Общо директно разсеяно погълнато слънчево лъчение. Измерване на слънчевата радиация

Броят на входящите земната повърхностпряката слънчева радиация (S) при безоблачно небе зависи от височината на слънцето и прозрачността. Маса за трима географски шириние дадено разпределението на месечните количества пряка радиация безоблачно небе(възможни суми) като средни 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. Високи стойностипряката 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

Енергията, излъчвана от Слънцето, се нарича слънчева радиация. Идвайки на земята слънчева радиацияпо-голямата част от него се превръща в топлина.

Слънчевата радиация е практически единственият източник на енергия за Земята и атмосферата. В сравнение със слънчевата енергия значението на другите енергийни източници за Земята е незначително. Например температурата на Земята средно се повишава с дълбочина (около 1 ° C на всеки 35 m). Поради това повърхността на Земята получава малко топлина от вътрешните части. Изчислено е, че средно 1 cm 2 от земната повърхност получава около 220 J годишно от вътрешните части на Земята. Това количество е 5000 пъти по-малко от топлината, получена от Слънцето. Земята получава известно количество топлина от звездите и планетите, но дори то е многократно (приблизително 30 милиона) по-малко от топлината, идваща от Слънцето.

Количеството енергия, изпращано от Слънцето към Земята, е огромно. По този начин мощността на потока на слънчевата радиация, влизаща в площ от 10 km 2, е 7-9 kW в безоблачно лято (като се вземе предвид отслабването на атмосферата). Това е повече от сила Красноярска ВЕЦ. Количеството лъчиста енергия, идваща от Слънцето за 1 секунда до площ от 15x15 km (това е по-малко площЛенинград) около обяд през лятото надвишава капацитета на всички електроцентрали на разпадналия се СССР (166 милиона kW).

Фигура 1 - Слънцето е източник на радиация

Видове слънчева радиация

В атмосферата слънчевата радиация по пътя си към земната повърхност частично се абсорбира и частично се разсейва и отразява от облаците и земната повърхност. В атмосферата се наблюдават три вида слънчева радиация: пряка, дифузна и обща.

пряка слънчева радиация- радиация, идваща към земната повърхност директно от слънчевия диск. Слънчевата радиация се разпространява от Слънцето във всички посоки. Но разстоянието от Земята до Слънцето е толкова голямо, че директната радиация пада върху всяка повърхност на Земята под формата на лъч от успоредни лъчи, излъчвани сякаш от безкрайността. Дори цялата Земятакато цяло то е толкова малко в сравнение с разстоянието до Слънцето, че цялата слънчева радиация, падаща върху него, може да се счита за сноп от успоредни лъчи без забележима грешка.

Само пряката радиация достига до горната граница на атмосферата. Около 30% от радиацията, падаща на Земята, се отразява в космическото пространство. Кислород, азот, озон, въглероден диоксид, водна пара (облаци) и аерозолни частици абсорбират 23% от пряката слънчева радиация в атмосферата. Озонът абсорбира ултравиолетовото и видимото лъчение. Въпреки факта, че съдържанието му във въздуха е много малко, той абсорбира цялата ултравиолетова радиация (около 3%). Така той изобщо не се наблюдава близо до земната повърхност, което е много важно за живота на Земята.

Директната слънчева радиация по пътя си през атмосферата също се разсейва. Частица (капка, кристал или молекула) въздух, която е на пътя на електромагнитна вълна, непрекъснато „извлича“ енергия от падащата вълна и я преизлъчва във всички посоки, превръщайки се в емитер на енергия.

Около 25% от енергията на общия поток на слънчева радиация, преминаваща през атмосферата, се разсейва от молекули атмосферни газовеи аерозол и се превръща в дифузна слънчева радиация в атмосферата. По този начин разсеяна слънчева радиация- слънчева радиация, която е претърпяла разсейване в атмосферата. Разсеяната радиация идва на земната повърхност не от слънчевия диск, а от всичко небесен свод. Разсеяната радиация е различна от директната радиация спектрален съставзащото лъчите с различна дължина на вълната се разсейват в различна степен.

От първоизточника разсеяна радиацияе пряка слънчева радиация, потокът от дифузна радиация зависи от същите фактори, които влияят върху потока от пряка радиация. По-специално, потокът от разсеяна радиация се увеличава с увеличаване на височината на Слънцето и обратно. Той се увеличава и с увеличаване на броя на разсейващите се частици в атмосферата, т.е. с намаляване на прозрачността на атмосферата и намалява с височина над морското равнище поради намаляване на броя на разсейващите се частици в горните слоеве на атмосферата. 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 дифузната слънчева радиация няколко пъти.

