Συνολική άμεση διάσπαρτη απορροφούμενη ηλιακή ακτινοβολία. Μέτρηση ηλιακής ακτινοβολίας

Ο αριθμός των εισερχόμενων η επιφάνεια της γηςΗ άμεση ηλιακή ακτινοβολία (S) σε έναν ουρανό χωρίς σύννεφα εξαρτάται από το ύψος του ήλιου και τη διαφάνεια. Τραπέζι για τρεις ζώνες γεωγραφικού πλάτουςδίνεται η κατανομή των μηνιαίων ποσοτήτων άμεσης ακτινοβολίας για χωρίς σύννεφα ουρανό(πιθανά ποσά) ως μέσοι όροι για τους κεντρικούς μήνες των εποχών και του έτους.

Η αυξημένη άφιξη άμεσης ακτινοβολίας στο ασιατικό τμήμα οφείλεται στην υψηλότερη διαφάνεια της ατμόσφαιρας σε αυτήν την περιοχή. Υψηλές αξίεςΗ άμεση ακτινοβολία το καλοκαίρι στις βόρειες περιοχές της Ρωσίας εξηγείται από έναν συνδυασμό υψηλής διαφάνειας της ατμόσφαιρας και μεγάλης διάρκειαςμέρες

Μειώνει την άφιξη της άμεσης ακτινοβολίας και μπορεί να αλλάξει σημαντικά την καθημερινή και ετήσια πορεία της. Ωστόσο, υπό συνθήκες μέσης συννεφιά, κυριαρχεί ο αστρονομικός παράγοντας και, επομένως, η μέγιστη άμεση ακτινοβολία παρατηρείται σε υψηλότερο υψόμετροήλιος.

Στις περισσότερες ηπειρωτικές περιοχές της Ρωσίας τους μήνες της άνοιξης-καλοκαιριού, η άμεση ακτινοβολία τις προμεσημβρινές ώρες είναι μεγαλύτερη από ό,τι το απόγευμα. Αυτό οφείλεται στην ανάπτυξη μεταφορικής συννεφιά τις απογευματινές ώρες και στη μείωση της διαφάνειας της ατμόσφαιρας αυτή την ώρα της ημέρας σε σύγκριση με τις πρωινές ώρες. Το χειμώνα, η αναλογία των τιμών ακτινοβολίας πριν και το απόγευμα αντιστρέφεται - οι τιμές της άμεσης ακτινοβολίας πριν από το μεσημέρι είναι λιγότερες λόγω της πρωινής μέγιστης νεφελώσεως και της μείωσης της στο δεύτερο μισό της ημέρας. Η διαφορά μεταξύ των τιμών της άμεσης ακτινοβολίας πριν και το απόγευμα μπορεί να φτάσει το 25-35%.

Στην ετήσια πορεία, η μέγιστη άμεση ακτινοβολία πέφτει τον Ιούνιο-Ιούλιο, με εξαίρεση τις περιοχές Απω Ανατολή, όπου μετατοπίζεται στον Μάιο, και στα νότια του Primorye σημειώνεται ένα δευτερεύον μέγιστο τον Σεπτέμβριο.
Η μέγιστη μηνιαία ποσότητα άμεσης ακτινοβολίας στην επικράτεια της Ρωσίας είναι 45–65% του δυνατού κάτω από έναν ουρανό χωρίς σύννεφα, και ακόμη και στο νότιο τμήμα του ευρωπαϊκού τμήματος φτάνει μόνο το 70%. Οι ελάχιστες τιμές παρατηρούνται τον Δεκέμβριο και τον Ιανουάριο.

Η συμβολή της άμεσης ακτινοβολίας στη συνολική άφιξη υπό πραγματική συννεφιά φτάνει στο μέγιστο τους καλοκαιρινούς μήνες και είναι κατά μέσο όρο 50–60%. Εξαίρεση αποτελεί το Primorsky Krai, όπου η μεγαλύτερη συμβολή άμεσης ακτινοβολίας πέφτει τους φθινοπωρινούς και χειμερινούς μήνες.

Η κατανομή της άμεσης ακτινοβολίας υπό μέση (πραγματική) νεφελότητα στο έδαφος της Ρωσίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από . Αυτό οδηγεί σε αισθητή παραβίαση της ζωνικής κατανομής της ακτινοβολίας σε ορισμένους μήνες. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές την άνοιξη. Έτσι, τον Απρίλιο υπάρχουν δύο μέγιστα - ένα στις νότιες περιοχές

Η ενέργεια που εκπέμπεται από τον Ήλιο ονομάζεται ηλιακή ακτινοβολία. Ερχόμενος στη γη ηλιακή ακτινοβολίατο μεγαλύτερο μέρος του μετατρέπεται σε θερμότητα.

Η ηλιακή ακτινοβολία είναι πρακτικά η μόνη πηγή ενέργειας για τη Γη και την ατμόσφαιρα. Σε σύγκριση με την ηλιακή ενέργεια, η σημασία άλλων πηγών ενέργειας για τη Γη είναι αμελητέα. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία της Γης, κατά μέσο όρο, αυξάνεται με το βάθος (περίπου 1 ° C για κάθε 35 m). Εξαιτίας αυτού, η επιφάνεια της Γης δέχεται κάποια θερμότητα από τα εσωτερικά μέρη. Υπολογίζεται ότι κατά μέσο όρο 1 cm 2 της επιφάνειας της γης δέχεται περίπου 220 J ετησίως από τα εσωτερικά μέρη της Γης. Αυτή η ποσότητα είναι 5000 φορές μικρότερη από τη θερμότητα που λαμβάνεται από τον Ήλιο. Η Γη δέχεται μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας από αστέρια και πλανήτες, αλλά ακόμη και αυτή είναι πολλές φορές (περίπου 30 εκατομμύρια) λιγότερη από τη θερμότητα που προέρχεται από τον Ήλιο.

Η ποσότητα ενέργειας που στέλνει ο Ήλιος στη Γη είναι τεράστια. Έτσι, η ισχύς της ροής ηλιακής ακτινοβολίας που εισέρχεται σε μια περιοχή 10 km 2 είναι 7-9 kW σε ένα καλοκαίρι χωρίς σύννεφα (λαμβάνοντας υπόψη την εξασθένηση της ατμόσφαιρας). Είναι κάτι παραπάνω από δύναμη HPP Krasnoyarsk. Η ποσότητα της ενέργειας ακτινοβολίας που προέρχεται από τον Ήλιο σε 1 δευτερόλεπτο σε μια περιοχή 15x15 km (αυτό είναι λιγότερη περιοχήΛένινγκραντ) γύρω στις μεσημβρινές ώρες του καλοκαιριού, υπερβαίνει τη δυναμικότητα όλων των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής της κατεστραμμένης ΕΣΣΔ (166 εκατομμύρια kW).

Εικόνα 1 - Ο ήλιος είναι πηγή ακτινοβολίας

Τύποι ηλιακής ακτινοβολίας

Στην ατμόσφαιρα, η ηλιακή ακτινοβολία στο δρόμο της προς την επιφάνεια της γης απορροφάται εν μέρει και εν μέρει διασκορπίζεται και αντανακλάται από τα σύννεφα και την επιφάνεια της γης. Τρεις τύποι ηλιακής ακτινοβολίας παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα: άμεση, διάχυτη και ολική.

