Sunčevo zračenje direktno difuzno ukupno. Sunčevo zračenje

Neophodni instrumenti i pribor: M-3 termoelektrični aktinometar, M-80M univerzalni piranometar, putujući albedometar, M-10M termoelektrični balans metar, univerzalni heliograf model GU-1, svjetlomjer Yu-16.

Glavni izvor energije koja dolazi na Zemlju je energija zračenja koja dolazi sa Sunca. Tok elektromagnetnih talasa koje emituje Sunce naziva se sunčevo zračenje. Ovo zračenje je praktično jedini izvor energije za sve procese koji se odvijaju u atmosferi i na površini zemlje, uključujući sve procese koji se odvijaju u živim organizmima.

Sunčevo zračenje daje biljkama energiju koju koriste u procesu fotosinteze za stvaranje organske materije, utiče na procese rasta i razvoja, položaj i strukturu listova, trajanje vegetacije itd. Kvantitativno, sunčevo zračenje se može okarakterisati fluks zračenja .

Protok zračenja - ovaj broj energija zračenja, koji dolazi u jedinici vremena po jedinici površine.

U SI sistemu jedinica, fluks zračenja se mjeri u vatima po 1m 2 (W / m 2) ili kilovatima po 1m 2 (kW / m 2). Ranije se mjerilo u kalorijama po 1 cm 2 u minuti (cal / (cm 2 min)).

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

Gustoća toka sunčevog zračenja na gornjoj granici atmosfere na prosječnoj udaljenosti od Zemlje do Sunca naziva se solarna konstanta S 0. By međunarodni sporazum 1981 S 0 \u003d 1,37 kW / m 2 (1,96 1cal / (cm 2 min)).

Ako Sunce nije u zenitu, tada će količina sunčeve energije koja pada na horizontalnu površinu biti manja nego na površinu koja se nalazi okomito na sunčeve zrake. Ovaj broj ovisi o kutu upada zraka na horizontalnu površinu. Za određivanje količine topline koju primi horizontalna površina u minuti, formula je:

S' = S sin h ©

gdje je S′ količina topline koju u minuti primi horizontalna površina; S je količina topline koju primi površina okomita na gredu; h© - ugao koji formira sunčev snop sa horizontalnom površinom (ugao h naziva se visina sunca).

Prolazeći kroz Zemljinu atmosferu, sunčevo zračenje se slabi zbog apsorpcije i raspršenja atmosferskim plinovima i aerosolima. Slabljenje toka sunčevog zračenja zavisi od dužine putanje koju snop pređe u atmosferi i od prozirnosti atmosfere duž te putanje. Dužina putanje zraka u atmosferi zavisi od visine sunca. Na položaju sunca u zenitu, sunčeve zrake putuju najkraćim putem. U ovom slučaju, masa atmosfere koju prolaze sunčevi zraci, tj. masa vertikalnog stupa zraka sa osnovom od 1 cm 2 uzima se kao jedna konvencionalna jedinica (m = 1). Kako se sunce spušta prema horizontu, putanja zraka u atmosferi se povećava, a samim tim i broj prohodne mase(m > 1). Kada je sunce blizu horizonta, zraci putuju najdužim putem kroz atmosferu. Proračuni pokazuju da je m 34,4 puta veći nego kada je Sunce u zenitu. Slabljenje protoka direktnog sunčevog zračenja u atmosferi opisano je Bouguerovom formulom. omjer transparentnosti str pokazuje koliki dio sunčevog zračenja koji ulazi u gornju granicu atmosfere dospijeva na površinu zemlje pri m = 1.

S m = S 0 pm ,

gdje je S m tok direktnog sunčevog zračenja koje stiže do Zemlje; S 0 je solarna konstanta; p- koeficijent transparentnosti; m je masa atmosfere.

Koeficijent prozirnosti ovisi o sadržaju vodene pare i aerosola u atmosferi: što ih je više, to je manji koeficijent transparentnosti za isti broj prohodnih masa. Koeficijent transparentnosti kreće se od 0,60 do 0,85.

Vrste sunčevog zračenja

direktno sunčevo zračenje(S′) je zračenje koje dolazi na površinu zemlje direktno sa Sunca u obliku snopa paralelnih zraka.

Direktno sunčevo zračenje zavisi od visine Sunca iznad horizonta, providnosti vazduha, oblačnosti, visine mesta iznad nivoa mora i udaljenosti između Zemlje i Sunca.

rasejanog sunčevog zračenja(D) – dio raspršenog zračenja zemljina atmosfera i oblaci i dolaze na površinu zemlje sa svoda nebeskog. Intenzitet rasejanog zračenja zavisi od visine sunca iznad horizonta, oblačnosti, providnosti vazduha, nadmorske visine, snežnog pokrivača. Oblačnost i snježni pokrivač imaju veoma veliki uticaj na difuzno zračenje, koje zbog raspršivanja i refleksije direktnog i difuznog zračenja koje pada na njih i njihovog ponovnog raspršivanja u atmosferi, može višestruko povećati tok difuznog zračenja.

Raspršeno zračenje značajno nadopunjuje direktno sunčevo zračenje i značajno povećava protok sunčeve energije do površine zemlje.

Ukupno zračenje(Q) je zbir direktnih i difuznih tokova zračenja koji dolaze na horizontalnu površinu:

Prije izlaska sunca, poslijepodne i poslije zalaska sunca, uz kontinuiranu oblačnost, ukupna radijacija u potpunosti stiže do Zemlje, a na malim visinama Sunca uglavnom se sastoji od raspršenog zračenja. Na nebu bez oblaka ili malo oblačnog, s povećanjem visine Sunca, udio direktnog zračenja u ukupnom sastavu brzo raste i danju tok višestruko premašuje fluks difuznog zračenja.

Većina toka totalno zračenje ulazeći na površinu zemlje, apsorbira ga gornji sloj tla, vode i vegetacije. U ovom slučaju, energija zračenja se pretvara u toplinu, zagrijavajući apsorbirajuće slojeve. Ostatak ukupnog toka zračenja reflektuje se od površine zemlje, formirajući se reflektovanog zračenja(R). Gotovo cijeli tok reflektiranog zračenja prolazi kroz atmosferu i odlazi u svjetski prostor, međutim dio se raspršuje u atmosferi i djelimično se vraća na površinu zemlje, pojačavajući raspršeno zračenje, a time i ukupnu radijaciju.

Reflektivnost različitih površina naziva se albedo. To je omjer reflektiranog toka zračenja i cjelokupnog ukupnog toka zračenja koji pada na datu površinu:

Albedo se izražava u dijelovima jedinice ili u postocima. Dakle, zemljina površina reflektuje deo ukupnog toka zračenja jednak QA, te se apsorbuje i pretvara u toplotu - Q(1-A). Posljednja vrijednost se poziva apsorbovano zračenje.

Albedo različitih kopnenih površina ovisi uglavnom o boji i hrapavosti ovih površina. Tamne i hrapave površine imaju niži albedo od svijetlih i glatkih. Albedo tla opada s povećanjem vlage, jer njihova boja postaje tamnija. Vrijednosti albeda za neke prirodne površine date su u tabeli 1.

Tabela 1 - Albedo različitih prirodnih površina

Reflektivnost gornje površine oblaka je vrlo visoka, posebno kada je njihova snaga velika. U prosjeku, albedo oblaka je oko 50-60%, u pojedinačni slučajevi- više od 80-85%.

fotosintetski aktivno zračenje(PAR) - dio ukupnog fluksa zračenja koji se može koristiti zelene biljke tokom fotosinteze. PAR fluks se može izračunati pomoću formule:

PAR = 0,43S′ + 0,57D,

gdje je S' - direktno sunčevo zračenje koje dolazi na horizontalnu površinu; D - rasejano sunčevo zračenje.

