Albedo air. Kesan Albedo dan pemanasan global

Jumlah sinaran yang telah sampai ke permukaan bumi sebahagiannya diserap oleh tanah dan badan air dan ditukar kepada haba; ia dibelanjakan untuk penyejatan di lautan dan laut, dan sebahagiannya dipantulkan ke atmosfera (radiasi pantulan). Nisbah tenaga sinaran yang diserap dan dipantulkan bergantung pada sifat tanah, pada sudut tuju sinaran pada permukaan air. Oleh kerana hampir mustahil untuk mengukur tenaga yang diserap, nilai tenaga yang dipantulkan ditentukan.

Pemantulan permukaan tanah dan air dipanggil mereka albedo. Ia dikira dalam % sinaran yang dipantulkan daripada kejadian pada permukaan tertentu, bersama-sama dengan sudut (lebih tepat, sinus sudut) kejadian sinar dan jumlah jisim optik atmosfera yang dilaluinya, adalah salah satu faktor planet terpenting pembentukan iklim.

Di darat, albedo ditentukan oleh warna permukaan semula jadi. Semua sinaran dapat mengasimilasikan badan hitam sepenuhnya. Permukaan cermin memantulkan 100% sinaran dan tidak dapat dipanaskan. Daripada permukaan sebenar, salji tulen mempunyai albedo tertinggi. Di bawah ialah albedo permukaan tanah mengikut zon semula jadi.

Nilai pembentuk iklim bagi pemantulan permukaan yang berbeza adalah sangat tinggi. Di zon ais latitud tinggi, sinaran suria, yang sudah lemah oleh laluan sejumlah besar jisim optik atmosfera dan jatuh di permukaan pada sudut akut, dicerminkan oleh salji kekal.

Albedo permukaan air untuk sinaran langsung bergantung pada sudut di mana sinaran matahari jatuh ke atasnya. Sinar menegak menembusi jauh ke dalam air, dan ia mengasimilasikan haba mereka. Sinaran condong dari air dipantulkan, seperti dari cermin, dan ia tidak dipanaskan: albedo permukaan air pada ketinggian Matahari 90 "adalah 2%, pada ketinggian Matahari 20 ° - 78%.

Pemandangan permukaan dan landskap zon Albedo

Salji kering segar…………………………………………………… 80-95

Salji basah………………………………………………….. 60-70

Ais laut…………………………………………………….. 30-40

Tundra tanpa penutup salji……………………………….. 18

Litupan salji yang stabil di latitud sederhana 70

Tidak stabil yang sama……………………………………….. 38

Hutan konifer pada musim panas…………………………………………. 10-15

Begitu juga, dengan litupan salji yang stabil……….. 45

Hutan daun luruh pada musim panas…………………………………………. 15-20

Begitu juga, dengan daun kuning pada musim luruh……………….. 30-40

Padang rumput…………………………………………………………………… 15-25

Padang rumput pada musim panas…………………………………………………….. 18

Pasir berlainan warna………………………………………….. 25-35

Gurun………………………………………………………….. 28

Savannah dalam musim kemarau………………………………………… 24

Begitu juga pada musim hujan………………………………………………. lapan belas

Seluruh troposfera…………………………………………………… 33

Bumi secara keseluruhan (planet)………………………………………….. 45

Untuk sinaran bertaburan, albedo agak kurang.
Memandangkan 2/3 daripada kawasan bumi diduduki oleh lautan, asimilasi tenaga suria oleh permukaan air bertindak sebagai faktor pembentuk iklim yang penting.

Lautan di latitud subpolar hanya mengasimilasikan sebahagian kecil daripada haba Matahari yang sampai ke mereka. Laut tropika, sebaliknya, menyerap hampir semua tenaga suria. Albedo permukaan air, seperti litupan salji di negara-negara kutub, memperdalam pembezaan zon iklim.