άμεση ηλιακή ακτινοβολία- ακτινοβολία που έρχεται στην επιφάνεια της γης απευθείας από τον ηλιακό δίσκο. Η ηλιακή ακτινοβολία διαδίδεται από τον Ήλιο προς όλες τις κατευθύνσεις. Αλλά η απόσταση από τη Γη στον Ήλιο είναι τόσο μεγάλη που η άμεση ακτινοβολία πέφτει σε οποιαδήποτε επιφάνεια της Γης με τη μορφή μιας δέσμης παράλληλων ακτίνων που εκπέμπονται, σαν να λέγαμε, από το άπειρο. Ακόμα και το σύνολο Γηγενικά, είναι τόσο μικρό σε σύγκριση με την απόσταση από τον Ήλιο που όλη η ηλιακή ακτινοβολία που πέφτει πάνω του μπορεί να θεωρηθεί ως δέσμη παράλληλων ακτίνων χωρίς αξιόλογο σφάλμα.

Μόνο η άμεση ακτινοβολία φτάνει στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας. Περίπου το 30% της ακτινοβολίας που προσπίπτει στη Γη αντανακλάται στο διάστημα. Το οξυγόνο, το άζωτο, το όζον, το διοξείδιο του άνθρακα, οι υδρατμοί (σύννεφα) και τα σωματίδια αερολύματος απορροφούν το 23% της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Το όζον απορροφά την υπεριώδη και την ορατή ακτινοβολία. Παρά το γεγονός ότι η περιεκτικότητά του στον αέρα είναι πολύ μικρή, απορροφά όλη την υπεριώδη ακτινοβολία (περίπου 3%). Έτσι, δεν παρατηρείται καθόλου κοντά στην επιφάνεια της γης, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τη ζωή στη Γη.

Η άμεση ηλιακή ακτινοβολία στο δρόμο της μέσα από την ατμόσφαιρα είναι επίσης διάσπαρτη. Ένα σωματίδιο (σταγόνα, κρύσταλλος ή μόριο) αέρα, το οποίο βρίσκεται στην πορεία ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, «εξάγει» συνεχώς ενέργεια από το προσπίπτον κύμα και την εκπέμπει εκ νέου προς όλες τις κατευθύνσεις, μετατρέποντας σε εκπομπή ενέργειας.

Περίπου το 25% της ενέργειας της συνολικής ροής ηλιακής ακτινοβολίας που διέρχεται από την ατμόσφαιρα διασκορπίζεται από μόρια ατμοσφαιρικά αέριακαι αεροζόλ και μετατρέπεται σε διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα. Ετσι διάσπαρτη ηλιακή ακτινοβολία- Ηλιακή ακτινοβολία που έχει υποστεί διασπορά στην ατμόσφαιρα. Η διάσπαρτη ακτινοβολία έρχεται στην επιφάνεια της γης όχι από τον ηλιακό δίσκο, αλλά από τα πάντα θόλος του ουρανού. Η διάσπαρτη ακτινοβολία είναι διαφορετική από την άμεση ακτινοβολία φασματική σύνθεσηγιατί ακτίνες διαφορετικού μήκους κύματος διασκορπίζονται σε διαφορετικούς βαθμούς.

Από την αρχική πηγή διάσπαρτη ακτινοβολίαείναι η άμεση ηλιακή ακτινοβολία, η ροή της διάχυσης εξαρτάται από τους ίδιους παράγοντες που επηρεάζουν τη ροή της άμεσης ακτινοβολίας. Συγκεκριμένα, η ροή της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας αυξάνεται με την αύξηση του ύψους του Ήλιου και αντίστροφα. Αυξάνεται επίσης με την αύξηση του αριθμού των σωματιδίων που διασκορπίζονται στην ατμόσφαιρα, δηλ. με μείωση της διαφάνειας της ατμόσφαιρας και μειώνεται με το ύψος πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας λόγω της μείωσης του αριθμού των σωματιδίων διασποράς στα υπερκείμενα στρώματα της ατμόσφαιρας. Η συννεφιά και η χιονοκάλυψη έχουν πολύ μεγάλη επίδραση στη διάχυτη ακτινοβολία, η οποία, λόγω της σκέδασης και της ανάκλασης της άμεσης και διάχυτης ακτινοβολίας που προσπίπτει πάνω τους και της επανασκέδασής τους στην ατμόσφαιρα, μπορεί να αυξήσει τη διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία κατά αρκετές φορές.

Η διάσπαρτη ακτινοβολία συμπληρώνει σημαντικά την άμεση ηλιακή ακτινοβολία και αυξάνει σημαντικά την εισερχόμενη ηλιακή ενέργειαστην επιφάνεια της γης. Ο ρόλος του είναι ιδιαίτερα σημαντικός σε χειμερινή ώρασε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη και σε άλλες περιοχές με υψηλή νεφελότητα, όπου το ποσοστό της διάχυτης ακτινοβολίας μπορεί να υπερβαίνει το ποσοστό της άμεσης ακτινοβολίας. Για παράδειγμα, στην ετήσια ποσότητα ηλιακής ενέργειας, η διάσπαρτη ακτινοβολία αντιστοιχεί στο 56% στο Αρχάγγελσκ και στο 51% στην Αγία Πετρούπολη.

Ολική ηλιακή ακτινοβολίαείναι το άθροισμα των ροών της άμεσης και της διάχυτης ακτινοβολίας που φτάνουν σε μια οριζόντια επιφάνεια. Πριν την ανατολή και μετά τη δύση του ηλίου, καθώς και κατά τη διάρκεια της ημέρας με συνεχή συννεφιά, η συνολική ακτινοβολία είναι πλήρης και σε χαμηλά υψόμετρα του Ήλιου αποτελείται κυρίως από διάσπαρτη ακτινοβολία. Σε έναν ουρανό χωρίς σύννεφα ή ελαφρώς συννεφιασμένο, με αύξηση του ύψους του Ήλιου, η αναλογία της άμεσης ακτινοβολίας στη σύνθεση του συνόλου αυξάνεται γρήγορα και κατά τη διάρκεια της ημέρας η ροή της είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από τη ροή της διάσπαρτης ακτινοβολίας. Η νεφελότητα κατά μέσο όρο εξασθενεί τη συνολική ακτινοβολία (κατά 20-30%), ωστόσο, με μερική νεφελότητα που δεν καλύπτει τον ηλιακό δίσκο, η ροή της μπορεί να είναι μεγαλύτερη από ό,τι με έναν ουρανό χωρίς σύννεφα. Η χιονοκάλυψη αυξάνει σημαντικά τη ροή της συνολικής ακτινοβολίας αυξάνοντας τη ροή της διάσπαρτης ακτινοβολίας.

Ολική ακτινοβολίαπέφτει στην επιφάνεια της γης, για το μεγαλύτερο μέροςαπορροφάται από το ανώτερο στρώμα του εδάφους ή ένα παχύτερο στρώμα νερού (απορροφημένη ακτινοβολία) και μετατρέπεται σε θερμότητα και εν μέρει ανακλάται (ανακλώμενη ακτινοβολία).

Ο ήλιος είναι η πηγή των σωματιδίων και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Η σωματική ακτινοβολία δεν διαπερνά την ατμόσφαιρα κάτω από 90 km, ενώ η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία φτάνει στην επιφάνεια της γης. Στη μετεωρολογία λέγεται ηλιακή ακτινοβολίαή απλά ακτινοβολία.Είναι το ένα δύο δισεκατομμυριοστό της συνολικής ενέργειας του Ήλιου και ταξιδεύει από τον Ήλιο στη Γη σε 8,3 λεπτά. Η ηλιακή ακτινοβολία είναι η πηγή ενέργειας για όλες σχεδόν τις διεργασίες που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της γης. Είναι κυρίως βραχέων κυμάτων και αποτελείται από αόρατη υπεριώδη ακτινοβολία - 9%, ορατό φως - 47% και αόρατο υπέρυθρο - 44%. Δεδομένου ότι σχεδόν το ήμισυ της ηλιακής ακτινοβολίας είναι ορατό φως, ο Ήλιος είναι πηγή όχι μόνο θερμότητας, αλλά και φωτός - επίσης. απαραίτητη προϋπόθεσηγια τη ζωή στη γη.

