност на светилото, е вредно и опасно. Дългосрочните ефекти върху тялото, както и твърде високата радиационна активност причиняват:

• изгаряния, зачервяване;
• оток;
• хиперемия;
• топлина;
• гадене;
• повръщане.

Продължителното ултравиолетово облъчване провокира нарушение на апетита, функционирането на централната нервна система и имунната система. Освен това главата започва да ме боли. Описани признаци - класически прояви слънчев удар. Самият човек не винаги може да осъзнае какво се случва - състоянието се влошава постепенно. Ако се забележи, че някой наблизо се е разболял, трябва да се окаже първа помощ. Схемата е следната:

• помагат за преместване от пряка светлина на хладно засенчено място;
• поставете пациента по гръб, така че краката да са по-високи от главата (това ще помогне за нормализиране на кръвния поток);
• охладете шията и лицето с вода и поставете студен компрес на челото;
• разкопчайте вратовръзка, колан, свалете тесни дрехи;
• половин час след атаката, дайте напитка с хладка вода (малко количество).

Ако жертвата е загубила съзнание, важно е незабавно да потърсите помощ от лекар. Екипът на линейката ще премести лицето на безопасно място и ще му направи инжекция с глюкоза или витамин С. Лекарството се инжектира във вена.

Как да правим слънчеви бани правилно?

За да не научите от опит колко неприятно може да бъде прекомерното количество слънчева радиация, получено по време на тен, важно е да спазвате правилата за безопасно прекарване на времето на слънце. Ултравиолетовите лъчи инициират производството на меланин, хормон, който помага на кожата да се защити от негативните ефекти на вълните. Под въздействието на това вещество кожата става по-тъмна, а сянката става бронзова. И до днес споровете за това колко е полезно и вредно за човек не стихват.

От една страна, слънчевото изгаряне е опит на тялото да се предпази от прекомерно излагане на радиация. Това увеличава вероятността от образуване на злокачествени новообразувания. От друга страна, тенът се смята за модерен и красив. За да сведете до минимум рисковете за себе си, е разумно да анализирате преди да започнете плажни процедури колко опасно е количеството слънчева радиация, получена по време на слънчеви бани, как да минимизирате рисковете за себе си. За да направят изживяването възможно най-приятно, слънчевите бани трябва:

• да се пие много вода;
• използвайте продукти за защита на кожата;
• правете слънчеви бани вечер или сутрин;
• прекарайте не повече от час под преките слънчеви лъчи;
• не пийте алкохол;
• включете в менюто храни, богати на селен, токоферол, тирозин. Не забравяйте за бета-каротина.

Стойността на слънчевата радиация за човешкото тялое изключително голям, не трябва да се пренебрегват както положителните, така и отрицателните аспекти. Трябва да се осъзнае, че различни хорабиохимичните реакции протичат с индивидуални характеристики, така че за някой дори половин час слънчеви бани може да бъде опасно. Разумно е да се консултирате с лекар преди плажния сезон, да оцените вида и състоянието на кожата. Това ще помогне за предотвратяване на увреждане на здравето.

Ако е възможно, трябва да се избягва слънчево изгаряне в напреднала възраст, по време на периода на раждане на бебе. Не е съвместим с слънчеви баниракови заболявания, психични разстройства, кожни патологии и сърдечна недостатъчност.

Обща радиация: къде е недостигът?

Доста интересен за разглеждане е процесът на разпределение на слънчевата радиация. Както бе споменато по-горе, само около половината от всички вълни могат да достигнат повърхността на планетата. Къде изчезват останалите? Различните слоеве на атмосферата и микроскопичните частици, от които се образуват, играят своята роля. Впечатляваща част, както беше посочено, се абсорбира от озоновия слой - това са всички вълни, чиято дължина е по-малка от 0,36 микрона. Освен това озонът е в състояние да абсорбира някои видове вълни от видимия за човешкото око спектър, т.е. интервала от 0,44-1,18 микрона.

Ултравиолетовите лъчи се абсорбират до известна степен от кислородния слой. Това е характерно за излъчване с дължина на вълната 0,13-0,24 микрона. Въглеродният диоксид, водната пара могат да абсорбират малък процент от инфрачервения спектър. Атмосферният аерозол абсорбира част (IR спектър) от общото количество слънчева радиация.

Вълните от късата категория се разсейват в атмосферата поради наличието тук на микроскопични нехомогенни частици, аерозол и облаци. Нехомогенните елементи, частици, чиито размери са по-малки от дължината на вълната, предизвикват молекулярно разсейване, а за по-големите е характерно явлението, описано от индикатриса, т.е. аерозол.