Di zon sederhana, pemantulan permukaan meningkatkan perbezaan antara musim dalam setahun. Pada bulan September dan Mac, Matahari berada pada ketinggian yang sama di atas ufuk, tetapi Mac lebih sejuk daripada September, kerana sinaran matahari dipantulkan dari litupan salji. Kemunculan daun kuning pertama pada musim luruh, dan kemudian embun beku dan salji sementara meningkatkan albedo dan mengurangkan suhu udara. Litupan salji yang stabil disebabkan oleh suhu rendah mempercepatkan penyejukan dan pengurangan selanjutnya suhu musim sejuk.

Aliran albedo jangka panjang diarahkan ke arah penyejukan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengukuran satelit menunjukkan sedikit trend.

Mengubah albedo Bumi berpotensi memberi kesan yang kuat terhadap iklim. Apabila albedo, atau pemantulan, meningkat, lebih banyak cahaya matahari dipantulkan kembali ke angkasa. Ini mempunyai kesan penyejukan pada suhu global. Sebaliknya, penurunan albedo memanaskan planet ini. Perubahan dalam albedo hanya 1% memberikan kesan sinaran 3.4 W/m2, setanding dengan kesan penggandaan CO2. Bagaimanakah albedo mempengaruhi suhu global dalam beberapa dekad kebelakangan ini?

Aliran Albedo sehingga 2000

Albedo Bumi ditentukan oleh beberapa faktor. Salji dan ais memantulkan cahaya dengan baik, jadi apabila ia cair, albedo akan turun. Hutan mempunyai albedo yang lebih rendah daripada kawasan lapang, jadi penebangan hutan meningkatkan albedo (katakan penebangan hutan tidak akan menghentikan pemanasan global). Aerosol mempunyai kesan langsung dan tidak langsung pada albedo. Pengaruh langsung ialah pantulan cahaya matahari ke angkasa. Kesan tidak langsung ialah tindakan zarah aerosol sebagai pusat pemeluwapan lembapan, yang menjejaskan pembentukan dan hayat awan. Awan pula mempengaruhi suhu global dalam beberapa cara. Mereka menyejukkan iklim dengan memantulkan cahaya matahari, tetapi juga boleh mempunyai kesan pemanasan dengan mengekalkan sinaran inframerah keluar.

Semua faktor ini harus diambil kira apabila merumuskan pelbagai daya pancaran yang menentukan iklim. Perubahan guna tanah dikira daripada pembinaan semula sejarah perubahan dalam tanah tanaman dan komposisi padang rumput. Pemerhatian dari satelit dan dari tanah memungkinkan untuk menentukan arah aliran dalam tahap aerosol dan awan albedo. Dapat dilihat bahawa awan albedo adalah faktor terkuat dari pelbagai jenis albedo. Trend jangka panjang adalah ke arah penyejukan, impaknya ialah -0.7 W/m2 dari 1850 hingga 2000.

Rajah 1 Purata jumlah paksaan sinaran tahunan(Bab 2 IPCC AR4).

Aliran Albedo sejak tahun 2000.

Satu cara untuk mengukur albedo Bumi adalah dengan cahaya pucat Bulan. Ini adalah cahaya matahari, pertama kali dipantulkan oleh Bumi dan kemudian dipantulkan kembali ke Bumi oleh Bulan pada waktu malam. Cahaya abu Bulan telah diukur oleh Balai Cerap Suria Big Bear sejak November 1998 (beberapa ukuran juga dibuat pada tahun 1994 dan 1995). Rajah 2 menunjukkan perubahan albedo daripada pembinaan semula data satelit (garis hitam) dan daripada ukuran cahaya abu bulan (garisan biru) (Palle 2004).

Rajah.2 Perubahan dalam albedo yang dibina semula daripada data satelit ISCCP (garis hitam) dan perubahan dalam cahaya abu bulan (garis hitam). Skala menegak kanan menunjukkan daya radiasi negatif (iaitu penyejukan) (Palle 2004).