Η ακτινοβολία που έρχεται στη Γη απευθείας από τον ηλιακό δίσκο ονομάζεται άμεση ηλιακή ακτινοβολία.Λόγω του γεγονότος ότι η απόσταση από τον Ήλιο στη Γη είναι μεγάλη και η Γη είναι μικρή, η ακτινοβολία πέφτει σε οποιαδήποτε από τις επιφάνειές της με τη μορφή δέσμης παράλληλων ακτίνων.

Η ηλιακή ακτινοβολία έχει μια ορισμένη πυκνότητα ροής ανά μονάδα επιφάνειας ανά μονάδα χρόνου. Η μονάδα μέτρησης της έντασης της ακτινοβολίας είναι η ποσότητα ενέργειας (σε joules ή θερμίδες 1) που λαμβάνει 1 cm 2 της επιφάνειας ανά λεπτό όταν οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν κάθετα. Στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας, σε μια μέση απόσταση από τη Γη στον Ήλιο, είναι 8,3 J / cm 2 ανά λεπτό, ή 1,98 θερμίδες / cm 2 ανά λεπτό. Αυτή η τιμή είναι αποδεκτή ως διεθνές πρότυπο και ονομάζεται ηλιακή σταθερά(S0). Αυτήν περιοδικές διακυμάνσειςκατά τη διάρκεια του έτους είναι ασήμαντες (+ 3,3%) και οφείλονται σε αλλαγή της απόστασης από τη Γη προς

1 1 θερμίδες = 4,19 J, 1 kcal = 41,9 MJ.

2 Το μεσημεριανό υψόμετρο του Ήλιου εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος και την απόκλιση του Ήλιου.

Ήλιος. Οι μη περιοδικές διακυμάνσεις προκαλούνται από διαφορετικές εκπομπές του Ήλιου. Το κλίμα στην κορυφή της ατμόσφαιρας ονομάζεται ακτινοβολίαή ηλιακός.Υπολογίζεται θεωρητικά, με βάση τη γωνία κλίσης των ακτίνων του ήλιου σε μια οριζόντια επιφάνεια.

ΣΤΟ σε γενικές γραμμέςτο ηλιακό κλίμα αντανακλάται στην επιφάνεια της γης. Ταυτόχρονα, η πραγματική ακτινοβολία και η θερμοκρασία στη Γη διαφέρουν σημαντικά από το ηλιακό κλίμα λόγω διαφόρων επίγειων παραγόντων. Το κυριότερο είναι η εξασθένηση της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα λόγω αντανακλάσεις, απορροφήσειςκαι διασκόρπιση,και επίσης ως αποτέλεσμα αντανακλάσεις ακτινοβολίας από την επιφάνεια της γης.

Στην κορυφή της ατμόσφαιρας, όλη η ακτινοβολία έρχεται με τη μορφή άμεσης ακτινοβολίας. Σύμφωνα με τους S. P. Khromov και M. A. Petrosyants, το 21% του αντανακλάται από τα σύννεφα και τον αέρα πίσω στο διάστημα. Η υπόλοιπη ακτινοβολία εισέρχεται στην ατμόσφαιρα, όπου η άμεση ακτινοβολία απορροφάται μερικώς και διασκορπίζεται. Παραμένων άμεση ακτινοβολία(24%) φτάνει στην επιφάνεια της γης, ωστόσο, είναι εξασθενημένη. Τα μοτίβα της αποδυνάμωσής του στην ατμόσφαιρα εκφράζονται με τον νόμο του Μπουγκέρ: S=S 0 μετα μεσημβριας(J, ή cal / cm 2, ανά λεπτό), όπου S είναι η ποσότητα της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας που έχει φτάσει στην επιφάνεια της γης, ανά μονάδα επιφάνειας (cm 2) που βρίσκεται κάθετα στις ακτίνες του ήλιου, S 0 είναι η ηλιακή σταθερά, R- συντελεστής διαφάνειας σε κλάσματα ενότητας, που δείχνει ποιο μέρος της ακτινοβολίας έφτασε στην επιφάνεια της γης, tείναι το μήκος διαδρομής της δέσμης στην ατμόσφαιρα.

Πραγματικά ακτίνες ηλίουπέφτουν στην επιφάνεια της γης και σε οποιοδήποτε άλλο επίπεδο της ατμόσφαιρας υπό γωνία μικρότερη των 90°. Η ροή της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας σε μια οριζόντια επιφάνεια ονομάζεται ηλιοφάνεια(5,). Υπολογίζεται με τον τύπο S 1 \u003d S sin h ☼ (J, ή cal / cm 2, ανά λεπτό), όπου h ☼ είναι το ύψος του Ήλιου 2. Φυσικά, υπάρχει μικρότερη ποσότητα ανά μονάδα οριζόντιας επιφάνειας

ενέργεια από ό,τι ανά μονάδα επιφάνειας που βρίσκεται κάθετα στις ακτίνες του ήλιου (Εικ. 22).

Στην ατμόσφαιρα απορροφάταιπερίπου 23% και διαλύεταιπερίπου το 32% της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας εισέρχεται στην ατμόσφαιρα, με το 26% της διάσπαρτης ακτινοβολίας να έρχεται στη συνέχεια στην επιφάνεια της γης και το 6% να πηγαίνει στο διάστημα.

Η ηλιακή ακτινοβολία υφίσταται όχι μόνο ποσοτικές αλλά και ποιοτικές αλλαγές στην ατμόσφαιρα, αφού τα αέρια του αέρα και τα αερολύματα απορροφούν και διασκορπίζουν επιλεκτικά τις ακτίνες του ήλιου. Οι κύριοι απορροφητές της ακτινοβολίας είναι οι υδρατμοί, τα σύννεφα και τα αερολύματα, καθώς και το όζον, το οποίο απορροφά έντονα την υπεριώδη ακτινοβολία. Στη σκέδαση της ακτινοβολίας συμμετέχουν μόρια διαφόρων αερίων και αερολυμάτων. Διασκόρπιση- εκτροπή των ακτίνων φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις από την αρχική κατεύθυνση, έτσι ώστε διάσπαρτη ακτινοβολίαέρχεται στην επιφάνεια της γης όχι από τον ηλιακό δίσκο, αλλά από ολόκληρο το στερέωμα. Η σκέδαση εξαρτάται από το μήκος κύματος: σύμφωνα με το νόμο του Rayleigh, όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο πιο έντονη είναι η σκέδαση. Ως εκ τούτου, οι υπεριώδεις ακτίνες είναι διάσπαρτες περισσότερο από όλα, και από τις ορατές, οι ιώδεις και οι μπλε. Εξ ου και το μπλε χρώμα του αέρα και, κατά συνέπεια, του ουρανού σε καθαρό καιρό. Η άμεση ακτινοβολία, από την άλλη πλευρά, αποδεικνύεται ως επί το πλείστον κίτρινη, οπότε ο ηλιακός δίσκος φαίνεται κιτρινωπός. Κατά την ανατολή και τη δύση του ηλίου, όταν η διαδρομή της δέσμης στην ατμόσφαιρα είναι μεγαλύτερη και η διασπορά είναι μεγαλύτερη, μόνο κόκκινες ακτίνες φτάνουν στην επιφάνεια, γεγονός που κάνει τον Ήλιο να φαίνεται κόκκινος. Η διάσπαρτη ακτινοβολία προκαλεί φως τη μέρα με συννεφιά και στη σκιά με καθαρό καιρό· το φαινόμενο του λυκόφωτος και των λευκών νυχτών συνδέεται με αυτό. Στη Σελήνη, όπου δεν υπάρχει ατμόσφαιρα και, κατά συνέπεια, διάσπαρτη ακτινοβολία, τα αντικείμενα που πέφτουν στη σκιά γίνονται εντελώς αόρατα.