Разсеяната радиация значително допълва пряката слънчева радиация и значително увеличава входящата слънчева енергиякъм земната повърхност. Ролята му е особено важна при зимно времена високи географски ширини и в други области с голяма облачност, където делът на дифузната радиация може да надвишава дела на пряката радиация. Например, в годишното количество слънчева енергия, разсеяната радиация представлява 56% в Архангелск и 51% в Санкт Петербург.

Обща слънчева радиацияе сумата от потоците от пряка и дифузна радиация, пристигаща върху хоризонтална повърхност. Преди изгрев и след залез, както и през деня с продължителна облачност, сумарната радиация е пълна, а на малки височини на Слънцето се състои предимно 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 нейният поток е многократно по-голям от потока на разсеяната радиация. Облачността средно отслабва общата радиация (с 20-30%), но при частична облачност, която не покрива слънчевия диск, нейният поток може да бъде по-голям, отколкото при безоблачно небе. Снежната покривка значително увеличава потока на общата радиация чрез увеличаване на потока на разсеяната радиация.

Общо облъчванепадане на земната повърхност, през по-голямата частабсорбира се от горния слой на почвата или по-дебел слой вода (погълната радиация) и се превръща в топлина и частично се отразява (отразена радиация).

Слънцето е източник на корпускулярни и електромагнитно излъчване. Корпускулярното излъчване не прониква в атмосферата под 90 km, докато електромагнитното излъчване достига земната повърхност. В метеорологията се нарича слънчева радиацияили просто радиация.Това е една двумилиардна от общата енергия на Слънцето и пътува от Слънцето до Земята за 8,3 минути. Слънчевата радиация е източник на енергия за почти всички процеси, протичащи в атмосферата и на земната повърхност. Тя е предимно късовълнова и се състои от невидима ултравиолетова радиация - 9%, видима светлина - 47% и невидима инфрачервена радиация - 44%. Тъй като почти половината от слънчевата радиация е видима светлина, Слънцето е източник не само на топлина, но и на светлина. необходимо условиеза живота на земята.

Радиацията, идваща към Земята директно от слънчевия диск, се нарича пряка слънчева радиация.Поради факта, че разстоянието от Слънцето до Земята е голямо, а Земята е малка, радиацията пада върху всяка от нейните повърхности под формата на лъч от успоредни лъчи.

Слънчевата радиация има определена плътност на потока на единица площ за единица време. Единицата за измерване на интензитета на радиация е количеството енергия (в джаули или калории 1), което 1 cm 2 от повърхността на минута получава, когато слънчевите лъчи падат перпендикулярно. На горната граница на атмосферата, на средно разстояние от Земята до Слънцето, тя е 8,3 J / cm 2 на минута или 1,98 cal / cm 2 на минута. Тази стойност е приета като международен стандарт и се нарича слънчева константа(S0). нея периодични колебанияпрез годината са незначителни (+ 3,3%) и се дължат на изменение на разстоянието от Земята до

1 1 кал = 4,19 J, 1 kcal = 41,9 MJ.

2 Височината на Слънцето по обяд зависи от географската ширина и деклинацията на Слънцето.

слънце Непериодичните флуктуации се дължат на различната излъчвателна способност на Слънцето. Климатът в горната част на атмосферата се нарича радиацияили слънчева.Изчислява се теоретично, въз основа на ъгъла на наклона на слънчевите лъчи върху хоризонтална повърхност.

AT в общи линиислънчевият климат се отразява върху земната повърхност. В същото време реалната радиация и температура на Земята се различават значително от слънчевия климат поради различни земни фактори. Основният от тях е отслабването на радиацията в атмосферата поради отражения, поглъщанияи разпръскване,а също и като резултат отражения на радиация от земната повърхност.

В горната част на атмосферата цялата радиация идва под формата на пряка радиация. Според S. P. Khromov и M. A. Petrosyants, 21% от него се отразява от облаците и въздуха обратно в космоса. Останалата част от радиацията навлиза в атмосферата, където пряката радиация частично се абсорбира и разсейва. оставащи директна радиация(24%) достига земната повърхност, но е отслабена. Моделите на неговото отслабване в атмосферата се изразяват чрез закона на Бугер: S=S 0 следобед(J, или cal / cm 2, за минута), където S е количеството пряка слънчева радиация, достигнало земната повърхност, на единица площ (cm 2), разположена перпендикулярно на слънчевите лъчи, S 0 е слънчевата константа, Р- коефициент на прозрачност в части от единица, показващ каква част от радиацията е достигнала земната повърхност, Tе дължината на пътя на лъча в атмосферата.