Data dalam Rajah 2 bermasalah. Garis hitam, pembinaan semula data satelit ISCCP" ialah parameter statistik semata-mata dan mempunyai sedikit makna fizikal kerana ia tidak mengambil kira perhubungan bukan linear antara awan dan sifat permukaan serta albedo planet, dan juga tidak termasuk perubahan aerosol albedo, seperti yang dikaitkan dengan Gunung Pinatubo atau pelepasan sulfat antropogenik.(Iklim Sebenar).

Lebih bermasalah ialah puncak albedo sekitar tahun 2003, kelihatan dalam garisan cahaya pucat biru bulan. Ia sangat bercanggah dengan data satelit yang menunjukkan sedikit trend pada masa ini. Sebagai perbandingan, kita boleh mengingati letusan Pinatubo pada tahun 1991, yang memenuhi atmosfera dengan aerosol. Aerosol ini memantulkan cahaya matahari, menghasilkan daya radiasi negatif 2.5 W/m2. Ini telah menurunkan suhu global secara drastik. Data cahaya abu kemudiannya menunjukkan pendedahan hampir -6 W/m2, yang sepatutnya bermakna penurunan suhu yang lebih besar. Tiada kejadian serupa berlaku pada tahun 2003. (Wielicki 2007).

Pada tahun 2008, sebab percanggahan itu ditemui. Balai Cerap Beruang Besar memasang teleskop baharu untuk mengukur cahaya bulan pada tahun 2004. Dengan data baharu yang dipertingkatkan, mereka menentukur semula data lama mereka dan menyemak semula anggaran albedo mereka (Palle 2008). nasi. 3 menunjukkan nilai albedo lama (garis hitam) dan kemas kini (garis biru). Puncak anomali tahun 2003 telah hilang. Walau bagaimanapun, trend peningkatan albedo dari 1999 hingga 2003 telah dikekalkan.

nasi. 3 Perubahan dalam albedo Bumi mengikut ukuran cahaya abu bulan. Garis hitam ialah perubahan albedo daripada penerbitan 2004 (Palle 2004). Garis biru - perubahan albedo dikemas kini selepas prosedur analisis data yang dipertingkatkan, juga termasuk data dalam tempoh yang lebih lama (Palle 2008).

Seberapa tepat albedo ditentukan daripada cahaya pucat bulan? Kaedah ini bukan skop global. Ia menjejaskan kira-kira satu pertiga daripada Bumi dalam setiap pemerhatian, sesetengah kawasan sentiasa kekal "tidak kelihatan" dari tapak pemerhatian. Di samping itu, pengukuran adalah jarang dan dibuat dalam julat panjang gelombang sempit 0.4-0.7 µm (Bender 2006).

Sebaliknya, data satelit seperti CERES ialah pengukuran global sinaran gelombang pendek Bumi, termasuk semua kesan sifat permukaan dan atmosfera. Berbanding dengan ukuran cahaya abu, ia meliputi julat yang lebih luas (0.3-5.0 µm). Analisis data CERES tidak menunjukkan arah aliran albedo jangka panjang dari Mac 2000 hingga Jun 2005. Perbandingan dengan tiga set data bebas (MODIS, MISR dan SeaWiFS) menunjukkan "kesesuaian yang luar biasa" untuk kesemua 4 keputusan (Loeb 2007a).

nasi. 4 Perubahan bulanan dalam min fluks CERES SW TOA dan pecahan awan MODIS ().

Albedo telah menjejaskan suhu global - kebanyakannya ke arah penyejukan dalam trend jangka panjang. Dari segi aliran terkini, data ashlight menunjukkan peningkatan dalam albedo dari 1999 hingga 2003 dengan sedikit perubahan selepas 2003. Satelit menunjukkan sedikit perubahan sejak tahun 2000. Daya radiasi daripada perubahan albedo adalah minimum dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Untuk memahami proses yang mempengaruhi iklim planet kita, mari kita ingat beberapa istilah.