Με το ύψος, καθώς η πυκνότητα του αέρα μειώνεται και, κατά συνέπεια, ο αριθμός των σωματιδίων που διασκορπίζονται, το χρώμα του ουρανού γίνεται πιο σκούρο, μετατρέπεται πρώτα σε βαθύ μπλε, στη συνέχεια σε μπλε-ιώδες, το οποίο είναι σαφώς ορατό στα βουνά και αντανακλάται στο τα τοπία των Ιμαλαΐων του N. Roerich. Στη στρατόσφαιρα, το χρώμα του αέρα είναι μαύρο και μοβ. Οι αστροναύτες μαρτυρούν ότι σε υψόμετρο 300 χιλιομέτρων το χρώμα του ουρανού είναι μαύρο.

Παρουσία μεγάλων αερολυμάτων, σταγονιδίων και κρυστάλλων στην ατμόσφαιρα, δεν είναι πλέον σκέδαση, αλλά διάχυτη ανάκλαση, και δεδομένου ότι η διάχυτη ανακλώμενη ακτινοβολία είναι λευκό φως, τότε το χρώμα του ουρανού γίνεται υπόλευκο.

Η άμεση και διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία έχουν μια ορισμένη ημερήσια και ετήσια πορεία, η οποία εξαρτάται κυρίως από το ύψος του Ήλιου.

Ρύζι. 22. Η εισροή ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια ΑΒ, κάθετα στις ακτίνες, και στην οριζόντια επιφάνεια AC (σύμφωνα με τον S. P. Khromov)

πάνω από τον ορίζοντα, από τη διαφάνεια του αέρα και τη συννεφιά.

Η ροή της άμεσης ακτινοβολίας μέσα κατά τη διάρκεια της ημέραςαυξάνεται από την ανατολή του ηλίου έως το μεσημέρι και στη συνέχεια μειώνεται μέχρι τη δύση του ηλίου λόγω αλλαγής του ύψους του Ήλιου και της διαδρομής της δέσμης στην ατμόσφαιρα. Ωστόσο, δεδομένου ότι η διαφάνεια της ατμόσφαιρας μειώνεται γύρω στο μεσημέρι λόγω της αύξησης των υδρατμών στον αέρα και τη σκόνη και αυξάνεται η συννεφιά με συναγωγή, οι μέγιστες τιμές ακτινοβολίας μετατοπίζονται στις προ μεσημεριανές ώρες. Αυτό το μοτίβο είναι εγγενές στα ισημερινά-τροπικά γεωγραφικά πλάτη όλο το χρόνο και στα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη το καλοκαίρι. Το χειμώνα, σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, η μέγιστη ακτινοβολία εμφανίζεται το μεσημέρι.

ετήσια πορείαΟι μέσες μηνιαίες τιμές άμεσης ακτινοβολίας εξαρτώνται από το γεωγραφικό πλάτος. Στον ισημερινό, η ετήσια πορεία της άμεσης ακτινοβολίας έχει τη μορφή διπλού κύματος: μέγιστα κατά τις περιόδους της εαρινής και φθινοπωρινής ισημερίας, ελάχιστα κατά τις περιόδους του καλοκαιριού και χειμερινό ηλιοστάσιο. Σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, οι μέγιστες τιμές άμεσης ακτινοβολίας εμφανίζονται την άνοιξη (Απρίλιος στο βόρειο ημισφαίριο) και όχι τους καλοκαιρινούς μήνες, καθώς ο αέρας αυτή τη στιγμή είναι πιο διαφανής λόγω της χαμηλότερης περιεκτικότητας σε υδρατμούς και σκόνης. καθώς και μικρή συννεφιά. Η ελάχιστη ακτινοβολία παρατηρείται τον Δεκέμβριο, οπότε μικρότερο ύψοςΉλιος, σύντομες ώρες ημέρας και αυτός είναι ο πιο συννεφιασμένος μήνας του χρόνου.

Καθημερινή και ετήσια πορεία διάσπαρτης ακτινοβολίαςκαθορίζεται από τη μεταβολή του ύψους του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα και τη διάρκεια της ημέρας, καθώς και από τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας. Το μέγιστο της διάσπαρτης ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια της ημέρας παρατηρείται κατά τη διάρκεια της ημέρας με αύξηση της ακτινοβολίας γενικά, αν και το μερίδιό της το πρωί και απογευματινές ώρεςπερισσότερο από την άμεση, και κατά τη διάρκεια της ημέρας, αντίθετα, η άμεση ακτινοβολία υπερισχύει της διάχυτης. Η ετήσια πορεία της διάσπαρτης ακτινοβολίας στον ισημερινό γενικά επαναλαμβάνει την πορεία μιας ευθείας γραμμής. Σε άλλα γεωγραφικά πλάτη, περισσότερο το καλοκαίριπαρά το χειμώνα, λόγω της αύξησης της συνολικής εισροής ηλιακής ακτινοβολίας το καλοκαίρι.

Η αναλογία μεταξύ άμεσης και διάσπαρτης ακτινοβολίας ποικίλλει ανάλογα με το ύψος του Ήλιου, τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας και τη νεφελότητα.

Αναλογίες μεταξύ άμεσης και διάχυτης ακτινοβολίας σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτηδεν είναι τα ίδια. Στις πολικές και υποπολικές περιοχές, η διάσπαρτη ακτινοβολία αποτελεί το 70% της συνολικής ροής ακτινοβολίας. Η τιμή του, εκτός από τη χαμηλή θέση του Ήλιου και τη συννεφιά, επηρεάζεται και από πολλαπλές αντανακλάσεις της ηλιακής ακτινοβολίας από την επιφάνεια του χιονιού. Ξεκινώντας από τα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη και σχεδόν μέχρι τον ισημερινό, η άμεση ακτινοβολία υπερισχύει της διάσπαρτης ακτινοβολίας. Η απόλυτη και σχετική σημασία του είναι ιδιαίτερα μεγάλη στις εσωτερικές τροπικές ερήμους (Σαχάρα, Αραβία), που χαρακτηρίζονται από ελάχιστη συννεφιά και καθαρό ξηρό αέρα. Κατά μήκος του ισημερινού, η διάσπαρτη ακτινοβολία κυριαρχεί και πάλι στην ευθεία λόγω της υψηλής υγρασίας του αέρα και της παρουσίας σωρευτικών νεφών που διασκορπίζουν καλά την ηλιακή ακτινοβολία.

Με αύξηση του ύψους της θέσης πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας αυξάνεται σημαντικά η απόλυτη τιμή. 23. Ετήσια ποσότητα συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας [MJ / (m 2 x έτος)]

νάγια και σχετικό μέγεθοςΗ άμεση ακτινοβολία και η διάχυτη ακτινοβολία μειώνονται, καθώς το στρώμα της ατμόσφαιρας γίνεται πιο λεπτό. Σε υψόμετρο 50-60 km, η άμεση ροή ακτινοβολίας πλησιάζει την ηλιακή σταθερά.

Όλη η ηλιακή ακτινοβολία - άμεση και διάχυτη, που έρχεται στην επιφάνεια της γης, ονομάζεται συνολική ακτινοβολία: (Q=S· sinh¤+D όπου Q είναι η συνολική ακτινοβολία, S είναι άμεση, D είναι διάχυτη, h ¤ είναι το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα. Η συνολική ακτινοβολία είναι περίπου το 50% της ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας.