PAR tok pada na list, uglavnom apsorbirani njome, mnogo manje frakcije ovog fluksa se odbijaju od površine i prolaze kroz ploču. Listovi većine vrsta drveća apsorbiraju oko 80%, reflektiraju i prenose do 10-12% ukupnog PAR fluksa. Od dijela PAR fluksa koji apsorbira lišće, samo nekoliko posto energije zračenja biljke koriste direktno za fotosintezu i pretvaraju se u kemijsku energiju. organska materija sintetizirani listovima. Ostatak, više od 95% energije zračenja, pretvara se u toplinu i troši se uglavnom na transpiraciju, zagrijavanje samog lišća i njihovu razmjenu topline s okolnim zrakom.

Dugotalasno zračenje Zemlje i atmosfere.

Radijacijska ravnoteža zemljine površine

Većinu sunčeve energije koja ulazi u Zemlju apsorbira njena površina i atmosfera, dio se emituje. Radijacija sa zemljine površine se javlja 24 sata dnevno.

Deo zraka koje emituje zemljina površina atmosfera apsorbuje i tako doprinosi zagrevanju atmosfere. Atmosfera, zauzvrat, šalje zrake nazad na površinu zemlje, kao i u svemir. Ovo svojstvo atmosfere da skladišti toplotu koju zrači Zemljina površina naziva se efekat staklenika. Razlika između dolaska topline u obliku protuzračenja atmosfere i njene potrošnje u obliku zračenja iz aktivnog sloja naziva se efektivno zračenje aktivni sloj. Efikasno zračenje je posebno veliko noću, kada gubitak toplote sa zemljine površine znatno premašuje priliv toplote koju zrači atmosfera. Danju, kada se atmosferskom zračenju doda ukupno sunčevo zračenje, dobija se višak toplote koja se koristi za zagrijavanje tla i zraka, isparavanje vode itd.

Razlika između apsorbovanog ukupnog zračenja i efektivnog zračenja aktivnog sloja naziva se bilans zračenja aktivni sloj.

Dolazni dio radijacijskog bilansa čine direktno i difuzno sunčevo zračenje, kao i protuzračenje atmosfere. Rashodni dio se sastoji od reflektovanog sunčevog zračenja i dugovalnog zračenja zemljine površine.

Radijacijski bilans je stvarni dolazak energije zračenja na površinu Zemlje, koja određuje da li će se ona zagrijati ili ohladiti.

Ako je prihod energije zračenja veći od njene potrošnje, tada je bilans zračenja pozitivan i površina se zagrijava. Ako je prihod manji od potrošnje, tada je saldo negativan i površina se hladi. Radijacijska ravnoteža zemljine površine jedan je od glavnih faktora koji formiraju klimu. Zavisi od visine Sunca, trajanja sijanja sunca, prirode i stanja zemljine površine, oblačnosti atmosfere, sadržaja vodene pare u njoj, prisustva oblaka itd.

Instrumenti za mjerenje sunčevog zračenja

Termoelektrični aktinometar M-3(Sl. 3) je dizajniran za mjerenje intenziteta direktnog sunčevog zračenja na površini okomitoj na sunčeve zrake.

Prijemnik aktinometra je termopil od naizmjeničnih ploča manganina i konstantana, napravljen u obliku zvjezdice. Unutrašnji spojevi termoelementa su zalijepljeni na disk od srebrne folije kroz izolacijsku brtvu; strana diska okrenuta prema suncu je zacrnjena. Vanjski spojevi su zalijepljeni na masivni bakarni prsten kroz izolacionu brtvu. Zaštićen je od zagrijavanja zračenjem hromiranim poklopcem. Termoelement se nalazi na dnu metalne cevi, koja je tokom merenja usmerena ka suncu. Unutrašnja površina Cev je zacrnjena, a 7 dijafragmi (prstenastih konstrikcija) je raspoređeno u cijevi kako bi se spriječilo raspršeno zračenje da dopre do prijemnika aktinometra.

Za posmatranja, strelica na dnu instrumenta 11 (Sl. 2) su orijentisane na sever i da bi se olakšalo praćenje sunca, aktinometar je instaliran prema geografskoj širini posmatračkog mesta (po sektorima 9 i rizik na vrhu postolja instrumenta 10 ). Nišanjenje prema suncu se vrši pomoću šrafa 3 i ručke 6 nalazi se na vrhu instrumenta. Vijak vam omogućava da cijev okrenete u okomitoj ravnini, kada se ručka okreće, cijev se drži iza sunca. Za precizno nišanjenje prema Suncu, napravljena je mala rupa na vanjskoj dijafragmi. Nasuprot ove rupe na dnu instrumenta nalazi se bijeli ekran. 5 . At ispravna instalacija uređaja, zrak sunčeve svjetlosti koji prodire kroz ovu rupu trebao bi dati svijetlu tačku (zeko) u sredini ekrana.

Rice. 3 Termoelektrični aktinometar M-3: 1 – poklopac; 2, 3 - vijci; 4 - osovina; 5 - ekran; 6 - ručka; 7 - cijev; 8 - osovina; 9 - sektor geografskih širina; 10 - stalak; 11 - baza.

Piranometar univerzalni M-80M(Sl. 4) je dizajniran za mjerenje ukupnog (Q) i difuznog (D) zračenja. Poznavajući ih, može se izračunati intenzitet direktnog sunčevog zračenja na horizontalnu površinu S′. Piranometar M-80M ima uređaj za naginjanje stalka instrumenta sa prijemnikom nadole, koji omogućava merenje intenziteta reflektovanog zračenja i određivanje albeda donje površine.

Piranometarski prijemnik 1 je termoelektrična baterija raspoređena u obliku kvadrata. Njegova prijemna površina je obojena crno-bijelo u obliku šahovske ploče. Polovina spojeva termoelementa je ispod bijelih ćelija, a druga polovina ispod crnih ćelija. Gornji dio prijemnika je prekriven poluloptastim staklom kako bi se zaštitio od vjetra i padavina. Za mjerenje intenziteta raspršenog zračenja prijemnik je zasjenjen posebnim ekranom 3 . Tokom mjerenja, prijemnik uređaja je postavljen strogo horizontalno; za to je piranometar opremljen okruglim nivoom 7 i zavrtnje za podešavanje 4. Na dnu prijemnika nalazi se sušilica za staklo napunjena supstancom koja upija vodu, koja sprječava kondenzaciju vlage na prijemniku i staklu. Kada se ne koristi, prijemnik piranometra je zatvoren metalnim poklopcem.

Rice. 4 Univerzalni piranometar M–80M: 1 – glava piranometra; 2 - opruga za zadržavanje; 3 – šarka za senčenje; 4 - vijak za podešavanje; 5 - baza; 6 – preklopna šarka stativa; 7 - nivo; 8 - vijak; 9 - stalak sa sušilicom iznutra; 10 – prijemna površina termoelementa.

Kamping albedometar(Sl. 5) je dizajniran za mjerenje intenziteta ukupnog, raspršenog i reflektirajućeg zračenja u polju. Prijemnik je glava piranometra 1 montiran na samobalansirajući kardan 3 . Ova suspenzija vam omogućava da instalirate uređaj u dva položaja - sa prijemnikom gore i dole, a horizontalnost prijemnika je automatski osigurana. Kada se prijemna površina uređaja postavi prema gore, određuje se ukupno zračenje Q. Zatim se za mjerenje reflektovanog zračenja R ručica albedometra okreće za 180 0 . Znajući ove vrijednosti, možete odrediti albedo.