Наистина ли слънчеви лъчипадане върху земната повърхност и върху всяко друго ниво на атмосферата под ъгъл по-малък от 90°. Потокът от пряка слънчева радиация върху хоризонтална повърхност се нарича слънчева светлина(5,). Изчислява се по формулата S 1 \u003d S sin h ☼ (J, или cal / cm 2, за минута), където h ☼ е височината на Слънцето 2. Естествено, има по-малко количество на единица хоризонтална повърхност

енергия, отколкото на единица площ, разположена перпендикулярно на слънчевите лъчи (фиг. 22).

В атмосферата усвоениоколо 23% и разсейва сеоколо 32% от пряката слънчева радиация навлиза в атмосферата, като 26% от разсеяната радиация след това идва на земната повърхност и 6% отиват в космоса.

Слънчевата радиация претърпява не само количествени, но и качествени промени в атмосферата, тъй като въздушните газове и аерозоли абсорбират и разпръскват слънчевите лъчи избирателно. Основните абсорбери на радиация са водните пари, облаците и аерозолите, както и озонът, който силно абсорбира ултравиолетовото лъчение. В разсейването на радиацията участват молекули на различни газове и аерозоли. Разпръскване- отклонение на светлинните лъчи във всички посоки от първоначалната посока, така че разсеяна радиацияидва на земната повърхност не от слънчевия диск, а от целия небесен свод. Разсейването зависи от дължината на вълната: според закона на Рейли, колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-интензивно е разсейването. Следователно най-много се разсейват ултравиолетовите лъчи, а от видимите - виолетовите и сините. Оттук и синият цвят на въздуха и съответно на небето при ясно време. Директната радиация, от друга страна, се оказва предимно жълта, така че слънчевият диск изглежда жълтеникав. При изгрев и залез, когато пътят на лъча в атмосферата е по-дълъг и разсейването е по-голямо, до повърхността достигат само червени лъчи, което кара Слънцето да изглежда червено. Разсеяната радиация причинява светлина през деня при облачно време и на сянка при ясно време, с което се свързва явлението здрач и бели нощи. На Луната, където няма атмосфера и съответно разсеяна радиация, обектите, които попадат в сянката, стават напълно невидими.

С нарастване на височината, тъй като плътността на въздуха намалява и съответно броят на разпръскващите се частици, цветът на небето става по-тъмен, първо преминава в наситено синьо, след това в синьо-виолетово, което се вижда ясно в планините и се отразява в Хималайски пейзажи на Н. Рьорих. В стратосферата цветът на въздуха е черно-лилав. Астронавтите свидетелстват, че на височина 300 км цветът на небето е черен.

При наличието на големи аерозоли, капчици и кристали в атмосферата, това вече не е разсейване, а дифузно отражение, и тъй като дифузно отразената радиация е Бяла светлина, тогава цветът на небето става белезникав.

Пряката и дифузната слънчева радиация имат определен дневен и годишен ход, който зависи преди всичко от височината на Слънцето.

Ориз. 22. Притокът на слънчева радиация върху повърхността AB, перпендикулярна на лъчите, и върху хоризонталната повърхност AC (според С. П. Хромов)

над хоризонта, от прозрачността на въздуха и облачността.

Потокът от пряка радиация в през денянараства от изгрев до обяд и след това намалява до залез поради промяна във височината на Слънцето и пътя на лъча в атмосферата. Въпреки това, тъй като прозрачността на атмосферата намалява около обяд поради увеличаване на водните пари във въздуха и праха, а конвективната облачност се увеличава, максималните стойности на радиация се изместват към предиобедните часове. Този модел е присъщ на екваториално-тропичните ширини през цялата година, а в умерените ширини през лятото. През зимата, в умерените ширини, максималната радиация е по обяд.