Με έναν ουρανό χωρίς σύννεφα, η συνολική ακτινοβολία είναι σημαντική και έχει ημερήσια διακύμανση με μέγιστη γύρω στο μεσημέρι και ετήσια διακύμανση με μέγιστη το καλοκαίρι. Η συννεφιά μειώνει την ακτινοβολία, επομένως το καλοκαίρι η άφιξή της τις προμεσημβρινές ώρες είναι κατά μέσο όρο μεγαλύτερη από ό,τι το απόγευμα. Για τον ίδιο λόγο, είναι μεγαλύτερο το πρώτο εξάμηνο του έτους από το δεύτερο.

Μια σειρά από κανονικότητες παρατηρούνται στην κατανομή της συνολικής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης.

Κύρια κανονικότηταείναι ότι η συνολική ακτινοβολία κατανέμεται ζώνης,κατεβαίνοντας από τον ισημερινό τροπι-

ic γεωγραφικά πλάτη προς τους πόλους σύμφωνα με τη μείωση της γωνίας πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου (Εικ. 23). Οι αποκλίσεις από την κατανομή των ζωνών εξηγούνται από τη διαφορετική συννεφιά και τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας. Οι υψηλότερες ετήσιες τιμές της συνολικής ακτινοβολίας 7200 - 7500 MJ / m 2 ετησίως (περίπου 200 kcal / cm 2 ετησίως) πέφτουν σε τροπικά γεωγραφικά πλάτη, όπου υπάρχει μικρή συννεφιά και χαμηλή υγρασία αέρα. Στις εσωτερικές τροπικές ερήμους (Σαχάρα, Αραβία), όπου υπάρχει αφθονία άμεσης ακτινοβολίας και σχεδόν καθόλου σύννεφα, η συνολική ηλιακή ακτινοβολία φτάνει ακόμη και πάνω από 8000 MJ/m 2 ετησίως (έως 220 kcal/cm 2 ετησίως) . Κοντά στον ισημερινό, η συνολική ακτινοβολία μειώνεται σε 5600 - 6500 MJ / m ετησίως (140-160 kcal / cm 2 ετησίως) λόγω σημαντικής νεφελώσεως, υψηλή υγρασίακαι λιγότερη ατμοσφαιρική διαφάνεια. Σε εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, η συνολική ακτινοβολία είναι 5000 - 3500 MJ / m 2 ετησίως (≈ 120 - 80 kcal / cm 2 ετησίως), στις πολικές περιοχές - 2500 MJ / m ετησίως (≈60 kcal / cm 2 ετησίως ). Επιπλέον, στην Ανταρκτική είναι 1,5-2 φορές μεγαλύτερο από ό,τι στην Αρκτική, κυρίως λόγω του μεγαλύτερου απόλυτου ύψους της ηπείρου (πάνω από 3 km) και επομένως της χαμηλής πυκνότητας του αέρα, της ξηρότητας και της διαφάνειάς του, καθώς και μερικώς συννεφιασμένος καιρός. Η χωροθέτηση ζωνών της συνολικής ακτινοβολίας εκφράζεται καλύτερα στους ωκεανούς παρά στις ηπείρους.

Το δεύτερο σημαντικό μοτίβοσυνολική ακτινοβολία είναι αυτή οι ήπειροι το λαμβάνουν περισσότερο από τους ωκεανούς,λόγω μικρότερης (15-30%) νεφελώσεως πάνω

ηπείρους. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι τα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη, καθώς κατά τη διάρκεια της ημέρας η συννεφιά πάνω από τον ωκεανό είναι μικρότερη από ό,τι στην ξηρά.

Τρίτο χαρακτηριστικόείναι αυτό στο βόρειο, πιο ηπειρωτικό ημισφαίριο, η συνολική ακτινοβολία είναι γενικά μεγαλύτερη από ό,τι στο νότιο ωκεανό.

Τον Ιούνιο, οι μεγαλύτερες μηνιαίες ποσότητες ηλιακής ακτινοβολίας λαμβάνονται από το βόρειο ημισφαίριο, ειδικά τις εσωτερικές τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Σε εύκρατα και πολικά γεωγραφικά πλάτη, η ποσότητα της ακτινοβολίας ποικίλλει ελαφρώς στα γεωγραφικά πλάτη, καθώς η μείωση της γωνίας πρόσπτωσης των ακτίνων αντισταθμίζεται από τη διάρκεια της ηλιοφάνειας, έως πολική μέραπέρα από τον Αρκτικό Κύκλο. Στο νότιο ημισφαίριο, με την αύξηση του γεωγραφικού πλάτους, η ακτινοβολία μειώνεται γρήγορα και είναι μηδενική πέρα ​​από τον Ανταρκτικό Κύκλο.

Δεκέμβριος Νότιο ημισφαίριοδέχεται περισσότερη ακτινοβολία από το βορρά. Αυτή τη στιγμή, τα μεγαλύτερα μηνιαία ποσά ηλιακή θερμότηταεμφανίζονται στις ερήμους της Αυστραλίας και στην Καλαχάρι. περαιτέρω στα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, η ακτινοβολία μειώνεται σταδιακά, αλλά στην Ανταρκτική αυξάνεται ξανά και φτάνει στις ίδιες τιμές όπως στους τροπικούς. Στο βόρειο ημισφαίριο, με την αύξηση του γεωγραφικού πλάτους, μειώνεται γρήγορα και απουσιάζει πέρα ​​από τον Αρκτικό Κύκλο.

Γενικά, το μεγαλύτερο ετήσιο πλάτος της συνολικής ακτινοβολίας παρατηρείται πέρα ​​από τους πολικούς κύκλους, ειδικά στην Ανταρκτική, το μικρότερο - στην ισημερινή ζώνη.

Ηλιακή ακτινοβολία (ηλιακή ακτινοβολία) είναι το σύνολο της ηλιακής ύλης και ενέργειας που έρχεται στη Γη. Η ηλιακή ακτινοβολία αποτελείται από τα ακόλουθα δύο κύρια μέρη: πρώτον, τη θερμική και την φωτεινή ακτινοβολία, η οποία είναι ένας συνδυασμός Ηλεκτρομαγνητικά κύματα; δεύτερον, σωματική ακτινοβολία.

Στον ήλιο θερμική ενέργεια πυρηνικές αντιδράσειςμετατρέπεται σε ενέργεια ακτινοβολίας. Όταν οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στην επιφάνεια της γης, η ακτινοβολούμενη ενέργεια μετατρέπεται και πάλι σε θερμική ενέργεια. Έτσι, η ηλιακή ακτινοβολία μεταφέρει φως και θερμότητα.

Ένταση ηλιακής ακτινοβολίας. ηλιακή σταθερά.Η ηλιακή ακτινοβολία είναι η πιο σημαντική πηγή θερμότητας για γεωγραφικό περίβλημα. Η δεύτερη πηγή θερμότητας για το γεωγραφικό κέλυφος είναι η θερμότητα που προέρχεται από τις εσωτερικές σφαίρες και τα στρώματα του πλανήτη μας.

Λόγω του γεγονότος ότι στο γεωγραφικό περίβλημα υπάρχει ένας τύπος ενέργειας ( ακτινοβόλο ενέργεια ) ισοδυναμεί με άλλη μορφή ( θερμική ενέργεια ), τότε η ενέργεια ακτινοβολίας της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να εκφραστεί σε μονάδες θερμικής ενέργειας - joules (J).

Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας πρέπει να μετριέται κυρίως εκτός της ατμόσφαιρας, γιατί όταν διέρχεται από την ατμοσφαιρική σφαίρα, μετασχηματίζεται και εξασθενεί. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας εκφράζεται από την ηλιακή σταθερά.

ηλιακή σταθερά - αυτή είναι η ροή της ηλιακής ενέργειας σε 1 λεπτό σε μια περιοχή με διατομή 1 cm 2, κάθετη στις ακτίνες του ήλιου και που βρίσκεται έξω από την ατμόσφαιρα. Η ηλιακή σταθερά μπορεί επίσης να οριστεί ως η ποσότητα θερμότητας που λαμβάνεται σε 1 λεπτό στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας από 1 cm 2 μιας μαύρης επιφάνειας κάθετης στις ακτίνες του ήλιου.