Termoelektrični mjerač ravnoteže M-10M(Sl. 6) je dizajniran za mjerenje ukupne radijacijske ravnoteže donje površine. Prijemnik balansnog mjerača je termoelement kvadratnog oblika koji se sastoji od mnogih bakrenih šipki 5 omotano konstantan trakom 10 . Polovina svakog zavrtnja za traku je galvanizovana posrebrena, početak i kraj srebrnog sloja 9 su termoparovi. Polovina spojeva je zalijepljena na vrh, druga polovina - na donje prihvatne površine, koje se koriste kao bakrene ploče 2 ofarbano u crno. Prijemnik balansnog mjerača smješten je u okrugli metalni okvir 1 . Prilikom mjerenja, nalazi se strogo horizontalno pomoću posebnog nivoa zakrpa. Da biste to učinili, prijemnik mjerača ravnoteže postavljen je na kuglični zglob. 15 . Da bi se povećala tačnost mjerenja, prijemnik balansnog mjerača može se zaštititi od direktnog sunčevog zračenja okruglim ekranom 12 . Intenzitet direktnog sunčevog zračenja se u ovom slučaju mjeri aktinometrom ili piranometrom.

Rice. 5 Putni albedometar: 1 – glava piranometra; 2 - cijev; 3 - kardanska suspenzija; 4 - ručka

Rice. 6 Termoelektrični balans mjerač M-10M: a) – šematski poprečni presjek: b) – odvojeni termoelement; u) - izgled; 1 - okvir prijemnika; 2 - prijemna ploča; 3, 4 - spojevi; 5 - bakrena šipka; 6, 7 - izolacija; 8 – termoelement; 9 - srebrni sloj; 10 - konstantan traka; 11 - ručka; 12 - sjenilo; 13, 15 - šarke; 14 - šipka; 16 - vijak; 17 - poklopac

Instrumenti za mjerenje trajanja solarne energije

sjaj i osvjetljenje

Trajanje sunčeve svjetlosti je vrijeme tokom kojeg je direktno sunčevo zračenje jednako ili veće od 0,1 kW/m 2 . Izraženo u satima dnevno.

Metoda za određivanje trajanja sunčeve svjetlosti zasniva se na snimanju vremena tokom kojeg je intenzitet direktnog sunčevog zračenja dovoljan da progori na posebnoj traci pričvršćenoj u optički fokus sfernog staklenog sočiva, a iznosi najmanje 0,1 kW/m 2.

Trajanje sunčeve svjetlosti mjeri se heliografskim uređajem (slika 7).

Heliograf univerzalni model GU-1(Sl. 7). Osnova uređaja je ravna metalna ploča sa dva nosača. 1 . Između stubova na horizontalnoj osi 2 fiksni pokretni dio uređaja koji se sastoji od stupa 3 sa limbusom 4 i donji graničnik 7 , spajalice 6 sa šoljicom 5 i vrh stop 15 i staklenu kuglu 8 , što je sferno sočivo. Sektor je fiksiran na jednom kraju horizontalne ose 9 sa skalom geografske širine. Prilikom pomicanja horizontalne ose 2 uređaja od zapada prema istoku i okretanjem gornjeg dijela uređaja oko njega, ose stupa 3 postavljen je paralelno sa osom rotacije Zemlje (osom sveta). Za fiksiranje postavljenog ugla nagiba ose stuba koristi se vijak. 11 .

Gornji dio uređaj se može rotirati oko ose stuba 3 i biti fiksiran u četiri određena položaja. Za to se koristi posebna igla. 12 , koji se ubacuje kroz rupu udova 4 u jednu od četiri rupe na disku 13 fiksiran na osi 2 . Slučajnost rupa udova 4 i disk 13 određena podudarnošću oznaka A, B, C i D na ekstremitetu 4 sa indeksom 14 na disku.

Rice. 7 Heliograf univerzalni model GU-1.

1 - stalak; 2 - horizontalna osa; 3 - stupac; 4 - limbus; 5 - šolja; 6 - nosač; 7 - naglasak; 8 - staklena kugla; 9 - sektor; 10 - indikator geografske širine; 11 - vijak za fiksiranje ugla nagiba ose; 12 - pin; 13 - disk; 14 - indeks na disku; 15 - gornji graničnik.

Na meteorološkom lokalitetu heliograf se postavlja na betonski ili drveni stub visine 2 m, na čiji je gornji dio pričvršćena platforma od dasaka debljine najmanje 50 mm, tako da u bilo kojem položaju Sunca u odnosu na strane horizonta, pojedinačne zgrade, drveće i slučajni objekti ga ne zaklanjaju. Postavljen je striktno horizontalno i orijentisan je duž geografskog meridijana i geografske širine meteorološke stanice; osa heliografa mora biti striktno paralelna osi svijeta.

Heliografsku kuglu treba održavati čistom, jer prisustvo prašine, tragova padavina, rose, inja, inja i leda na lopti slabi i iskrivljuje opekotinu na heliografskoj traci.

U zavisnosti od mogućeg trajanja sunčanja, jednodnevno snimanje treba napraviti na jednoj, dvije ili tri trake. Ovisno o godišnjem dobu, treba koristiti ravne ili zakrivljene trake, koje treba položiti u gornji, srednji ili donji žljeb čaše. Trake za oznake u roku od mjesec dana treba odabrati u istoj boji.

Za praktičnost rada sa heliografom, južno od postolja (stupa) sa uređajem postavljene su ljestve s platformom. Merdevine ne bi trebalo da dodiruju stub i treba da budu dovoljno udobne.

Luxmeter Yu-16(Sl. 8) se koristi za mjerenje osvjetljenja proizvedene svjetlošću ili vještački izvori Sveta.

Rice. 8 Luksmetar Yu-16. 1 - fotoćelija; 2 - žica; 3 - metar; 4 - apsorber; 5 - terminali; 6 - prekidač granica merenja; 7 - korektor.

Uređaj se sastoji od selenske fotoćelije 1 povezani žicom 2 sa meračem 3 , i apsorber 4 . Fotoćelija je zatvorena u plastično kućište sa metalnim okvirom, a da bi se granice mjerenja povećale za 100 puta, na kućište se stavlja apsorber od mliječnog stakla. Svetlomjer je magnetoelektrični pokazivački uređaj, montiran u plastično kućište sa prozorčićem za vagu. Korektor se nalazi na dnu kućišta. 7 za postavljanje pokazivača na nulu, u gornjem dijelu - terminali 5 za spajanje žica iz fotoćelije i ručke za prebacivanje granica mjerenja 6 .

Skala mjerača podijeljena je na 50 podjela i ima 3 reda brojeva, odnosno do tri granice mjerenja - do 25, 100 i 500 luksa (lx). Kada se koristi apsorber, granice se povećavaju na 2500, 10000 i 50000 luksa.

Prilikom rada s luxmetrom potrebno je pažljivo pratiti čistoću fotoćelije i apsorbera, ako su prljavi, obrišu se pamučnim štapićem umočenim u alkohol.

Fotoćelija je tokom mjerenja smještena horizontalno. Korektor postavlja iglu merača na nultu podelu. Fotoćelija je pričvršćena na mjerač i mjerenja se vrše nakon 4-5 s. Da biste smanjili preopterećenja, počnite s većom granicom mjerenja, a zatim pređite na donje granice dok se strelica ne nađe u radnom dijelu skale. Očitavanje se uzima u dijelovima skale. Kod malih odstupanja igle, radi poboljšanja tačnosti mjerenja, preporuča se prebaciti mjerač na donju granicu. Da bi se spriječio zamor selenske fotoćelije, svakih 5-10 minuta rada uređaja potrebno je zasjeniti fotoćeliju 3-5 minuta.