годишен курсСредните месечни стойности на пряката радиация зависят от географската ширина. На екватора годишният ход на пряката радиация има формата на двойна вълна: максимуми през периодите на пролетното и есенното равноденствие, минимуми през периодите на лятото и зимното слънцестоене. В умерените ширини максималните стойности на пряката радиация се наблюдават през пролетта (април в северното полукълбо), а не през летните месеци, тъй като въздухът по това време е по-прозрачен поради по-ниското съдържание на водни пари и прах , както и малка облачност. Радиационният минимум се наблюдава през декември, когато най-малка височинаСлънце, къс светъл ден и това е най-облачният месец в годината.

Дневен и годишен ход на разсеяната радиациясе определя от изменението на височината на Слънцето над хоризонта и продължителността на деня, както и от прозрачността на атмосферата. Максимумът на разсеяната радиация през деня се наблюдава през деня с увеличение на радиацията като цяло, въпреки че нейният дял сутрин и вечерни часовеповече от директното, а през деня, напротив, прякото излъчване преобладава над дифузното. Годишният ход на разсеяната радиация на екватора като цяло повтаря хода на права линия. В други географски ширини, повече през лятотоотколкото през зимата, поради увеличаване на общия приток на слънчева радиация през лятото.

Съотношението между пряката и разсеяната радиация варира в зависимост от височината на Слънцето, прозрачността на атмосферата и облачността.

Пропорции между пряка и дифузна радиация на различни географски ширинине са еднакви. В полярните и субполярните райони разсеяната радиация съставлява 70% от общия радиационен поток. Стойността му, в допълнение към ниското положение на Слънцето и облачността, се влияе и от многократните отражения на слънчевата радиация от снежната повърхност. Започвайки от умерените ширини и почти до екватора, пряката радиация преобладава над разсеяната радиация. Неговото абсолютно и относително значение е особено голямо във вътрешните тропически пустини (Сахара, Арабия), характеризиращи се с минимална облачност и чист сух въздух. По екватора разсеяната радиация отново доминира над правата поради високата влажност на въздуха и наличието на купести облаци, които разсейват добре слънчевата радиация.

С увеличаване на височината на мястото над морското равнище, абсолютната стойност нараства значително. 23. Годишно количество обща слънчева радиация [MJ / (m 2 x година)]

ная и относителна величинапряката радиация и дифузната радиация намалява, тъй като слоят на атмосферата става по-тънък. На височина 50-60 km прекият радиационен поток се доближава до слънчевата константа.

Цялата слънчева радиация - пряка и дифузна, идваща към земната повърхност, се нарича обща радиация: (Q=S· sinh¤+D където Q е обща радиация, S е пряка, D е дифузна, h ¤ е височината на Слънцето над хоризонта. Общата радиация е около 50% от слънчевата радиация, достигаща до горната граница на атмосферата.

При безоблачно небе общата радиация е значителна и има дневна вариация с максимум около обяд и годишна вариация с максимум през лятото. Облачността намалява радиацията, така че през лятото пристигането й в предиобедните часове е средно по-голямо, отколкото следобед. По същата причина той е по-голям през първата половина на годината, отколкото през втората.

В разпределението на сумарната радиация на земната повърхност се наблюдават редица закономерности.

Основна закономерносте, че общата радиация е разпределена зонален,спускане от екваториалния тропик

ic ширини към полюсите в съответствие с намаляването на ъгъла на падане на слънчевите лъчи (фиг. 23). Отклоненията от зоналното разпределение се обясняват с различната облачност и прозрачност на атмосферата. Най-високите годишни стойности на общата радиация 7200 - 7500 MJ / m 2 годишно (около 200 kcal / cm 2 годишно) падат в тропическите ширини, където има малка облачност и ниска влажност на въздуха. Във вътрешните тропически пустини (Сахара, Арабия), където има изобилие от пряка радиация и почти няма облаци, общата слънчева радиация дори достига повече от 8000 MJ/m 2 годишно (до 220 kcal/cm 2 годишно) . В близост до екватора общата радиация намалява до 5600 - 6500 MJ / m годишно (140-160 kcal / cm 2 годишно) поради значителна облачност, висока влажности по-малка прозрачност на въздуха. В умерените ширини общата радиация е 5000 - 3500 MJ / m 2 годишно (≈ 120 - 80 kcal / cm 2 годишно), в полярните райони - 2500 MJ / m 2 годишно (≈60 kcal / cm 2 годишно ). Освен това в Антарктида той е 1,5-2 пъти по-голям, отколкото в Арктика, главно поради по-голямата абсолютна височина на континента (повече от 3 km) и следователно ниската плътност на въздуха, неговата сухота и прозрачност, както и частично облачно време. Зоналността на общата радиация е по-добре изразена над океаните, отколкото над континентите.