Kesan rumah hijau- ini adalah peningkatan suhu lapisan bawah atmosfera berbanding suhu sinaran haba planet. Intipati fenomena ini terletak pada fakta bahawa permukaan planet menyerap sinaran suria, terutamanya dalam julat yang boleh dilihat dan, memanaskan, memancarkannya kembali ke angkasa, tetapi sudah dalam julat inframerah. Sebahagian besar sinaran inframerah Bumi diserap oleh atmosfera dan sebahagiannya dipancarkan semula ke Bumi. Kesan pemindahan haba sinaran bersama di lapisan bawah atmosfera ini dipanggil kesan rumah hijau. Kesan rumah hijau adalah unsur semulajadi keseimbangan haba Bumi. Tanpa kesan rumah hijau, purata suhu permukaan planet ialah -19°C dan bukannya +14°C sebenar. Sejak beberapa dekad yang lalu, pelbagai organisasi kebangsaan dan antarabangsa telah mempertahankan hipotesis bahawa aktiviti manusia membawa kepada peningkatan dalam kesan rumah hijau, dan, oleh itu, kepada pemanasan tambahan atmosfera. Pada masa yang sama, terdapat sudut pandangan alternatif, contohnya, mengaitkan perubahan suhu di atmosfera Bumi dengan kitaran semula jadi aktiviti suria.(1)

Laporan penilaian kelima Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim (2013-2014) menyatakan bahawa, dengan kebarangkalian lebih daripada 95%, pengaruh manusia telah menjadi punca utama pemanasan yang diperhatikan sejak pertengahan abad ke-20. Konsistensi perubahan yang diperhatikan dan dikira di seluruh sistem iklim menunjukkan bahawa perubahan iklim yang diperhatikan disebabkan terutamanya oleh peningkatan kepekatan atmosfera gas rumah hijau akibat aktiviti manusia.

Perubahan iklim semasa di Rusia secara keseluruhannya harus dicirikan sebagai pemanasan berterusan pada kadar lebih daripada dua setengah kali ganda kadar purata pemanasan global.(2)

pantulan meresap- ini ialah pantulan kejadian fluks cahaya pada permukaan, di mana pantulan berlaku pada sudut yang berbeza daripada kejadian. Pantulan meresap menjadi jika ketidakselarasan permukaan adalah mengikut susunan panjang gelombang (atau melebihinya) dan disusun secara rawak. (3)

Bumi Albedo(A.Z.) - Peratusan sinaran suria yang dipancarkan oleh glob (bersama-sama dengan atmosfera) kembali ke angkasa dunia, kepada sinaran suria yang tiba di sempadan atmosfera. Pulangan sinaran suria oleh Bumi adalah terdiri daripada pantulan dari permukaan bumi, penyerakan sinaran langsung oleh atmosfera ke dalam ruang dunia (backscattering) dan pantulan dari permukaan atas awan. A. 3. di bahagian spektrum yang kelihatan (visual) - kira-kira 40%. Untuk fluks kamiran sinaran suria, kamiran (tenaga) A. 3. adalah kira-kira 35%. Sekiranya tiada awan, visual A. 3. akan menjadi kira-kira 15%. (empat)

Julat spektrum sinaran elektromagnet Matahari- memanjang dari gelombang radio ke sinar-X. Walau bagaimanapun, maksimum keamatannya jatuh pada bahagian spektrum yang boleh dilihat (kuning-hijau). Di sempadan atmosfera bumi, bahagian ultraungu spektrum suria ialah 5%, bahagian yang boleh dilihat ialah 52% dan bahagian inframerah ialah 43%, bahagian ultraungu di permukaan bumi ialah 1%, bahagian yang boleh dilihat ialah 40% dan bahagian inframerah spektrum suria ialah 59%. (5)

pemalar suria- jumlah kuasa sinaran suria yang melalui satu kawasan, berorientasikan serenjang dengan aliran, pada jarak satu unit astronomi dari Matahari di luar atmosfera bumi. Mengikut ukuran tambahan atmosfera, pemalar suria ialah 1367 W/m².(3)

Luas permukaan bumi– 510,072,000 km2.