Η ηλιακή σταθερά είναι 1,98 cal / (cm 2 x min), ή 1,352 kW / m 2 x min.

Δεδομένου ότι η ανώτερη ατμόσφαιρα απορροφά ένα σημαντικό μέρος της ακτινοβολίας, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε την αξία της στο ανώτερο όριο του γεωγραφικού περιβλήματος, δηλαδή στην κάτω στρατόσφαιρα. Η ηλιακή ακτινοβολία στο άνω όριο του γεωγραφικού κελύφους εκφράζεται υπό όρους ηλιακή σταθερά . Η τιμή της υπό όρους ηλιακής σταθεράς είναι 1,90 - 1,92 cal / (cm 2 x min), ή 1,32 - 1,34 kW / (m 2 x min).

Η ηλιακή σταθερά, σε αντίθεση με το όνομά της, δεν παραμένει σταθερή. Αλλάζει λόγω της αλλαγής της απόστασης από τον Ήλιο στη Γη καθώς η Γη κινείται στην τροχιά της. Όσο μικρές κι αν είναι αυτές οι διακυμάνσεις, επηρεάζουν πάντα τον καιρό και το κλίμα.

Κατά μέσο όρο το καθένα τετραγωνικό χιλιόμετροη τροπόσφαιρα λαμβάνει 10,8 x 10 15 J. (2,6 x 10 15 θερμίδες) ετησίως. Αυτή η ποσότητα θερμότητας μπορεί να επιτευχθεί με την καύση 400.000 τόνων λιθάνθρακα. Ολόκληρη η Γη σε ένα χρόνο δέχεται μια τέτοια ποσότητα θερμότητας, η οποία καθορίζεται από την τιμή των 5,74 x 10 24 J. (1,37 x 10 24 θερμίδες).

Η κατανομή της ηλιακής ακτινοβολίας «στο ανώτερο όριο της ατμόσφαιρας» ή με απολύτως διαφανή ατμόσφαιρα. Γνώση της κατανομής της ηλιακής ακτινοβολίας πριν από την είσοδό της στην ατμόσφαιρα, ή τα λεγόμενα ηλιακό (ηλιακό) κλίμα , είναι σημαντικό για τον καθορισμό του ρόλου και του μεριδίου συμμετοχής του κέλυφος αέραΓη (ατμόσφαιρα) στην κατανομή της θερμότητας στην επιφάνεια της γης και στη διαμόρφωση του θερμικού της καθεστώτος.

Η ποσότητα ηλιακής θερμότητας και φωτός που εισέρχεται ανά μονάδα επιφάνειας καθορίζεται, πρώτον, από τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων, η οποία εξαρτάται από το ύψος του Ήλιου πάνω από τον ορίζοντα, και δεύτερον, από τη διάρκεια της ημέρας.

Η κατανομή της ακτινοβολίας κοντά στο ανώτερο όριο του γεωγραφικού περιβλήματος, που καθορίζεται μόνο από αστρονομικούς παράγοντες, είναι πιο ομοιόμορφη από την πραγματική κατανομή της κοντά στην επιφάνεια της γης.

Ελλείψει ατμόσφαιρας, το ετήσιο άθροισμα της ακτινοβολίας στα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη θα ήταν 13.480 MJ/cm 2 (322 kcal/cm 2) και στους πόλους 5.560 MJ/m 2 (133 kcal/cm 2). Στα πολικά γεωγραφικά πλάτη, ο Ήλιος στέλνει θερμότητα λίγο λιγότερο από το μισό (περίπου 42%) της ποσότητας που εισέρχεται στον ισημερινό.

Φαίνεται ότι η ηλιακή ακτινοβολία της Γης είναι συμμετρική ως προς το επίπεδο του ισημερινού. Αυτό όμως συμβαίνει μόνο δύο φορές το χρόνο, τις ημέρες της εαρινής και φθινοπωρινής ισημερίας. Η κλίση του άξονα περιστροφής και η ετήσια κίνηση της Γης καθορίζουν την ασύμμετρη ακτινοβολία της από τον Ήλιο. Το μέρος του Ιανουαρίου του έτους, το νότιο ημισφαίριο λαμβάνει περισσότερη θερμότητα, τον Ιούλιο - το βόρειο. Αυτό ακριβώς είναι κύριος λόγοςεποχιακούς ρυθμούς σε ένα γεωγραφικό περίβλημα.

Η διαφορά μεταξύ του ισημερινού και του πόλου του θερινού ημισφαιρίου είναι μικρή: 6.740 MJ/m 2 (161 kcal/cm 2) φτάνουν στον ισημερινό και περίπου 5.560 MJ/m 2 (133 kcal/cm 2 ανά εξάμηνο) στον πόλο. Αλλά οι πολικές χώρες του χειμερινού ημισφαιρίου την ίδια στιγμή στερούνται εντελώς ηλιακής θερμότητας και φωτός.

Την ημέρα του ηλιοστασίου, ο πόλος δέχεται ακόμη περισσότερη θερμότητα από τον ισημερινό - 46,0 MJ / m 2 (1,1 kcal / cm 2) και 33,9 MJ / m 2 (0,81 kcal / cm 2).

Γενικά, το ετήσιο ηλιακό κλίμα στους πόλους είναι 2,4 φορές ψυχρότερο από ό,τι στον ισημερινό. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το χειμώνα οι πόλοι δεν θερμαίνονται καθόλου από τον Ήλιο.

Το πραγματικό κλίμα όλων των γεωγραφικών πλάτη οφείλεται σε μεγάλο βαθμό σε επίγειους παράγοντες. Οι σημαντικότεροι από αυτούς τους παράγοντες είναι: πρώτον, η εξασθένηση της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα και δεύτερον, η διαφορετική ένταση αφομοίωσης της ηλιακής ακτινοβολίας από την επιφάνεια της γης σε διαφορετικές γεωγραφικές συνθήκες.

Η αλλαγή της ηλιακής ακτινοβολίας καθώς διέρχεται από την ατμόσφαιρα. Το άμεσο ηλιακό φως που διαπερνά την ατμόσφαιρα όταν ο ουρανός είναι χωρίς σύννεφα ονομάζεται άμεση ηλιακή ακτινοβολία . Η μέγιστη τιμή του σε υψηλή διαφάνεια της ατμόσφαιρας σε επιφάνεια κάθετη προς τις ακτίνες τροπική ζώνηείναι περίπου 1,05 - 1,19 kW / m 2 (1,5 - 1,7 cal / cm 2 x min. Στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη, η τάση της μεσημεριανής ακτινοβολίας είναι συνήθως περίπου 0,70 - 0,98 kW / m 2 x min (1,0 - 1,4 cal/cm 2 x min) Στα βουνά, η τιμή αυτή αυξάνεται σημαντικά.

Μέρος των ακτίνων του ήλιου από την επαφή με μόρια αερίων και αερολύματα διασκορπίζονται και μετατρέπονται σε διάσπαρτη ακτινοβολία . Στην επιφάνεια της γης, η διάσπαρτη ακτινοβολία δεν προέρχεται πλέον από τον ηλιακό δίσκο, αλλά από ολόκληρο τον ουρανό και δημιουργεί εκτεταμένο φωτισμό της ημέρας. Από αυτήν μέχρι ηλιόλουστες μέρεςφως και όπου οι άμεσες ακτίνες δεν διαπερνούν, για παράδειγμα, κάτω από το θόλο του δάσους. Εκτός από την άμεση ακτινοβολία, η διάχυτη ακτινοβολία χρησιμεύει επίσης ως πηγή θερμότητας και φωτός.