Вторият важен моделобщата радиация е това континентите го получават повече от океаните,поради по-малката (15-30%) облачност над

континенти. Единствените изключения са екваториалните ширини, тъй като през деня конвективната облачност над океана е по-малка, отколкото над сушата.

Трета особеносте това в северното, по-континентално полукълбо общата радиация обикновено е по-голяма, отколкото в южното океанско полукълбо.

През юни най-големите месечни количества слънчева радиация се получават от северното полукълбо, особено от вътрешните тропически и субтропични райони. В умерените и полярните ширини количеството радиация варира леко в различните географски ширини, тъй като намаляването на ъгъла на падане на лъчите се компенсира от продължителността на слънчевото греене до полярен денотвъд Арктическия кръг. В южното полукълбо, с увеличаване на географската ширина, радиацията бързо намалява и е нула отвъд Антарктическия кръг.

През декември Южно полукълбополучава повече радиация от севера. По това време най-големите месечни суми слънчева топлинасрещат се в пустините на Австралия и Калахари; по-нататък в умерените ширини радиацията постепенно намалява, но в Антарктика отново се увеличава и достига същите стойности като в тропиците. В северното полукълбо, с увеличаване на географската ширина, той бързо намалява и отсъства отвъд Арктическия кръг.

Като цяло най-голямата годишна амплитуда на общата радиация се наблюдава отвъд полярните кръгове, особено в Антарктида, най-малката - в екваториалната зона.

Слънчева радиация (слънчева радиация) е съвкупността от слънчева материя и енергия, идващи към Земята. Слънчевата радиация се състои от следните две основни части: първо, топлинна и светлинна радиация, която е комбинация електромагнитни вълни; второ, корпускулярно излъчване.

На слънце Термална енергия ядрени реакциисе превръща в лъчиста енергия. Когато слънчевите лъчи паднат върху земната повърхност, лъчистата енергия отново се преобразува в топлинна. Така слънчевата радиация носи светлина и топлина.

Интензивност на слънчевата радиация. слънчева константа.Слънчевата радиация е най-важният източник на топлина за географска обвивка. Вторият източник на топлина за географската обвивка е топлината, идваща от вътрешните сфери и слоеве на нашата планета.

Поради факта, че в географската обвивка има един вид енергия ( лъчиста енергия ) е еквивалентен на друга форма ( Термална енергия ), тогава лъчистата енергия на слънчевата радиация може да се изрази в единици топлинна енергия - джаули (J).

Интензитетът на слънчевата радиация трябва да се измерва предимно извън атмосферата, тъй като при преминаване през въздушната сфера тя се трансформира и отслабва. Интензитетът на слънчевата радиация се изразява чрез слънчевата константа.

слънчева константа - това е потокът от слънчева енергия за 1 минута към област с напречно сечение 1 cm 2, перпендикулярна на слънчевите лъчи и разположена извън атмосферата. Слънчевата константа може да се определи и като количеството топлина, което се получава за 1 минута на горната граница на атмосферата от 1 cm 2 черна повърхност, перпендикулярна на слънчевите лъчи.

Слънчевата константа е 1,98 cal / (cm 2 x min), или 1,352 kW / m 2 x min.

Тъй като горните слоеве на атмосферата поглъщат значителна част от радиацията, е важно да се знае нейната стойност на горната граница на географската обвивка, т.е. в долната стратосфера. Изразена е слънчевата радиация на горната граница на географската обвивка условна слънчева константа . Стойността на условната слънчева константа е 1,90 - 1,92 cal / (cm 2 x min), или 1,32 - 1,34 kW / (m 2 x min).

Слънчевата константа, противно на името си, не остава постоянна. Променя се поради промяната на разстоянието от Слънцето до Земята, докато Земята се движи по своята орбита. Колкото и малки да са тези колебания, те винаги оказват влияние върху времето и климата.

Средно всяка квадратен километъртропосферата получава 10,8 x 10 15 J. (2,6 x 10 15 cal) годишно. Това количество топлина може да се получи чрез изгаряне на 400 000 тона черни въглища. Цялата Земя за една година получава такова количество топлина, което се определя от стойността на 5,74 х 10 24 J. (1,37 х 10 24 кал).