Bahagian utama.

Perubahan iklim semasa (ke arah pemanasan) dipanggil pemanasan global.

Mekanisme pemanasan global yang paling mudah adalah seperti berikut.

Sinaran suria, memasuki atmosfera planet kita, secara purata, dipantulkan sebanyak 35%, yang merupakan albedo integral Bumi. Kebanyakan selebihnya diserap oleh permukaan, yang menjadi panas. Selebihnya diambil oleh tumbuhan melalui fotosintesis.

Permukaan Bumi yang dipanaskan mula memancar dalam julat inframerah, tetapi sinaran ini tidak terlepas ke angkasa, tetapi ditangguhkan oleh gas rumah hijau. Kami tidak akan mempertimbangkan jenis gas rumah hijau. Semakin banyak gas rumah hijau, semakin banyak haba yang dipancarkan kembali ke Bumi, dan semakin tinggi, oleh itu, suhu purata permukaan Bumi menjadi.

Perjanjian Paris, perjanjian di bawah Konvensyen Rangka Kerja Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu mengenai Perubahan Iklim, menangani keperluan untuk "memastikan purata suhu global meningkat 'jauh di bawah' 2°C dan 'berusaha' untuk mengehadkan kenaikan suhu kepada 1.5°C". Tetapi di dalamnya, selain daripada mengurangkan pelepasan gas rumah hijau, tidak ada algoritma untuk menyelesaikan masalah ini.

Memandangkan Amerika Syarikat telah menarik diri daripada perjanjian ini pada 01 Jun 2017, projek antarabangsa baharu diperlukan. Dan Rusia boleh menawarkannya.

Kelebihan utama perjanjian baharu itu mestilah mekanisme yang jelas dan berkesan untuk mengurangkan kesan gas rumah hijau ke atas iklim Bumi.

Cara paling menarik untuk mengurangkan kesan gas rumah hijau ke atas iklim adalah dengan meningkatkan purata albedo Bumi.

Mari kita lihat dengan lebih dekat.

Di Rusia, terdapat kira-kira 625,000 km jalan yang dilitupi asfalt, di China dan Amerika Syarikat - satu susunan magnitud lebih banyak secara keseluruhan.

Walaupun kita menganggap bahawa semua jalan di Rusia adalah lorong tunggal dan kategori 4 (yang tidak masuk akal dengan sendirinya), maka lebar minimum ialah 3m (mengikut SNiP 2.07.01-89). Keluasan jalan raya ialah 1875 km2. Atau 1,875,000,000 m2.

Pemalar suria di luar atmosfera, seperti yang kita ingat, ialah 1.37 kW/m2.

Untuk memudahkan, mari kita ambil jalur tengah, di mana tenaga suria di permukaan bumi (nilai purata untuk tahun itu) akan lebih kurang sama dengan 0.5 kW/m2.

Kami mendapat bahawa kuasa sinaran suria jatuh di jalan raya Persekutuan Rusia 937,500,000 watt.

Sekarang kita bahagikan nombor ini dengan 2. Bumi berputar. Ternyata 468,750,000 watt.

Purata kamiran albedo asfalt ialah 20%.

Dengan menambah pigmen atau kaca pecah, albedo asfalt yang kelihatan boleh ditingkatkan sehingga 40%. Pigmen mesti secara spektrum sepadan dengan julat sinaran bintang kita. Itu. mempunyai warna kuning-hijau. Tetapi, pada masa yang sama - tidak memburukkan lagi ciri fizikal konkrit asfalt dan menjadi semurah dan semudah mungkin dalam sintesis.