Osvetljenost se određuje množenjem očitanja sa vrijednošću podjele skale i faktorom korekcije (za prirodno svjetlo jednaka je 0,8, za žarulje sa žarnom niti -1). Vrijednost podjele skale jednaka je granici mjerenja podijeljenoj sa 50. Kada se koristi jedan ili dva apsorbera, rezultirajuća vrijednost se množi sa 100 ili 10000, respektivno.

1 Upoznajte se sa dizajnom termoelektričnih uređaja (aktinometar, piranometar, albedometar, merač ravnoteže).

2 Upoznajte se s uređajem univerzalnog heliografa, s načinima njegove instalacije u različito doba godine.

3 Upoznajte se sa uređajem luksmetra, izmerite prirodno i veštačko osvetljenje u publici.

Pišite beleške u svesku.

Količina direktnog sunčevog zračenja (S) koja dopire do zemljine površine na nebu bez oblaka ovisi o visini sunca i transparentnosti. Sto za troje geografske zone distribucija mjesečnih suma direktnog zračenja s nebom bez oblaka (moguće sume) data je u obliku prosječnih vrijednosti za centralne mjesece godišnjih doba i godine.

Povećani dolazak direktne radijacije u azijski dio je posljedica veće transparentnosti atmosfere u ovoj regiji. Visoke vrijednosti direktnog zračenja ljeti u sjevernim regijama Rusije objašnjavaju se kombinacijom visoke transparentnosti atmosfere i dugo trajanje dana

Smanjuje dolazak direktnog zračenja i može značajno promijeniti njegov dnevni i godišnji tok. Međutim, u uslovima prosečne naoblake, astronomski faktor je dominantan i stoga se maksimalno direktno zračenje primećuje na najveća nadmorska visina sunce.

U većini kontinentalnih regiona Rusije u proljetno-ljetnim mjesecima, direktno zračenje u predpodnevnim satima je veće nego u popodnevnim satima. Razlog tome je razvoj konvektivne oblačnosti u poslijepodnevnim satima i smanjenje prozirnosti atmosfere u ovo doba dana u odnosu na jutarnje. Zimi je obrnut odnos predpodnevnih i popodnevnih vrijednosti zračenja - predpodnevne vrijednosti direktnog zračenja su manje zbog jutarnje maksimalne naoblake i njenog smanjenja u drugoj polovini dana. Razlika između predpodnevnih i popodnevnih vrijednosti direktnog zračenja može doseći 25-35%.

U godišnjem toku, maksimum direktnog zračenja pada na jun-jul, sa izuzetkom područja Daleki istok, gdje se pomiče u maj, a na jugu Primorja sekundarni maksimum se bilježi u septembru.
Maksimalna mjesečna količina direktnog zračenja na teritoriji Rusije iznosi 45-65% mogućeg pod nebom bez oblaka, a čak i na jugu evropskog dijela dostiže samo 70%. Minimalne vrijednosti se primjećuju u decembru i januaru.

Doprinos direktnog zračenja ukupnom dolasku pod stvarnom oblačnošću dostiže maksimum u ljetnim mjesecima i u prosjeku iznosi 50–60%. Izuzetak je Primorski kraj, gdje najveći doprinos direktnog zračenja pada na jesenje i zimske mjesece.

Raspodjela direktnog zračenja pod prosječnom (stvarnom) oblačnošću na teritoriji Rusije u velikoj mjeri zavisi od . To dovodi do primjetnog kršenja zonske distribucije zračenja u određenim mjesecima. To je posebno vidljivo u proljeće. Dakle, u aprilu postoje dva maksimuma - jedan u južnim regionima

Sunčevo zračenje je zračenje svojstveno svjetlu našeg planetarnog sistema. Sunce je glavna zvijezda oko koje se okreće Zemlja, kao i susjedne planete. Zapravo, ovo je ogromna vruća plinska lopta, koja neprestano emitira energiju koja teče u prostor oko nje. To je ono što zovu radijacija. Smrtonosna, istovremeno je ta energija - jedan od glavnih faktora koji omogućavaju život na našoj planeti. Kao i sve na ovom svijetu, dobrobiti i štete sunčevog zračenja za organski život usko su međusobno povezane.

Opšti pogled

Da biste razumeli šta je sunčevo zračenje, prvo morate razumeti šta je Sunce. Glavni izvor toplote, koji obezbeđuje uslove za organsko postojanje na našoj planeti, u univerzalnim prostorima je samo mala zvezda na galaktičkoj periferiji Mlečnog puta. Ali za zemljane, Sunce je centar mini-univerzuma. Na kraju krajeva, naša planeta se okreće oko ovog gasnog ugruška. Sunce nam daje toplinu i svjetlost, odnosno opskrbljuje oblike energije bez kojih bi naše postojanje bilo nemoguće.

U davna vremena, izvor sunčevog zračenja - Sunce - bilo je božanstvo, predmet vrijedan obožavanja. Sunčeva putanja preko neba ljudima se činila očiglednim dokazom Božje volje. Pokušaji da se udubi u suštinu fenomena, da se objasni šta je ovo svetilo, učinjeni su dugo vremena, a posebno značajan doprinos im je dao Kopernik, koji je formirao ideju heliocentrizma, koja se upadljivo razlikovala od geocentrizam opšteprihvaćen u to doba. Međutim, pouzdano je poznato da su još u davna vremena naučnici više puta razmišljali o tome šta je Sunce, zašto je toliko važno za sve oblike života na našoj planeti, zašto je kretanje ove svjetiljke upravo onakav kakav ga vidimo. .

Napredak tehnologije omogućio je bolje razumijevanje šta je Sunce, koji se procesi odvijaju unutar zvijezde, na njenoj površini. Naučnici su naučili šta je sunčevo zračenje, kako gasni objekat utiče na planete u svojoj zoni uticaja, posebno na klimu Zemlje. Sada čovječanstvo ima dovoljno obimnu bazu znanja da može s povjerenjem reći: bilo je moguće saznati šta je zračenje koje emituje Sunce, kako izmjeriti ovaj energetski tok i kako formulirati karakteristike njegovog djelovanja na različite forme organski život na zemlji.

O terminima

Većina važan korak u savladavanju suštine koncepta je napravljen u prošlom veku. Tada je eminentni astronom A. Eddington formulirao pretpostavku: termonuklearna fuzija se dešava u sunčevim dubinama, što omogućava oslobađanje ogromne količine energije u prostor oko zvijezde. Pokušavajući da se proceni količina sunčevog zračenja, uloženi su napori da se utvrde stvarni parametri životne sredine na zvezdi. Dakle, temperatura jezgra, prema naučnicima, dostiže 15 miliona stepeni. Ovo je dovoljno da se nosi sa međusobnim odbojnim uticajem protona. Sudar jedinica dovodi do stvaranja jezgri helijuma.

Nove informacije privukle su pažnju mnogih istaknutih naučnika, uključujući A. Einsteina. U pokušaju da procijene količinu sunčevog zračenja, naučnici su otkrili da su jezgra helijuma inferiorna po masi u odnosu na ukupnu vrijednost od 4 protona potrebna za formiranje nova struktura. Tako je otkrivena karakteristika reakcija, nazvana "defekt mase". Ali u prirodi ništa ne može nestati bez traga! U pokušaju da pronađu "pobjegle" količine, naučnici su uporedili oporavak energije i specifičnosti promjene mase. Tada je bilo moguće otkriti da razliku emituju gama kvanti.