Разпределението на слънчевата радиация "на горната граница на атмосферата" или при абсолютно прозрачна атмосфера. Познаване на разпределението на слънчевата радиация преди навлизането й в атмосферата или т.нар слънчев (слънчев) климат , има значение за определяне на ролята и дела на участие на въздушна обвивкаЗемята (атмосферата) в разпределението на топлината върху земната повърхност и при формирането на нейния топлинен режим.

Количеството слънчева топлина и светлина, постъпващи на единица площ, се определя, първо, от ъгъла на падане на лъчите, който зависи от височината на Слънцето над хоризонта, и второ, от продължителността на деня.

Разпределението на радиацията в близост до горната граница на географската обвивка, определено само от астрономически фактори, е по-равномерно от действителното й разпределение близо до земната повърхност.

При липса на атмосфера годишната сума на радиация в екваториалните ширини би била 13 480 MJ/cm 2 (322 kcal/cm 2), а на полюсите 5 560 MJ/m 2 (133 kcal/cm 2). В полярните ширини Слънцето изпраща топлина малко по-малко от половината (около 42%) от количеството, което влиза в екватора.

Изглежда, че слънчевото облъчване на Земята е симетрично по отношение на равнината на екватора. Но това се случва само два пъти в годината, в дните на пролетното и есенното равноденствие. Наклонът на оста на въртене и годишното движение на Земята определят асиметричното й облъчване от Слънцето. През януарската част на годината южното полукълбо получава повече топлина, през юли - северното. Това е точно това главната причинасезонни ритми в географска обвивка.

Разликата между екватора и полюса на лятното полукълбо е малка: 6740 MJ/m 2 (161 kcal/cm 2) пристигат на екватора и около 5 560 MJ/m 2 (133 kcal/cm 2 за половин година) пристигат на полюса. Но полярните страни на зимното полукълбо в същото време са напълно лишени от слънчева топлина и светлина.

В деня на слънцестоенето полюсът получава още повече топлина от екватора - 46,0 MJ / m 2 (1,1 kcal / cm 2) и 33,9 MJ / m 2 (0,81 kcal / cm 2).

Като цяло годишният слънчев климат на полюсите е 2,4 пъти по-студен, отколкото на екватора. Трябва обаче да се има предвид, че през зимата полюсите изобщо не се нагряват от Слънцето.

Реалният климат на всички географски ширини се дължи до голяма степен на земни фактори. Най-важните от тези фактори са: първо, отслабването на радиацията в атмосферата и второ, различната интензивност на усвояване на слънчевата радиация от земната повърхност в различни географски условия.

Промяната в слънчевата радиация при преминаването й през атмосферата. Директната слънчева светлина, проникваща в атмосферата, когато небето е безоблачно, се нарича пряка слънчева радиация . Максималната му стойност при висока прозрачност на атмосферата върху повърхност, перпендикулярна на лъчите в тропическа зонае около 1,05 - 1,19 kW / m 2 (1,5 - 1,7 cal / cm 2 x min. В средните географски ширини напрежението на обедната радиация обикновено е около 0,70 - 0,98 kW / m 2 x min (1,0 - 1,4 cal / cm 2 x min) В планините тази стойност нараства значително.

Част от слънчевите лъчи от контакт с газови молекули и аерозоли се разпръскват и се превръщат в разсеяна радиация . На земната повърхност разсеяната радиация вече не идва от слънчевия диск, а от цялото небе и създава широко разпространено дневно осветление. От нея до слънчеви днисветлина и където директните лъчи не проникват, например под навеса на гората. В допълнение към директното излъчване, дифузното излъчване също служи като източник на топлина и светлина.

Абсолютна стойностразсеяната радиация е толкова по-голяма, колкото по-интензивна е директната линия. Относителна стойностразсеяната радиация се увеличава с намаляване на ролята на пряката линия: в средните ширини през лятото тя е 41%, а през зимата 73% от общото постъпване на радиация. Специфично теглоразсеяна радиация в обща стойностобщата радиация също зависи от височината на Слънцето. Във високите географски ширини разсеяната радиация представлява около 30%, а в полярните ширини приблизително 70% от цялата радиация.

Като цяло дифузната радиация съставлява около 25% от общата слънчева радиация, която достига нашата планета.

Така пряката и дифузна радиация навлиза в земната повърхност. Заедно образуват пряка и дифузна радиация обща радиация , което определя топлинен режим на тропосферата .