Dengan penggantian beransur-ansur konkrit asfalt lama dengan yang baru, dalam proses haus semula jadi yang pertama, jumlah peningkatan dalam kuasa sinaran pantulan akan menjadi 469 MW x 0.4 (bahagian spektrum suria yang kelihatan) x0.2 ( perbezaan antara albedo lama dan baru) 37.5 MW.

Kami tidak mengambil kira komponen inframerah spektrum, kerana ia akan diserap oleh gas rumah hijau.

Di seluruh dunia, nilai ini akan melebihi 500 MW. Ini adalah 0.00039% daripada jumlah kuasa sinaran masuk ke Bumi. Dan untuk menghapuskan kesan rumah hijau, adalah perlu untuk mencerminkan kuasa dengan 3 susunan magnitud lebih.

Keadaan di planet ini akan bertambah buruk dan pencairan glasier, kerana. albedo mereka sangat tinggi.

Jumlah sinaran yang sampai ke permukaan bumi tidak diserap sepenuhnya olehnya, tetapi sebahagiannya dipantulkan dari bumi. Oleh itu, apabila mengira ketibaan tenaga suria untuk sesuatu tempat, perlu mengambil kira pemantulan permukaan bumi. Pantulan sinaran juga berlaku dari permukaan awan. Nisbah keseluruhan fluks sinaran gelombang pendek Rk yang dipantulkan oleh permukaan tertentu dalam semua arah kepada kejadian fluks sinaran Q pada permukaan ini dipanggil albedo(A) permukaan yang diberi. Nilai ini

menunjukkan berapa banyak kejadian tenaga sinaran di permukaan dipantulkan daripadanya. Albedo sering dinyatakan sebagai peratusan. Kemudian

(1.3)

Dalam jadual. No. 1.5 memberikan nilai albedo untuk pelbagai jenis permukaan bumi. Daripada data dalam Jadual. 1.5 menunjukkan bahawa salji yang baru turun mempunyai pemantulan yang paling tinggi. Dalam sesetengah kes, salji albedo sehingga 87% diperhatikan, dan dalam keadaan Artik dan Antartika, malah sehingga 95%. Salji yang dibungkus, cair dan lebih tercemar mencerminkan lebih kurang. Albedo pelbagai tanah dan tumbuh-tumbuhan, seperti berikut dari Jadual. 4, berbeza sedikit. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa albedo sering berubah pada siang hari.

Nilai albedo tertinggi diperhatikan pada waktu pagi dan petang. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa pemantulan permukaan kasar bergantung pada sudut kejadian cahaya matahari. Dengan kejatuhan menegak, sinaran matahari menembusi lebih dalam ke dalam penutup tumbuh-tumbuhan dan diserap di sana. Pada ketinggian rendah matahari, sinaran menembusi kurang ke dalam tumbuh-tumbuhan dan dipantulkan ke tahap yang lebih besar dari permukaannya. Albedo permukaan air, secara purata, kurang daripada albedo permukaan tanah. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa sinar matahari (bahagian gelombang pendek hijau-biru spektrum suria) menembusi sebahagian besarnya ke dalam lapisan atas air yang telus kepada mereka, di mana ia bertaburan dan diserap. Dalam hal ini, tahap kekeruhannya mempengaruhi pemantulan air.

Jadual No 1.5

Untuk air yang tercemar dan keruh, albedo meningkat dengan ketara. Untuk sinaran bertaburan, albedo air secara purata kira-kira 8-10%. Untuk sinaran suria langsung, albedo permukaan air bergantung pada ketinggian matahari: dengan penurunan ketinggian matahari, nilai albedo meningkat. Jadi, dengan kejadian sinaran semata-mata, hanya kira-kira 2-5% dipantulkan. Apabila matahari rendah di atas ufuk, 30-70% dipantulkan. Pemantulan awan adalah sangat tinggi. Purata awan albedo adalah kira-kira 80%. Mengetahui nilai albedo permukaan dan nilai jumlah sinaran, adalah mungkin untuk menentukan jumlah sinaran yang diserap oleh permukaan tertentu. Jika A ialah albedo, maka nilai a \u003d (1-A) ialah pekali serapan permukaan tertentu, menunjukkan bahagian kejadian sinaran pada permukaan ini yang diserap olehnya.