Ozračeni objekti probijaju se od jezgra naše zvijezde do njene površine kroz brojne plinovite atmosferske slojeve, što dovodi do fragmentacije elemenata i formiranja na njihovoj osnovi elektromagnetno zračenje. Među ostalim vrstama sunčevog zračenja je i svjetlost koju percipira ljudsko oko. Približne procene sugerišu da proces prolaska gama zraka traje oko 10 miliona godina. Još osam minuta - i zračena energija stiže do površine naše planete.

Kako i šta?

Sunčevo zračenje naziva se ukupni kompleks elektromagnetnog zračenja, koji se odlikuje prilično širokim rasponom. To uključuje takozvani solarni vjetar, odnosno tok energije formiran od elektrona, svjetlosnih čestica. Na graničnom sloju atmosfere naše planete konstantno se opaža isti intenzitet sunčevog zračenja. Energija zvijezde je diskretna, njen prijenos se odvija kroz kvante, dok je korpuskularna nijansa toliko beznačajna da se zrake mogu smatrati elektromagnetnim valovima. A njihova distribucija, kako su otkrili fizičari, odvija se ravnomjerno i pravolinijski. Dakle, da bi se opisali sunčevo zračenje, potrebno je odrediti njegovu karakterističnu talasnu dužinu. Na osnovu ovog parametra uobičajeno je razlikovati nekoliko vrsta zračenja:

toplo;
radio talas;
Bijelo svjetlo;
ultraljubičasto;
gama;
rendgenski snimak.

Odnos najboljeg infracrvenog, vidljivog, ultraljubičastog procjenjuje se na sljedeći način: 52%, 43%, 5%.

Za kvantitativnu procjenu zračenja potrebno je izračunati gustoću energetskog fluksa, odnosno količinu energije koja u određenom vremenskom periodu dosegne ograničenu površinu površine.

Istraživanja su pokazala da sunčevo zračenje uglavnom apsorbira planetarna atmosfera. Zbog toga dolazi do zagrijavanja do temperature ugodne za organski život, karakteristične za Zemlju. Postojeća ozonska školjka propušta samo jednu stotinu ultraljubičasto zračenje. Istovremeno, kratke talasne dužine koje su opasne za živa bića su potpuno blokirane. Atmosferski slojevi su u stanju da rasprše skoro trećinu sunčevih zraka, još 20% se apsorbuje. Posljedično, ne više od polovice sve energije dospijeva na površinu planete. Upravo se taj "ostatak" u nauci naziva direktno sunčevo zračenje.

Šta kažete na detaljnije?

Poznato je nekoliko aspekata koji određuju koliko će biti intenzivno direktno zračenje. Najznačajniji su upadni ugao, u zavisnosti od geografske širine (geografske karakteristike terena na globus), godišnje doba koje određuje koliko je određena tačka udaljena od izvora zračenja. Mnogo toga zavisi od karakteristika atmosfere – koliko je zagađena, koliko oblaka ima u datom trenutku. Konačno, značajnu ulogu ima priroda površine na koju zraka pada, odnosno njena sposobnost da reflektira dolazne valove.

Ukupno sunčevo zračenje je vrijednost koja kombinuje raspršene zapremine i direktno zračenje. Parametar koji se koristi za procjenu intenziteta procjenjuje se u kalorijama po jedinici površine. Istovremeno se pamti da se u različito doba dana vrijednosti inherentne radijaciji razlikuju. Osim toga, energija se ne može ravnomjerno rasporediti po površini planete. Što je bliže polu, intenzitet je veći, dok su snježni pokrivači jako reflektirajući, što znači da zrak nema priliku da se zagrije. Dakle, što je dalje od ekvatora, to će biti niži ukupni pokazatelji zračenja sunčevog talasa.

Kako su naučnici uspeli da otkriju, energija sunčevog zračenja ima ozbiljan uticaj na planetarnu klimu, potčinjava vitalnu aktivnost različitih organizama koji postoje na Zemlji. U našoj zemlji, kao i na teritoriji njenih najbližih suseda, kao iu drugim zemljama koje se nalaze na severnoj hemisferi, zimi preovlađujući udeo pripada rasejanoj radijaciji, dok leti dominira direktno zračenje.

infracrveni talasi

Od ukupne količine ukupnog sunčevog zračenja, impresivan postotak pripada infracrvenom spektru, koji ljudsko oko ne percipira. Zbog takvih valova, površina planete se zagrijava, postepeno prenoseći toplinsku energiju vazdušne mase. Ovo pomaže u održavanju ugodne klime, održavanju uslova za postojanje organskog života. Ako nema ozbiljnih kvarova, klima ostaje uslovno nepromijenjena, što znači da sva stvorenja mogu živjeti u svojim uobičajenim uvjetima.

Naša svjetiljka nije jedini izvor talasa infracrveni spektar. Slično zračenje karakteristično je za svaki grijani predmet, uključujući običnu bateriju u ljudskoj kući. Radi se na principu percepcije infracrveno zračenje U funkciji su brojni uređaji koji omogućavaju da se u mraku vide zagrijana tijela, inače neugodni uslovi za oči. Inače, po sličnom principu i oni koji su postali toliko popularni u novije vrijeme kompaktni uređaji za procjenu kroz koje dijelove zgrade nastaju najveći toplinski gubici. Ovi mehanizmi su posebno rasprostranjeni među graditeljima, kao i vlasnicima privatnih kuća, jer pomažu u prepoznavanju kroz koja područja se gubi toplina, organiziraju njihovu zaštitu i sprječavaju nepotrebnu potrošnju energije.

Ne potcenjujte uticaj infracrvenog sunčevog zračenja na ljudsko telo samo zato što naše oči ne mogu da primete takve talase. Konkretno, zračenje se aktivno koristi u medicini, jer omogućava povećanje koncentracije leukocita cirkulatorni sistem, kao i normalizirati protok krvi povećanjem lumena krvnih žila. Uređaji bazirani na IR spektru koriste se kao profilaktička sredstva protiv kožnih patologija, terapijski kod upalnih procesa u akutnom i kroničnom obliku. Većina moderne droge pomažu u rješavanju koloidnih ožiljaka i trofičnih rana.

Zanimljivo je

Na osnovu proučavanja faktora sunčevog zračenja, bilo je moguće stvoriti zaista jedinstvene uređaje nazvane termografi. Omogućuju pravovremeno otkrivanje raznih bolesti koje nisu dostupne za otkrivanje na druge načine. Ovako možete pronaći rak ili krvni ugrušak. IR u određenoj mjeri štiti od ultraljubičastog zračenja, opasnog za organski život, što je omogućilo korištenje valova ovog spektra za obnavljanje zdravlja astronauta koji su dugo bili u svemiru.

Priroda oko nas i dan-danas je tajanstvena, to se odnosi i na zračenje različitih talasnih dužina. Konkretno, infracrveno svjetlo još uvijek nije u potpunosti istraženo. Naučnici to znaju pogrešna primjena može naštetiti zdravlju. Dakle, neprihvatljivo je koristiti opremu koja stvara takvo svjetlo za liječenje gnojnih upaljenih područja, krvarenja i malignih neoplazmi. Infracrveni spektar je kontraindiciran za osobe koje pate od poremećenog funkcionisanja srca, krvnih sudova, uključujući i one koji se nalaze u mozgu.

vidljivo svetlo

Jedan od elemenata ukupnog sunčevog zračenja je svjetlost vidljiva ljudskom oku. Talasni snopovi se šire u ravnim linijama, tako da nema superpozicije jedan na drugom. Svojevremeno je to postalo tema velikog broja naučnih radova: naučnici su krenuli da shvate zašto je toliko nijansi oko nas. Pokazalo se da ključni parametri svjetlosti igraju ulogu:

refrakcija;
refleksija;
apsorpcija.