Απόλυτη τιμήΗ διάσπαρτη ακτινοβολία είναι μεγαλύτερη, όσο πιο έντονη είναι η ευθεία γραμμή. Σχετική αξίαΗ διάσπαρτη ακτινοβολία αυξάνεται με τη μείωση του ρόλου της ευθείας γραμμής: στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη το καλοκαίρι είναι 41%, και το χειμώνα το 73% της συνολικής άφιξης ακτινοβολίας. Ειδικό βάροςδιάσπαρτη ακτινοβολία σε συνολική αξίαΗ συνολική ακτινοβολία εξαρτάται επίσης από το ύψος του Ήλιου. Στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, η διάσπαρτη ακτινοβολία αντιπροσωπεύει περίπου το 30%, και στα πολικά γεωγραφικά πλάτη, περίπου το 70% της συνολικής ακτινοβολίας.

Γενικά, η διάχυτη ακτινοβολία αντιπροσωπεύει περίπου το 25% της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει στον πλανήτη μας.

Έτσι, η άμεση και διάχυτη ακτινοβολία εισέρχεται στην επιφάνεια της γης. Μαζί, σχηματίζονται άμεση και διάχυτη ακτινοβολία συνολική ακτινοβολία , που ορίζει θερμικό καθεστώς της τροπόσφαιρας .

Απορροφώντας και διασκορπίζοντας την ακτινοβολία, η ατμόσφαιρα την αποδυναμώνει σημαντικά. Ποσό εξασθένησης εξαρτάται από συντελεστής διαφάνειας, που δείχνει πόση ακτινοβολία φτάνει στην επιφάνεια της γης. Εάν η τροπόσφαιρα αποτελούνταν μόνο από αέρια, τότε ο συντελεστής διαφάνειας θα ήταν ίσος με 0,9, δηλαδή θα περνούσε περίπου το 90% της ακτινοβολίας που πηγαίνει στη Γη. Ωστόσο, τα αερολύματα υπάρχουν πάντα στον αέρα, μειώνοντας τον συντελεστή διαφάνειας σε 0,7 - 0,8. Η διαφάνεια της ατμόσφαιρας αλλάζει καθώς αλλάζει ο καιρός.

Δεδομένου ότι η πυκνότητα του αέρα μειώνεται με το ύψος, το στρώμα αερίου που διαπερνούν οι ακτίνες δεν πρέπει να εκφράζεται σε km ατμοσφαιρικού πάχους. Η μονάδα μέτρησης είναι οπτική μάζα, ίσο με το πάχος του στρώματος αέρα με κατακόρυφη πρόσπτωση ακτίνων.

Η εξασθένηση της ακτινοβολίας στην τροπόσφαιρα είναι εύκολο να παρατηρηθεί κατά τη διάρκεια της ημέρας. Όταν ο Ήλιος βρίσκεται κοντά στον ορίζοντα, οι ακτίνες του διαπερνούν πολλές οπτικές μάζες. Ταυτόχρονα, η έντασή τους είναι τόσο εξασθενημένη που μπορεί κανείς να κοιτάξει τον Ήλιο με ένα απροστάτευτο μάτι. Με την ανατολή του Ήλιου, ο αριθμός των οπτικών μαζών από τις οποίες περνούν οι ακτίνες του μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της ακτινοβολίας.

Ο βαθμός εξασθένησης της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα εκφράζεται ως Η φόρμουλα του Lambert :

I i = I 0 p m , όπου

I i - ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης,

I 0 - ηλιακή σταθερά,

p είναι ο συντελεστής διαφάνειας,

m είναι ο αριθμός των οπτικών μαζών.

Ηλιακή ακτινοβολία κοντά στην επιφάνεια της γης.Η ποσότητα της ακτινοβολούμενης ενέργειας ανά μονάδα της επιφάνειας της γης εξαρτάται κυρίως από τη γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου. Στο ίσες περιοχέςστον ισημερινό, στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη, υπάρχουν διαφορετικές ποσότητες ακτινοβολίας.

Η ηλιακή ηλιακή ακτινοβολία (φωτισμός) είναι πολύ εξασθενημένη συννεφιά. Η μεγάλη νεφελότητα του ισημερινού και του εύκρατου γεωγραφικού πλάτη και η χαμηλή νεφελότητα των τροπικών γεωγραφικών πλάτη κάνουν σημαντικές προσαρμογές στην κατανομή των ζωνών της ακτινοβολούμενης ενέργειας του Ήλιου.

Η κατανομή της ηλιακής θερμότητας στην επιφάνεια της γης απεικονίζεται στους χάρτες της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας. Όπως δείχνουν αυτές οι κάρτες, ο μεγαλύτερος αριθμόςηλιακή θερμότητα - από 7.530 έως 9.200 MJ / m 2 (180-220 kcal / cm 2) λαμβάνουν τροπικά γεωγραφικά πλάτη. Τα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη, λόγω της υψηλής θολότητας, λαμβάνουν κάπως λιγότερη θερμότητα: 4.185 - 5.860 MJ / m 2 (100-140 kcal / cm 2).

Από τα τροπικά έως τα εύκρατα γεωγραφικά πλάτη, η ακτινοβολία μειώνεται. Στα νησιά της Αρκτικής, δεν υπερβαίνει τα 2.510 MJ/m 2 (60 kcal/cm 2) ετησίως. Η κατανομή της ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης έχει ζωνικό-περιφερειακό χαρακτήρα. Κάθε ζώνη χωρίζεται σε ξεχωριστές περιοχές (περιοχές), κάπως διαφορετικές μεταξύ τους.

εποχιακές διακυμάνσειςσυνολική ακτινοβολία.

Σε ισημερινά και τροπικά γεωγραφικά πλάτη, το ύψος του Ήλιου και η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου ποικίλλουν ελαφρώς με τους μήνες. Η συνολική ακτινοβολία σε όλους τους μήνες χαρακτηρίζεται από μεγάλες τιμές, εποχιακή αλλαγήΟι θερμικές συνθήκες είναι είτε απούσες είτε πολύ μικρές. Στην ισημερινή ζώνη, δύο μέγιστα σκιαγραφούνται αμυδρά, που αντιστοιχούν στη ζενιθιακή θέση του Ήλιου.

ΣΤΟ εύκρατη ζώνη στην ετήσια πορεία ακτινοβολίας εκφράζεται έντονα το θερινό μέγιστο, στο οποίο η μηνιαία τιμή της συνολικής ακτινοβολίας δεν είναι μικρότερη από την τροπική. Αριθμός ζεστούς μήνεςμειώνεται με το γεωγραφικό πλάτος.

Στις πολικές περιοχέςτο καθεστώς ακτινοβολίας αλλάζει δραματικά. Εδώ, ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος, από αρκετές ημέρες έως αρκετούς μήνες, δεν σταματά μόνο η θέρμανση, αλλά και ο φωτισμός. Το καλοκαίρι, ο φωτισμός εδώ είναι συνεχής, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την ποσότητα της μηνιαίας ακτινοβολίας.

Αφομοίωση της ακτινοβολίας από την επιφάνεια της γης. Albedo. Η συνολική ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης απορροφάται εν μέρει από το έδαφος και τα υδάτινα σώματα και μετατρέπεται σε θερμότητα. Στους ωκεανούς και τις θάλασσες, η συνολική ακτινοβολία ξοδεύεται στην εξάτμιση. Μέρος της συνολικής ακτινοβολίας αντανακλάται στην ατμόσφαιρα ( ανακλώμενη ακτινοβολία).