Останалата част от слънчевата радиация достига до земната повърхност. Той съчетава директно излъчване, разсеяно.

Общо лъчение: важни аспекти

Общата стойност е количеството слънчева радиация, получена от територията, както и погълнато в атмосферата. Ако в небето няма облаци, общото количество радиация зависи от географската ширина на района, надморската височина на небесното тяло, вида на земната повърхност в тази област и нивото на прозрачност на въздуха. Колкото повече аерозолни частици са разпръснати в атмосферата, толкова по-ниска е пряката радиация, но делът на разсеяната радиация се увеличава. Обикновено, при липса на облачност в общата радиация, дифузната е една четвърт.

Страната ни принадлежи към северните, затова през по-голямата част от годината в южните райони радиацията е значително по-висока, отколкото в северните. Това се дължи на позицията на звездата в небето. Но краткият времеви интервал май-юли е уникален период, когато дори на север общата радиация е доста впечатляваща, тъй като слънцето е високо в небето и продължителността дневни часовеповече от останалите месеци на годината. В същото време средно в азиатската половина на страната, при липса на облаци, общата радиация е по-значителна, отколкото на запад. Максимална силавълновата радиация се наблюдава по обяд, а годишният максимум настъпва през юни, когато слънцето е най-високо в небето.

Общата слънчева радиация е количеството слънчева енергия, достигаща нашата планета. В същото време трябва да се помни, че различни атмосферни фактори водят до факта, че годишното пристигане на обща радиация е по-малко, отколкото би могло да бъде. Повечето голяма разликамежду действително наблюдаваното и максимално възможното е характерно за районите на Далечния изток през лятото. Мусоните провокират изключително плътни облаци, така че общата радиация намалява наполовина.

любопитно да знам

Най-големият процент от максимално възможното излагане на слънчева енергия всъщност се наблюдава (изчислено за 12 месеца) в южната част на страната. Индикаторът достига 80%.

Облачността не винаги води до същия коефициент на разсейване слънчева радиация. Формата на облаците играе роля, характеристиките на слънчевия диск в определен момент от времето. Ако е отворен, тогава облачността причинява намаляване на пряката радиация, докато разсеяната радиация рязко се увеличава.

Има и дни, когато пряката радиация е приблизително същата по сила като разсеяната радиация. Общата дневна стойност може да бъде дори по-голяма от радиационната характеристика на напълно безоблачен ден.

На базата на 12 месеца трябва да се обърне специално внимание на астрономическите явления като определящи общите числени показатели. В същото време облачността води до факта, че реалният радиационен максимум може да се наблюдава не през юни, а месец по-рано или по-късно.

Радиация в космоса

От границата на магнитосферата на нашата планета и по-нататък в космоса слънчевата радиация се превръща във фактор, свързан със смъртна опасност за хората. Още през 1964 г. е публикуван важен научнопопулярен труд за методите на защита. Неговите автори са съветските учени Каманин, Бубнов. Известно е, че за човек дозата на радиация на седмица трябва да бъде не повече от 0,3 рентгена, докато за една година тя трябва да бъде в рамките на 15 R. За краткосрочно облъчване границата за човек е 600 R. Полети в космоса , особено в условията на непредсказуема слънчева активност, може да бъде придружено от значително облъчване на астронавтите, което налага да се вземат допълнителни мерки за защита срещу вълни с различна дължина.

След мисиите Аполо, по време на които са тествани методи за защита, факторите, влияещи човешко здравеИзмина повече от едно десетилетие, но до ден днешен учените не могат да намерят ефективни, надеждни методи за прогнозиране на геомагнитни бури. Можете да направите прогноза за часове, понякога за няколко дни, но дори и за седмична прогноза шансовете за реализация са не повече от 5%. Слънчевият вятър е още по-непредвидимо явление. С вероятност един на всеки трима астронавтите, тръгвайки на нова мисия, могат да попаднат в мощни радиационни потоци. Това го прави още повече важен въпроскакто изследване и прогнозиране на характеристиките на радиацията, така и разработване на методи за защита от нея.

Под пряка слънчева радиация, която често се нарича просто слънчева радиация, се разбира радиация, достигаща до мястото на наблюдение под формата на сноп от успоредни лъчи директно от Слънцето.

Потоци от слънчева радиация, перпендикулярни на лъчите ( аз) и хоризонтално ( I΄ = аз грях ч) повърхности зависят от следните фактори: а) слънчева константа; б) разстоянието между Земята и Слънцето (поток аз 0 ) на горната граница на атмосферата през януари с около 3,5% повече, а през юли с 3,5% по-малко от аз* 0 ); в) физическо състояниеатмосфера над точката на наблюдение (съдържание на абсорбиращи газове и твърди атмосферни примеси, наличие на облаци и мъгли); г) височината на слънцето.