Kako su naučnici otkrili, objekti ne mogu sami biti izvori vidljive svjetlosti, ali mogu apsorbirati zračenje i reflektirati ga. Uglovi refleksije, frekvencija talasa variraju. Tokom stoljeća, ljudska sposobnost vida se postepeno poboljšavala, ali određena ograničenja nastaju zbog biološke strukture oka: mrežnica je takva da može percipirati samo određene zrake reflektiranih svjetlosnih valova. Ovo zračenje je mali jaz između ultraljubičastih i infracrvenih talasa.

Brojne radoznale i misteriozne svjetlosne karakteristike ne samo da su postale tema mnogih radova, već su bile osnova za rađanje nove fizičke discipline. Istovremeno su se pojavile nenaučne prakse, teorije, čiji pristaše vjeruju da boja može utjecati na fizičko stanje osobe, psihu. Na osnovu takvih pretpostavki, ljudi se okružuju predmetima koji im najviše prijaju, čineći svakodnevni život ugodnijim.

Ultraviolet

Jednako važan aspekt ukupnog sunčevog zračenja je ultraljubičasta studija, formirana od talasa velike, srednje i male dužine. Oni se međusobno razlikuju i po fizičkim parametrima i po posebnostima njihovog utjecaja na oblike organskog života. Duge ultraljubičaste talasne dužine, na primer, in atmosferskih slojeva uglavnom rasuti, a samo mali postotak dopire do površine zemlje. Što je valna dužina kraća, takvo zračenje dublje može prodrijeti u ljudsku (i ne samo) kožu.

S jedne strane, ultraljubičasto zračenje je opasno, ali bez njega je nemoguće postojanje raznolikog organskog života. Takvo zračenje je odgovorno za stvaranje kalciferola u tijelu, a ovaj element je neophodan za izgradnju koštanog tkiva. UV spektar je moćna prevencija rahitisa, osteohondroze, što je posebno važno kod djetinjstvo. Osim toga, takvo zračenje:

normalizira metabolizam;
aktivira proizvodnju esencijalnih enzima;
pojačava regenerativne procese;
stimuliše protok krvi;
širi krvni sudovi;
stimuliše imuni sistem;
dovodi do stvaranja endorfina, što znači da se smanjuje nervozna prenadraženost.

ali s druge strane

Gore je navedeno da je ukupno sunčevo zračenje količina zračenja koja je stigla do površine planete i raspršena u atmosferi. Shodno tome, element ovog volumena je ultraljubičasta zraka svih dužina. Mora se imati na umu da ovaj faktor ima i pozitivne i negativne strane uticaj na organski život. Sunčanje, iako je često korisno, može biti opasno po zdravlje. Predugo izlaganje direktnoj sunčevoj svjetlosti, posebno u uvjetima pojačane aktivnosti svjetiljke, štetno je i opasno. Dugotrajni efekti na organizam, kao i previsoka aktivnost zračenja, uzrokuju:

opekotine, crvenilo;
edem;
hiperemija;
toplota;
mučnina;
povraćanje.

Dugotrajno ultraljubičasto zračenje izaziva poremećaj apetita, funkcionisanje centralnog nervnog sistema i imunološkog sistema. Takođe, počinje da me boli glava. Opisani znaci - klasične manifestacije sunčanica. Sama osoba ne može uvijek shvatiti šta se dešava - stanje se postepeno pogoršava. Ako se primijeti da je nekome u blizini pozlilo, treba pružiti prvu pomoć. Shema je sljedeća:

pomažu da se iz direktne svjetlosti premjestite na hladno zasjenjeno mjesto;
stavite pacijenta na leđa tako da noge budu više od glave (to će pomoći normalizaciji protoka krvi);
ohladite vrat i lice vodom, a na čelo stavite hladan oblog;
otkopčajte kravatu, pojas, skinite usku odjeću;
pola sata nakon napada dajte piti hladnu vodu (malu količinu).

Ako je žrtva izgubila svijest, važno je odmah potražiti pomoć ljekara. Tim hitne pomoći će osobu premjestiti na sigurno mjesto i dati joj injekciju glukoze ili vitamina C. Lijek se ubrizgava u venu.

Kako se pravilno sunčati?

Kako ne biste iz iskustva naučili koliko može biti neugodna prekomjerna količina sunčevog zračenja primljenog tokom sunčanja, važno je pridržavati se pravila bezbednog provođenja vremena na suncu. Ultraljubičasto zračenje pokreće proizvodnju melanina, hormona koji pomaže koži da se zaštiti od negativnih utjecaja valova. Pod uticajem ove supstance koža postaje tamnija, a nijansa se pretvara u bronzanu. Do danas ne jenjavaju sporovi o tome koliko je to korisno i štetno za osobu.

S jedne strane, opekotine od sunca su pokušaj organizma da se zaštiti od prekomjernog izlaganja zračenju. To povećava vjerojatnost nastanka malignih neoplazmi. S druge strane, preplanulost se smatra modernim i lijepim. Kako biste rizike za sebe sveli na najmanju moguću mjeru, razumno je prije početka procedura na plaži analizirati koliko je opasna količina sunčevog zračenja primljenog tokom sunčanja, kako minimizirati rizike za sebe. Da bi iskustvo bilo što ugodnije, sunčači bi trebali:

piti puno vode;
koristiti proizvode za zaštitu kože;
sunčati se uveče ili ujutro;
ne provodite više od sat vremena pod direktnim zracima sunca;
ne piti alkohol;
uvrstite na jelovnik namirnice bogate selenom, tokoferolom, tirozinom. Ne zaboravite na beta-karoten.

Vrijednost sunčevog zračenja za ljudsko tijelo je izuzetno velika, ne treba zanemariti i pozitivne i negativne aspekte. To treba shvatiti različiti ljudi biohemijske reakcije se javljaju sa individualnim karakteristikama, pa za nekoga čak i pola sata sunčanja može biti opasno. Razumno je prije sezone na plaži konzultirati liječnika, procijeniti tip i stanje kože. To će pomoći u sprečavanju štete po zdravlje.

Ako je moguće, opekotine od sunca treba izbegavati u starijoj dobi, tokom perioda rađanja bebe. Nije kompatibilno sa sunčanje karcinoma, mentalnih poremećaja, kožnih patologija i zatajenja srca.

Ukupno zračenje: gdje je manjak?

Prilično zanimljiv za razmatranje je proces distribucije sunčevog zračenja. Kao što je gore spomenuto, samo oko polovina svih valova može doći do površine planete. Gdje nestaju ostali? Različiti slojevi atmosfere i mikroskopske čestice od kojih se formiraju igraju svoju ulogu. Impresivan dio, kako je naznačeno, apsorbira ozonski omotač - to su svi valovi čija je dužina manja od 0,36 mikrona. Dodatno, ozon je u stanju da apsorbuje neke vrste talasa iz spektra vidljivog ljudskom oku, odnosno intervala od 0,44-1,18 mikrona.

Ultraljubičasto zračenje u određenoj mjeri apsorbira sloj kisika. Ovo je karakteristično za zračenje talasne dužine od 0,13-0,24 mikrona. Ugljični dioksid, vodena para mogu apsorbirati mali postotak infracrvenog spektra. Atmosferski aerosol apsorbira dio (IR spektar) ukupne količine sunčevog zračenja.