Sebagai contoh, jika jumlah fluks sinaran Q = 1.2 kal / cm 2 min jatuh pada permukaan rumput hijau (A \u003d 26%), maka peratusan sinaran yang diserap adalah

Q \u003d 1 - A \u003d 1 - 0.26 \u003d 0.74, atau \u003d 74%,

dan jumlah sinaran yang diserap

B menyerap \u003d Q (1 - A) \u003d 1.2 0.74 \u003d 0.89 kal / cm2 min.

Albedo permukaan air sangat bergantung pada sudut kejadian sinar matahari, kerana air tulen memantulkan cahaya mengikut hukum Fresnel.

di mana Z P – sudut zenit matahari Z 0 ialah sudut biasan sinaran matahari.

Pada kedudukan Matahari di zenith, albedo permukaan laut yang tenang ialah 0.02. Dengan peningkatan sudut zenit Matahari Z P albedo meningkat dan mencapai 0.35 pada Z P\u003d 85. Keseronokan laut membawa kepada perubahan Z P , dan mengurangkan julat nilai albedo dengan ketara, kerana ia meningkat secara besar-besaran Z n disebabkan oleh peningkatan kebarangkalian sinaran mengenai permukaan gelombang condong.Keterujaan mempengaruhi pemantulan bukan sahaja disebabkan oleh kecenderungan permukaan gelombang berbanding sinaran matahari, tetapi juga disebabkan oleh pembentukan gelembung udara di dalam air. Gelembung ini menyerakkan cahaya ke tahap yang besar, meningkatkan sinaran meresap yang keluar dari laut. Oleh itu, semasa ombak laut tinggi, apabila buih dan kambing muncul, albedo meningkat di bawah pengaruh kedua-dua faktor. Sinaran bertaburan memasuki permukaan air pada sudut yang berbeza. langit tanpa awan. Ia juga bergantung kepada taburan awan di langit. Oleh itu, albedo permukaan laut untuk sinaran meresap tidak tetap. Tetapi sempadan turun naiknya lebih sempit 1 dari 0.05 hingga 0.11. Akibatnya, albedo permukaan air untuk jumlah sinaran berbeza-beza bergantung pada ketinggian Matahari, nisbah antara sinaran langsung dan tersebar, gelombang permukaan laut. Ia harus ditanggung dalam fikiran bahawa bahagian utara lautan dipenuhi dengan ais laut. Dalam kes ini, albedo ais juga mesti diambil kira. Seperti yang anda ketahui, kawasan ketara permukaan bumi, terutamanya di latitud tengah dan tinggi, dilitupi awan yang sangat memantulkan sinaran suria. Oleh itu, pengetahuan tentang awan albedo sangat diminati. Pengukuran khas awan albedo telah dilakukan dengan bantuan kapal terbang dan belon. Mereka menunjukkan bahawa albedo awan bergantung kepada bentuk dan ketebalannya.Albedo awan altocumulus dan stratocumulus mempunyai nilai tertinggi.awan Cu - Sc - kira-kira 50%.

Data paling lengkap mengenai awan albedo diperolehi di Ukraine. Kebergantungan albedo dan fungsi penghantaran p pada ketebalan awan, yang merupakan hasil daripada sistematisasi data pengukuran, diberikan dalam Jadual. 1.6. Seperti yang dapat dilihat, peningkatan dalam ketebalan awan membawa kepada peningkatan dalam albedo dan penurunan dalam fungsi penghantaran.