В зависимост от тези фактори протича азда се азварира в широки граници. Във всяка точка те имат ясно изразена дневна и годишна вариация (максимуми ази аз΄ през деня се наблюдават на местно обяд). Въпреки че височината на Слънцето (на която T.) и има голямо влияние върху потоците от слънчева радиация, но мътността на атмосферата има не по-малко влияние. Това се потвърждава от максималните (от обяд) стойности на потока азкоито някога са били наблюдавани в различни точки (таблици 6.3 и 6.4). От масата. 6.3 от данните следва, че въпреки голямата разлика в географската ширина на станциите и съответно в максимална височинаслънце, разл аз Максмалки върху тях. Освен това на около. диксън значение аз max е по-голям, отколкото в точките, разположени по на юг. Това се обяснява с факта, че атмосферата на ниските ширини съдържа повече водни пари и примеси, отколкото на високите ширини.

6.5. разсеяна радиация

Разсеяната радиация е слънчева радиация, която е претърпяла разсейване в атмосферата. Количеството разсеяна радиация, навлизаща в една хоризонтална повърхност за единица време, се нарича поток от разсеяна радиация; потокът на разсеяната радиация ще бъде означен с аз. Тъй като основният източник на разсеяна радиация е пряката слънчева радиация, потокът азтрябва да зависи от факторите, които определят аз, а именно: а) височината на Слънцето ч(колкото повече ч, колкото повече аз); б) прозрачност на атмосферата (колкото повече Р, по-малкото аз; в) облаци.

6.6. Общо облъчване

Потокът на общата радиация Q е сумата от потоците на директно (I΄) и разсеяно ( аз) слънчева радиация, пристигаща върху хоризонтална повърхност. Чрез решаване на приблизителни уравнения за пренос на радиация К. Я. Кондратиев и др., получиха следната формула за общия радиационен поток при безоблачни условия:

Тук τ е оптичната дебелина за интегралния поток, която, както е показано от OA Avaste, може да се приеме равна на τ 0,55 - оптичната дебелина за монохроматичен поток с λ = 0,55 μm; ε е множител, който приема следните стойности на различни височини на Слънцето:

6.7. Албедо

Албедо или отражателната способност на повърхността, както вече беше споменато, е съотношението на потока от радиация, отразена от дадена повърхност, към потока от падаща радиация, изразено в части от единица или в проценти.

Наблюденията показват, че албедото на различни повърхности варира в относително тесни граници (10-30%); изключения са снегът и водата. .

Най-важният източник, от който повърхността на Земята и атмосферата получават топлинна енергия, е Слънцето. Той изпраща колосално количество лъчиста енергия в световното пространство: топлинна, светлинна, ултравиолетова. излъчвани от слънцето електромагнитни вълнисе разпространяват със скорост 300 000 km/s.

Нагряването на земната повърхност зависи от ъгъла на падане на слънчевите лъчи. Всички слънчеви лъчи удрят земната повърхност успоредно един на друг, но тъй като земята има сферична форма, слънчевите лъчи падат върху различни части от повърхността му под различен ъгъл. Когато Слънцето е в зенита си, лъчите му падат вертикално и Земята се нагрява повече.

Съвкупността от лъчиста енергия, изпратена от Слънцето, се нарича слънчева радиация,обикновено се изразява в калории на площ на година.

Слънчевата радиация определя температурния режим на въздушната тропосфера на Земята.

трябва да бъде отбелязано че обща сумаслънчевата радиация е повече от два милиарда пъти количеството енергия, получено от Земята.

Радиацията, достигаща до земната повърхност, се състои от пряка и дифузна.

Лъчението, което идва на Земята директно от Слънцето под формата на пряка слънчева светлина в безоблачно небе, се нарича прав.Тя носи най-голямото числотоплина и светлина. Ако нашата планета нямаше атмосфера, земната повърхностполучава само пряка радиация.

Въпреки това, преминавайки през атмосферата, около една четвърт от слънчевата радиация се разпръсква от газови молекули и примеси, отклонява се от директен път. Някои от тях достигат повърхността на Земята, образувайки разсеяна слънчева радиация.Благодарение на разсеяната радиация светлината прониква и на места, където не прониква директна слънчева светлина (директна радиация). Това излъчване създава дневна светлина и придава цвят на небето.

Обща слънчева радиация

Всички слънчеви лъчи, ударили земята, са обща слънчева радиациясъвкупността от пряка и дифузна радиация (фиг. 1).