Talasi iz kratke kategorije su raspršeni u atmosferi zbog prisustva mikroskopskih nehomogenih čestica, aerosola i oblaka ovdje. Nehomogeni elementi, čestice čije su dimenzije inferiorne u odnosu na talasnu dužinu, izazivaju molekularno rasipanje, a za veće je karakteristična pojava koju opisuje indikatriksa, odnosno aerosol.

Ostatak sunčeve radijacije stiže do površine Zemlje. Kombinira direktno zračenje, difuzno.

Ukupno zračenje: važni aspekti

Ukupna vrijednost je količina sunčevog zračenja primljenog na teritoriju, kao i apsorbiranog u atmosferi. Ako na nebu nema oblaka, ukupna količina zračenja zavisi od geografske širine područja, nadmorske visine nebeskog tijela, vrste zemljine površine u ovoj oblasti i nivoa prozirnosti zraka. Što je više čestica aerosola raspršeno u atmosferi, to je niže direktno zračenje, ali se udio raspršenog zračenja povećava. Normalno, u odsustvu zamućenosti u ukupnom zračenju, difuzno je jedna četvrtina.

Naša zemlja spada u sjeverne, pa je veći dio godine u južnim krajevima radijacija znatno veća nego u sjevernim. To je zbog položaja zvijezde na nebu. Ali kratak vremenski period maj-juli je jedinstven period, kada je čak i na severu ukupna radijacija prilično impresivna, pošto je sunce visoko na nebu, a trajanje dnevnim satima više nego u drugim mjesecima u godini. Istovremeno, u prosjeku u azijskoj polovini zemlje, u nedostatku oblaka, ukupna radijacija je značajnija nego na zapadu. Max Strength talasno zračenje se primećuje u podne, a godišnji maksimum se javlja u junu, kada je sunce najviše na nebu.

Ukupno sunčevo zračenje je količina sunčeve energije koja stiže do naše planete. Istovremeno, treba imati na umu da različiti atmosferski faktori dovode do toga da je godišnji dolazak ukupne radijacije manji nego što bi mogao biti. Najviše velika razlika između stvarno uočenog i maksimalno mogućeg je tipično za regione Dalekog istoka tokom ljeta. Monsuni izazivaju izuzetno gustu naoblaku, pa se ukupna radijacija smanjuje za oko polovinu.

radoznao da znam

Najveći procenat maksimalne moguće izloženosti sunčevoj energiji se zapravo (preračunato za 12 mjeseci) uočava na jugu zemlje. Indikator dostiže 80%.

Oblačnost ne rezultira uvijek istim faktorom raspršenosti sunčevo zračenje. Oblik oblaka igra ulogu, karakteristike solarnog diska u određenom trenutku. Ako je otvoren, tada naoblačenje uzrokuje smanjenje direktnog zračenja, dok se raspršeno zračenje naglo povećava.

Postoje i dani kada je direktno zračenje približno iste jačine kao i raspršeno zračenje. Ukupna dnevna vrijednost može biti čak i veća od radijacijske karakteristike dana potpuno bez oblaka.

Na osnovu 12 mjeseci posebnu pažnju treba posvetiti astronomskim pojavama kao određivanju ukupnih brojčanih pokazatelja. Istovremeno, oblačnost dovodi do toga da se pravi maksimum zračenja može uočiti ne u junu, već mjesec dana ranije ili kasnije.

Radijacija u svemiru

Od granice magnetosfere naše planete i dalje u svemir, sunčevo zračenje postaje faktor povezan sa smrtnom opasnošću za ljude. Već 1964. objavljen je važan naučno-popularni rad o metodama odbrane. Njegovi autori bili su sovjetski naučnici Kamanjin, Bubnov. Poznato je da za osobu doza zračenja sedmično ne bi trebala biti veća od 0,3 rendgena, dok bi za godinu dana trebala biti unutar 15 R. Za kratkotrajno izlaganje, granica za osobu je 600 R. Letovi u svemir , posebno u uslovima nepredvidive sunčeve aktivnosti, može biti praćeno značajnom izloženošću astronauta, što obavezuje na preduzimanje dodatnih mera zaštite od talasa različitih dužina.

Nakon Apolo misija, tokom kojih su testirane metode zaštite, faktori koji utiču ljudsko zdravlje, prošlo je više od jedne decenije, ali do danas naučnici ne mogu pronaći efikasne, pouzdane metode za predviđanje geomagnetnih oluja. Prognozu možete praviti satima, ponekad i nekoliko dana, ali čak i za sedmičnu prognozu šanse za realizaciju nisu veće od 5%. Sunčev vetar je još nepredvidiviji fenomen. Sa vjerovatnoćom od jedan od tri, astronauti, krećući se na novu misiju, mogu pasti u moćne tokove zračenja. Ovo ga čini još više važno pitanje kako istraživanje i predviđanje karakteristika zračenja, tako i razvoj metoda zaštite od njega.

Pod direktnim sunčevim zračenjem, koje se često naziva jednostavno sunčevim zračenjem, podrazumijeva se zračenje koje dolazi do mjesta posmatranja u obliku snopa paralelnih zraka direktno od Sunca.

Tokovi sunčevog zračenja okomiti na zrake ( I) i horizontalno ( I΄ = I grijeh h) površine zavise od sljedećih faktora: a) solarne konstante; b) udaljenost između Zemlje i Sunca (fluks I 0 ) na gornjoj granici atmosfere u januaru za oko 3,5% više, au julu za 3,5% manje od I* 0 ); u) psihičko stanje atmosfera iznad tačke posmatranja (sadržaj apsorbujućih gasova i čvrstih atmosferskih nečistoća, prisustvo oblaka i magle); d) visina sunca.

Ovisno o ovim faktorima, tokovi I to I΄ uvelike variraju. U svakoj tački imaju jasno izraženu dnevnu i godišnju varijaciju (maksimumi I i I΄ tokom dana se posmatraju u lokalnom podne). Iako je visina Sunca (na kojoj t.) i ima veliki uticaj na tokove sunčevog zračenja, ali ništa manji uticaj nema ni zamućenost atmosfere. To potvrđuju maksimalne (od podneva) vrijednosti protoka I koji su ikada uočeni u različitim tačkama (Tabele 6.3 i 6.4). Sa stola. 6.3 podataka proizilazi da uprkos velikoj razlici u geografskoj širini stanica i, posljedično, u maksimalna visina sunce, razlika I Max mali na njima. Štaviše, na oko. dixon značenje I max je veći nego u tačkama koje se nalaze južnije. To se objašnjava činjenicom da atmosfera na niskim geografskim širinama sadrži više vodene pare i nečistoća nego na visokim geografskim širinama.

6.5. rasejanog zračenja

Raspršeno zračenje je sunčevo zračenje koje se raspršilo u atmosferi. Količina raspršenog zračenja koja ulazi u jednu horizontalnu površinu u jedinici vremena naziva se fluks raspršenog zračenja; tok raspršenog zračenja će biti označen sa i. Budući da je primarni izvor raspršenog zračenja direktno sunčevo zračenje, fluks i treba zavisiti od faktora koji određuju I, i to: a) visina Sunca h(više h, više i); b) transparentnost atmosfere (što više R, što manje i; c) oblaci.

6.6. Ukupno zračenje

Tok ukupnog zračenja Q je zbir fluksa direktnog (I΄) i raspršenog ( i) sunčevo zračenje koje dolazi na horizontalnu površinu. Rješavajući približne jednačine prijenosa zračenja, K. Ya. Kondratiev i saradnici dobili su sljedeću formulu za ukupni tok zračenja u uslovima bez oblaka:

Ovdje je τ optička debljina za integralni tok, za koju se, kako pokazuje O. A. Avast, može pretpostaviti da je jednaka τ 0,55 - optička debljina za monohromatsko strujanje sa λ = 0,55 μm; ε je množitelj koji uzima sljedeće vrijednosti na različitim visinama Sunca:

6.7. Albedo

Albedo, ili reflektivnost površine, kao što je već spomenuto, je omjer fluksa zračenja reflektovanog od date površine prema fluksu upadnog zračenja, izražen kao dio jedinice ili kao postotak.