Поглъщайки и разпръсквайки радиацията, атмосферата значително я отслабва. Количество на затихване зависи от коефициент на прозрачност, показва колко радиация достига до земната повърхност. Ако тропосферата се състои само от газове, тогава коефициентът на прозрачност ще бъде равен на 0,9, т.е. ще премине около 90% от радиацията, отиваща към Земята. Във въздуха обаче винаги присъстват аерозоли, които намаляват коефициента на прозрачност до 0,7 - 0,8. Прозрачността на атмосферата се променя с промяната на времето.

Тъй като плътността на въздуха намалява с височината, слоят газ, проникнал от лъчите, не трябва да се изразява в km атмосферна дебелина. Мерната единица е оптична маса, равна на дебелината на въздушния слой с вертикално падане на лъчите.

Отслабването на радиацията в тропосферата е лесно да се наблюдава през деня. Когато Слънцето е близо до хоризонта, лъчите му преминават през няколко оптични маси. В същото време тяхната интензивност е толкова отслабена, че човек може да гледа Слънцето с незащитено око. С изгрева на Слънцето броят на оптичните маси, през които преминават неговите лъчи, намалява, което води до увеличаване на радиацията.

Степента на отслабване на слънчевата радиация в атмосферата се изразява като Формула на Ламберт :

I i = I 0 p m , където

I i - радиация, достигаща земната повърхност,

I 0 - слънчева константа,

p е коефициентът на прозрачност,

m е броят на оптичните маси.

Слънчева радиация близо до земната повърхност.Количеството лъчиста енергия на единица земна повърхност зависи преди всичко от ъгъла на падане на слънчевите лъчи. На равни площина екватора, на средни и високи географски ширини, има различни количества радиация.

Слънчевата инсолация (осветление) е силно отслабена облачност. Голямата облачност на екваториалните и умерените ширини и ниската облачност на тропичните ширини внасят значителни корекции в зоналното разпределение на лъчистата енергия на Слънцето.

Разпределението на слънчевата топлина върху земната повърхност е изобразено на карти на общата слънчева радиация. Както показват тези карти, най-голямото числослънчева топлина - от 7530 до 9200 MJ / m 2 (180-220 kcal / cm 2) получават тропическите ширини. Екваториалните ширини, поради високата облачност, получават малко по-малко топлина: 4185 - 5860 MJ / m 2 (100-140 kcal / cm 2).

От тропическите до умерените ширини радиацията намалява. На островите на Арктика той е не повече от 2510 MJ/m 2 (60 kcal/cm 2) годишно. Разпределението на радиацията по земната повърхност има зонално-регионален характер. Всяка зона е разделена на отделни области (региони), донякъде различни една от друга.

сезонни колебанияобща радиация.

В екваториалните и тропическите ширини височината на Слънцето и ъгълът на падане на слънчевите лъчи варират леко през месеците. Общата радиация през всички месеци се характеризира с големи стойности, сезонна промянатоплинните условия или липсват, или са много малки. В екваториалния пояс са слабо очертани два максимума, съответстващи на зенитното положение на Слънцето.

AT умерен пояс в годишния ход на радиацията е рязко изразен летният максимум, при който месечната стойност на общата радиация е не по-малка от тропичната. Номер топли месецинамалява с географската ширина.

В полярните районирадиационният режим се променя драстично. Тук, в зависимост от географската ширина, от няколко дни до няколко месеца спира не само отоплението, но и осветлението. През лятото осветеността тук е непрекъсната, което значително увеличава количеството на месечната радиация.

Усвояване на радиация от земната повърхност. Албедо. Общата радиация, достигаща до земната повърхност, се абсорбира частично от почвата и водните тела и се превръща в топлина. В океаните и моретата общата радиация се изразходва за изпаряване. Част от общата радиация се отразява в атмосферата ( отразена радиация).

Всички видове слънчеви лъчи достигат до земната повърхност по три начина – под формата на пряка, отразена и дифузна слънчева радиация.
пряка слънчева радиацияса лъчи, идващи директно от слънцето. Неговата интензивност (ефективност) зависи от височината на слънцето над хоризонта: максимумът се наблюдава на обяд, а минимумът - сутрин и вечер; от времето на годината: максимум - през лятото, минимум - през зимата; от височината на терена над морското равнище (по-високо в планините, отколкото в равнината); върху състоянието на атмосферата (замърсяването на въздуха го намалява). Спектърът на слънчевата радиация зависи и от височината на слънцето над хоризонта (колкото по-ниско е слънцето над хоризонта, толкова по-малко ултравиолетови лъчи).
отразена слънчева радиациядали слънчевите лъчи се отразяват от земята или водна повърхност. Тя изразява себе си процентотразените лъчи към общия им поток се нарича албедо. Стойността на албедото зависи от естеството на отразяващите повърхности. При организиране и провеждане на слънчеви бани е необходимо да се знае и вземе под внимание албедото на повърхностите, върху които се извършват слънчеви бани. слънчеви бани. Някои от тях се характеризират със селективна отражателна способност. Снегът напълно отразява инфрачервени лъчии ултравиолетовото в по-малка степен.