Όλοι οι τύποι ηλιακών ακτίνων φτάνουν στην επιφάνεια της γης με τρεις τρόπους - με τη μορφή άμεσης, ανακλώμενης και διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας.
άμεση ηλιακή ακτινοβολίαείναι ακτίνες που έρχονται απευθείας από τον ήλιο. Η έντασή του (απόδοση) εξαρτάται από το ύψος του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα: το μέγιστο παρατηρείται το μεσημέρι και το ελάχιστο - το πρωί και το βράδυ. από την εποχή του χρόνου: μέγιστο - το καλοκαίρι, ελάχιστο - το χειμώνα. από το ύψος του εδάφους πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (ψηλότερα στα βουνά παρά στην πεδιάδα). για την κατάσταση της ατμόσφαιρας (η ατμοσφαιρική ρύπανση τη μειώνει). Το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας εξαρτάται επίσης από το ύψος του ήλιου πάνω από τον ορίζοντα (όσο χαμηλότερος είναι ο ήλιος πάνω από τον ορίζοντα, τόσο λιγότερο υπεριώδεις ακτίνες).
ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολίαείναι οι ακτίνες του ήλιου που αντανακλώνται από τη γη ή επιφάνεια του νερού. Εκφράζεται ποσοστόαντανακλούν τις ακτίνες στη συνολική τους ροή και ονομάζεται albedo. Η τιμή albedo εξαρτάται από τη φύση των ανακλώσιμων επιφανειών. Κατά την οργάνωση και τη διεξαγωγή ηλιοθεραπείας, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε και να λαμβάνετε υπόψη το albedo των επιφανειών στις οποίες πραγματοποιείται η ηλιοθεραπεία. ηλιοθεραπεία. Ορισμένα από αυτά χαρακτηρίζονται από επιλεκτική ανακλαστικότητα. Το χιόνι αντανακλά πλήρως υπέρυθρες ακτίνεςκαι υπεριώδες σε μικρότερο βαθμό.

διάσπαρτη ηλιακή ακτινοβολίαπου σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της διασποράς του ηλιακού φωτός στην ατμόσφαιρα. Τα μόρια του αέρα και τα σωματίδια που αιωρούνται σε αυτόν (οι μικρότερες σταγόνες νερού, κρύσταλλοι πάγου κ.λπ.), που ονομάζονται αερολύματα, αντανακλούν μέρος των ακτίνων. Ως αποτέλεσμα πολλαπλών αντανακλάσεων, μερικές από αυτές εξακολουθούν να φτάνουν στην επιφάνεια της γης. Αυτές είναι διάσπαρτες ακτίνες του ήλιου. Κυρίως οι υπεριώδεις, οι βιολετί και οι μπλε ακτίνες είναι διάσπαρτες, γεγονός που καθορίζει το μπλε χρώμα του ουρανού σε καθαρό καιρό. Η αναλογία των διάσπαρτων ακτίνων είναι μεγάλη σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (στις βόρειες περιοχές). Εκεί ο ήλιος βρίσκεται χαμηλά πάνω από τον ορίζοντα, και επομένως η διαδρομή των ακτίνων προς την επιφάνεια της γης είναι μεγαλύτερη. Στο μακρύς δρόμοςοι ακτίνες συναντούν περισσότερα εμπόδια και μέσα περισσότεροδιασκορπίζω.

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

Ολική ηλιακή ακτινοβολία- όλη η άμεση και διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στην επιφάνεια της γης. Η συνολική ηλιακή ακτινοβολία χαρακτηρίζεται από ένταση. Με έναν ουρανό χωρίς σύννεφα, η συνολική ηλιακή ακτινοβολία είναι μέγιστη αξίαγύρω στο μεσημέρι και κατά τη διάρκεια του έτους - το καλοκαίρι.

Ισορροπία ακτινοβολίας
Το ισοζύγιο ακτινοβολίας της επιφάνειας της γης είναι η διαφορά μεταξύ της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται από την επιφάνεια της γης και της αποτελεσματικής ακτινοβολίας της. Για την επιφάνεια της γης
- το εισερχόμενο μέρος είναι η απορροφούμενη άμεση και διάσπαρτη ηλιακή ακτινοβολία, καθώς και η απορροφούμενη αντίθετη ακτινοβολία της ατμόσφαιρας.
- το μέρος των δαπανών αποτελείται από απώλεια θερμότητας λόγω της ίδιας της ακτινοβολίας της επιφάνειας της γης.

Το ισοζύγιο ακτινοβολίας μπορεί να είναι θετικός(ημέρα, καλοκαίρι) και αρνητικός(τη νύχτα, το χειμώνα). μετρημένο σε kW/sq.m/min.
Ισορροπία ακτινοβολίας της επιφάνειας της γης - βασικό συστατικόισορροπία θερμότητας της επιφάνειας της γης. ένας από τους κύριους παράγοντες διαμόρφωσης του κλίματος.

Θερμική ισορροπία της επιφάνειας της γης- αλγεβρικό άθροισμαόλους τους τύπους εισροής και εξόδου θερμότητας στην επιφάνεια της γης και των ωκεανών. Η φύση της θερμικής ισορροπίας και της επίπεδο ενέργειαςκαθορίζουν τα χαρακτηριστικά και την ένταση των περισσότερων εξωγενών διεργασιών. Τα κύρια συστατικά της θερμικής ισορροπίας των ωκεανών είναι:
- ισορροπία ακτινοβολίας.
- κατανάλωση θερμότητας για εξάτμιση.
- ταραχώδης ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ της επιφάνειας του ωκεανού και της ατμόσφαιρας.
- κατακόρυφη τυρβώδης ανταλλαγή θερμότητας της επιφάνειας του ωκεανού με τα υποκείμενα στρώματα. και
- οριζόντια ωκεάνια έλξη.

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

Μέτρηση ηλιακής ακτινοβολίας.

Για τη μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας χρησιμοποιούνται ακτινόμετρα και πυρηλιόμετρα. Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας συνήθως μετριέται από τη θερμική της επίδραση και εκφράζεται σε θερμίδες ανά μονάδα επιφάνειας ανά μονάδα χρόνου.

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

Η μέτρηση της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας πραγματοποιείται από ένα πυρανόμετρο Yanishevsky με ένα γαλβανόμετρο ή ένα ποτενσιόμετρο.

Κατά τη μέτρηση της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας, το πυρανόμετρο εγκαθίσταται χωρίς σκιερό πλέγμα, ενώ κατά τη μέτρηση διάσπαρτης ακτινοβολίας, με σκίαση. Η άμεση ηλιακή ακτινοβολία υπολογίζεται ως η διαφορά μεταξύ της συνολικής και της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας.

Κατά τον προσδιορισμό της έντασης της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας στον φράκτη, το πυρανόμετρο είναι τοποθετημένο σε αυτό έτσι ώστε η αντιληπτή επιφάνεια της συσκευής να είναι αυστηρά παράλληλη με την επιφάνεια του φράχτη. Σε περίπτωση απουσίας αυτόματης καταγραφής της ακτινοβολίας, οι μετρήσεις θα πρέπει να γίνονται μετά από 30 λεπτά μεταξύ της ανατολής και της δύσης του ηλίου.

Η ακτινοβολία που πέφτει στην επιφάνεια του φράχτη δεν απορροφάται πλήρως. Ανάλογα με την υφή και το χρώμα του φράχτη, μερικές από τις ακτίνες αντανακλώνται. Ο λόγος της ανακλώμενης ακτινοβολίας προς την προσπίπτουσα ακτινοβολία, εκφρασμένος ως ποσοστό, ονομάζεται επιφάνεια άλμπεντοκαι μετρήθηκε με Π.Κ. Καλιτίνα πλήρης με γαλβανόμετρο ή ποτενσιόμετρο.

Για μεγαλύτερη ακρίβεια, οι παρατηρήσεις θα πρέπει να γίνονται σε καθαρό ουρανό και με έντονη ηλιακή ακτινοβολία του φράχτη.

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