Zapažanja pokazuju da albedo različitih površina varira u relativno uskim granicama (10-30%); izuzeci su snijeg i voda. .

Najvažniji izvor iz kojeg površina Zemlje i atmosfera primaju toplinsku energiju je Sunce. Šalje kolosalnu količinu energije zračenja u svetski prostor: toplotnu, svetlosnu, ultraljubičastu. koje emituje sunce elektromagnetnih talasaširi se brzinom od 300.000 km/s.

Zagrijavanje zemljine površine zavisi od upadnog ugla sunčevih zraka. Svi sunčevi zraci udaraju u površinu zemlje paralelno jedni s drugima, ali pošto je zemlja sferni oblik, sunčeve zrake padaju na različite dijelove njegove površine pod različitim uglovima. Kada je Sunce u zenitu, njegovi zraci padaju vertikalno i Zemlja se više zagreva.

Ukupnost energije zračenja koju šalje Sunce naziva se sunčevo zračenje, obično se izražava u kalorijama po površini godišnje.

Sunčevo zračenje određuje temperaturni režim Zemljine vazdušne troposfere.

Treba napomenuti da ukupno Sunčevo zračenje je više od dvije milijarde puta više od količine energije koju prima Zemlja.

Zračenje koje dopire do površine Zemlje sastoji se od direktnog i difuznog.

Zračenje koje dolazi na Zemlju direktno sa Sunca u obliku direktne sunčeve svjetlosti na nebu bez oblaka naziva se ravno. Ona nosi najveći broj toplina i svjetlost. Da naša planeta nema atmosferu, zemljine površine prima samo direktno zračenje.

Međutim, prolazeći kroz atmosferu, oko četvrtine sunčevog zračenja se raspršuje na molekule gasa i nečistoće, odstupa od direktan put. Neki od njih dopiru do površine Zemlje, formirajući se rasejanog sunčevog zračenja. Zbog difuznog zračenja, svjetlost prodire i na mjesta gdje direktna sunčeva svjetlost (direktno zračenje) ne prodire. Ovo zračenje stvara dnevnu svjetlost i daje boju nebu.

Ukupno sunčevo zračenje

Svi zraci sunca koji su pogodili zemlju su ukupno sunčevo zračenje tj. ukupnost direktnog i difuznog zračenja (slika 1).

Rice. 1. Ukupno sunčevo zračenje godišnje

Raspodjela sunčevog zračenja po površini zemlje

Sunčevo zračenje je neravnomjerno raspoređeno po zemlji. Zavisi:

1. o gustini i vlažnosti vazduha – što su one veće, to manje zračenja prima zemaljska površina;

2. od geografske širine područja - količina zračenja raste od polova prema ekvatoru. Količina direktnog sunčevog zračenja zavisi od dužine puta kojim sunčeve zrake prolaze kroz atmosferu. Kada je Sunce u zenitu (ugao upada zraka je 90°), njegovi zraci najkraćim putem udaraju o Zemlju i intenzivno odaju svoju energiju mala površina. Na Zemlji se to dešava u pojasu između 23° N. sh. i 23°S sh., tj. između tropa. Kako se udaljavate od ove zone prema jugu ili sjeveru, dužina putanje sunčevih zraka se povećava, odnosno smanjuje se ugao njihovog upada na površinu zemlje. Zrake počinju padati na Zemlju pod manjim uglom, kao da klize, približavajući se tangentnoj liniji u području polova. Kao rezultat toga, isti protok energije se distribuira na velika površina, pa se količina reflektirane energije povećava. Dakle, u području ekvatora, gdje sunčeve zrake padaju na površinu zemlje pod uglom od 90°, količina direktnog sunčevog zračenja koju prima zemaljska površina je veća, a kako se krećete prema polovima, ta količina je naglo smanjen. Osim toga, dužina dana u različito doba godine zavisi i od geografske širine područja, što takođe određuje količinu sunčevog zračenja koje ulazi na površinu zemlje;

3. od godišnjih i dnevno kretanje Zemlja - u srednjim i visokim geografskim širinama, priliv sunčevog zračenja uvelike varira s godišnjim dobima, što je povezano s promjenom podnevne visine Sunca i dužine dana;

4. o prirodi zemljine površine - što je površina svjetlija, više sunčeve svjetlosti reflektira. Sposobnost površine da reflektuje zračenje se naziva albedo(od lat. bjelina). Snijeg posebno snažno odbija zračenje (90%), pijesak je slabiji (35%), černozem je još slabiji (4%).

Zemljina površina, upija sunčevo zračenje (apsorbovano zračenje), zagreva i zrači toplotu u atmosferu (reflektovano zračenje). Niži slojevi atmosfere u velikoj mjeri odlažu zemaljsko zračenje. Zračenje koje apsorbira Zemljina površina troši se na zagrijavanje tla, zraka i vode.

Taj dio ukupnog zračenja koji ostaje nakon refleksije i termičko zračenje Zemljina površina se zove bilans zračenja. Ravnoteža zračenja Zemljine površine varira tokom dana i godišnjih doba godine, ali u prosjeku za godinu ima pozitivna vrijednost svuda, osim ledenih pustinja Grenlanda i Antarktika. Radijacijski balans dostiže svoje maksimalne vrijednosti na niskim geografskim širinama (između 20°N i 20°S) - preko 42*10 2 J/m 2 , na geografskoj širini od oko 60° u obje hemisfere opada na 8*10 2 - 13 * 10 2 J / m 2.

sunčeve zrake daju atmosferi do 20% svoje energije, koja je raspoređena po cijeloj debljini zraka, pa je zbog toga zagrijavanje zraka uzrokovano njima relativno malo. Sunce zagrijava površinu zemlje, koja prenosi toplinu atmosferski vazduh na trošak konvekcija(od lat. konvekcija- isporuka), odnosno vertikalno kretanje zraka zagrijanog na površini zemlje, umjesto kojeg se spušta hladniji zrak. Tako atmosfera prima većinu svoje toplote - u prosjeku tri puta više nego direktno od Sunca.

Prisustvo ugljičnog dioksida i vodene pare ne dozvoljava toplini koja se reflektira od zemljine površine da slobodno ode u svemir. Oni stvaraju Efekat staklenika, zbog čega pad temperature na Zemlji tokom dana ne prelazi 15°C. U nedostatku ugljičnog dioksida u atmosferi, Zemljina površina bi se preko noći ohladila za 40-50 °C.

Kao rezultat rasta obima ekonomska aktivnost ljudi — sagorevanje uglja i nafte u termoelektranama, emisije industrijska preduzeća, povećanje emisije vozila - povećava se količina ugljičnog dioksida u atmosferi, što dovodi do povećanja efekat staklenika i ugrožavaju globalne klimatske promjene.

Sunčeve zrake, prolazeći kroz atmosferu, padaju na površinu Zemlje i zagrijavaju je, a to, zauzvrat, daje toplinu atmosferi. Ovo objašnjava istaknuta karakteristika troposfera: smanjenje temperature vazduha sa visinom. Ali postoje trenuci kada su gornji slojevi atmosfere topliji od nižih. Takav fenomen se zove temperaturna inverzija(od lat. inversio - okretanje).