Ориз. 1. Обща слънчева радиация за година

Разпределение на слънчевата радиация върху земната повърхност

Слънчевата радиация се разпределя неравномерно върху земята. Зависи:

1. върху плътността и влажността на въздуха - колкото са по-високи, толкова по-малко радиация получава земната повърхност;

2. от географската ширина на района - количеството радиация нараства от полюсите към екватора. Количеството пряка слънчева радиация зависи от дължината на пътя, който слънчевите лъчи изминават през атмосферата. Когато Слънцето е в зенита си (ъгълът на падане на лъчите е 90 °), неговите лъчи удрят Земята по най-късия път и интензивно отдават своята енергия малка площ. На Земята това се случва в диапазона между 23° с.ш. ш. и 23°S ш., т.е. между тропиците. Когато се отдалечите от тази зона на юг или север, дължината на пътя на слънчевите лъчи се увеличава, т.е. ъгълът на тяхното падане върху земната повърхност намалява. Лъчите започват да падат върху Земята под по-малък ъгъл, сякаш се плъзгат, приближавайки се допирателната в областта на полюсите. В резултат на това същият енергиен поток се разпределя към голяма площ, така че количеството отразена енергия се увеличава. Така в района на екватора, където слънчевите лъчи падат върху земната повърхност под ъгъл от 90 °, количеството пряка слънчева радиация, получено от земната повърхност, е по-високо и докато се движите към полюсите, това количество е рязко намалена. Освен това продължителността на деня през различните периоди от годината зависи и от географската ширина на местността, която определя и количеството слънчева радиация, навлизаща в земната повърхност;

3. от годишни и денонощно движениеЗемята - в средните и високите ширини притокът на слънчева радиация варира значително в зависимост от сезоните, което е свързано с промяна в обедната височина на Слънцето и продължителността на деня;

4. върху характера на земната повърхност - колкото по-ярка е повърхността, толкова повече слънчева светлина отразява. Способността на повърхността да отразява радиацията се нарича албедо(от лат. белота). Снегът отразява радиацията особено силно (90%), пясъкът е по-слаб (35%), черноземът е още по-слаб (4%).

Земната повърхност, поглъщаща слънчевата радиация (погълната радиация),загрява и излъчва топлина в атмосферата (отразена радиация).Долните слоеве на атмосферата до голяма степен забавят земната радиация. Погълнатата от земната повърхност радиация се изразходва за нагряване на почвата, въздуха и водата.

Тази част от общата радиация, която остава след отражение и топлинно излъчванесе нарича земната повърхност радиационен баланс.Радиационният баланс на земната повърхност варира през деня и сезоните на годината, но средно за годината има положителна стойностнавсякъде, с изключение на ледените пустини на Гренландия и Антарктида. Радиационният баланс достига максималните си стойности на ниски географски ширини (между 20°N и 20°S) - над 42*10 2 J/m 2 , на ширина около 60° в двете полукълба намалява до 8*10 2 - 13 * 10 2 J / m 2.

слънчеви лъчиотдават на атмосферата до 20% от енергията си, която се разпределя в цялата дебелина на въздуха, поради което нагряването на въздуха, причинено от тях, е сравнително малко. Слънцето нагрява земната повърхност, която пренася топлина атмосферен въздухна разхода конвекция(от лат. конвекция- подаване), т.е. вертикалното движение на въздуха, нагрят на земната повърхност, на мястото на което се спуска по-студен въздух. Така атмосферата получава по-голямата част от топлината си - средно три пъти повече, отколкото директно от Слънцето.

Наличието на въглероден диоксид и водни пари не позволява на топлината, отразена от земната повърхност, да излиза свободно в открития космос. Те създават Парников ефект,поради което температурният спад на Земята през деня не надвишава 15 ° C. При липса на въглероден диоксид в атмосферата земната повърхност би се охладила с 40-50 °C за една нощ.

В резултат на нарастване на мащаба стопанска дейностчовешки — изгаряне на въглища и нефт в топлоелектрически централи, емисии индустриални предприятия, увеличаване на емисиите от превозни средства - количеството въглероден диоксид в атмосферата се повишава, което води до повишено парников ефекти застрашават глобалното изменение на климата.

Слънчевите лъчи, преминавайки през атмосферата, попадат върху повърхността на Земята и я нагряват, а това от своя страна отдава топлина на атмосферата. Това обяснява забележителна характеристикатропосфера: намаляване на температурата на въздуха с височина. Но има моменти, когато горните слоеве на атмосферата са по-топли от долните. Такова явление се нарича температурна инверсия(от лат. inversio - обръщане).