разсеяна слънчева радиацияобразувани в резултат на разсейването на слънчевата светлина в атмосферата. Молекулите на въздуха и суспендираните в него частици (най-малките капчици вода, ледени кристали и др.), Наречени аерозоли, отразяват част от лъчите. В резултат на многократни отражения някои от тях все пак достигат до земната повърхност; Това са разпръснати лъчи на слънцето. Разсейват се предимно ултравиолетови, виолетови и сини лъчи, което определя синия цвят на небето при ясно време. Делът на разсеяните лъчи е голям във високите географски ширини (в северните райони). Там слънцето е ниско над хоризонта и затова пътят на лъчите до земната повърхност е по-дълъг. На дълъг пътлъчите срещат повече препятствия и в Повече ▼разсейвам се.

(http://new-med-blog.livejournal.com/204

Обща слънчева радиация- цялата пряка и дифузна слънчева радиация, навлизаща в земната повърхност. Общата слънчева радиация се характеризира с интензитет. При безоблачно небе общата слънчева радиация е максимална стойностоколо обяд, а през годината – през лятото.

Радиационен баланс
Радиационният баланс на земната повърхност е разликата между общата слънчева радиация, погълната от земната повърхност, и нейното ефективно излъчване. За земната повърхност
- постъпващата част е погълнатата пряка и разсеяна слънчева радиация, както и погълнатата насрещна радиация на атмосферата;
- разходната част се състои от топлинни загуби от собственото излъчване на земната повърхност.

Радиационният баланс може да бъде положителен(денем, лято) и отрицателен(през нощта, през зимата); измерено в kW/кв.м/мин.
Радиационен баланс на земната повърхност - съществен компоненттоплинен баланс на земната повърхност; един от основните климатообразуващи фактори.

Топлинен баланс на земната повърхност- алгебрична сумавсички видове входяща и отвеждаща топлина на повърхността на сушата и океана. Същността на топлинния баланс и неговите енергийно нивоопределят характеристиките и интензивността на повечето екзогенни процеси. Основните компоненти на топлинния баланс на океана са:
- радиационен баланс;
- разход на топлина за изпарение;
- турбулентен топлообмен между океанската повърхност и атмосферата;
- вертикален турбулентен топлообмен на повърхността на океана с подлежащите слоеве; и
- хоризонтална океанска адвекция.

(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)tux yo)

Измерване на слънчевата радиация.

За измерване на слънчевата радиация се използват актинометри и пирхелиометри. Интензитетът на слънчевата радиация обикновено се измерва чрез топлинния й ефект и се изразява в калории на единица повърхност за единица време.

(http://www.ecosystema.ru/07referats/slo vgeo/967.htm)

Измерването на интензитета на слънчевата радиация се извършва от пиранометър Янишевски в комплект с галванометър или потенциометър.

При измерване на общата слънчева радиация, пиранометърът се монтира без сенчест екран, а при измерване на разсеяна радиация - със сенчест екран. Пряката слънчева радиация се изчислява като разликата между общата и разсеяната радиация.

При определяне на интензивността на падащата слънчева радиация върху оградата, пиранометърът се монтира върху нея, така че възприеманата повърхност на устройството да е строго успоредна на повърхността на оградата. При липса на автоматично регистриране на радиацията, измерванията трябва да се правят след 30 минути между изгрев и залез.

Радиацията, падаща върху повърхността на оградата, не се абсорбира напълно. В зависимост от текстурата и цвета на оградата, някои от лъчите се отразяват. Съотношението на отразената радиация към падащата радиация, изразено в проценти, се нарича повърхностно албедои измерени от П.К. Калитина в комплект с галванометър или потенциометър.

За по-голяма точност наблюденията трябва да се извършват при ясно небе и при интензивно слънчево облъчване на оградата.

(http://www.constructioncheck.ru/default.a spx?textpage=5)