Purata albedo untuk awan St dengan ketebalan purata 430 m ialah 73%, untuk awan SDengan pada ketebalan purata 350 m - 66%, dan fungsi penghantaran untuk awan ini masing-masing adalah 21 dan 26%.

Albedo awan bergantung pada albedo permukaan bumi. r 3 di mana awan itu terletak. Dari sudut fizikal, jelas bahawa semakin banyak r 3 , semakin besar fluks sinaran pantulan yang melepasi ke atas melalui sempadan atas awan. Oleh kerana albedo ialah nisbah aliran ini kepada aliran masuk, peningkatan albedo permukaan bumi membawa kepada peningkatan albedo awan.Kajian sifat awan untuk memantulkan sinaran suria telah dijalankan menggunakan satelit Bumi buatan. dengan mengukur kecerahan awan Purata nilai albedo awan yang diperoleh daripada data ini diberikan dalam jadual 1.7.

Jadual 1.7 - Purata nilai albedo awan pelbagai bentuk

Menurut data ini, awan albedo berkisar antara 29 hingga 86%. Perlu diberi perhatian ialah fakta bahawa awan cirrus mempunyai albedo yang kecil berbanding dengan bentuk awan lain (kecuali kumulus). Hanya awan cirrostratus, yang lebih tebal, memantulkan sinaran suria (r= 74%).

Masalah bahaya asteroid-komet, iaitu, ancaman perlanggaran antara Bumi dan badan-badan kecil sistem suria, diiktiraf hari ini sebagai masalah global yang kompleks yang dihadapi oleh manusia. Monograf kolektif ini meringkaskan data mengenai semua aspek masalah untuk kali pertama. Idea moden tentang sifat badan kecil Sistem Suria dan evolusi ensemble mereka, masalah pengesanan dan pemantauan badan kecil dipertimbangkan. Isu menilai tahap ancaman dan kemungkinan akibat mayat jatuh ke Bumi, cara untuk melindungi dan mengurangkan kerosakan, serta cara untuk membangunkan kerjasama domestik dan antarabangsa mengenai masalah global ini dibincangkan.

Buku ini ditujukan untuk pelbagai pembaca. Para saintis, guru, pelajar siswazah dan pelajar pelbagai kepakaran, termasuk, pertama sekali, astronomi, fizik, geosains, juruteknik angkasa dan, tentu saja, pembaca yang berminat dalam sains, akan mendapati banyak perkara menarik untuk diri mereka sendiri.

Buku:

<<< Назад

Ke hadapan >>>

Asteroid, seperti semua badan sistem suria kecuali badan pusat, bersinar oleh cahaya pantulan Matahari. Apabila memerhati, mata mencatatkan fluks cahaya yang bertaburan oleh asteroid ke arah Bumi dan melalui murid. Satu ciri sensasi subjektif fluks cahaya dengan keamatan yang berbeza-beza yang datang daripada asteroid ialah kecemerlangannya. Istilah ini (bukan kecerahan) yang disyorkan untuk digunakan dalam kesusasteraan saintifik. Malah, mata bertindak balas terhadap pencahayaan retina, iaitu, kepada fluks bercahaya per unit luas kawasan yang berserenjang dengan garis penglihatan, pada jarak Bumi. Pencahayaan adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak asteroid dari Bumi. Memandangkan fluks yang dihamburkan oleh asteroid adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jaraknya dari Matahari, kita boleh membuat kesimpulan bahawa pencahayaan di Bumi adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak dari asteroid ke Matahari dan ke Bumi. Oleh itu, jika kita menyatakan pencahayaan yang dicipta oleh asteroid yang terletak pada jarak r dari Matahari dan? dari Bumi, melalui E, dan melalui E 1 - pencahayaan yang dicipta oleh badan yang sama, tetapi terletak pada jarak unit dari Matahari dan dari Bumi, kemudian

E \u003d E 1 r -2? -2 . (3.2)

Dalam astronomi, pencahayaan biasanya dinyatakan dalam magnitud bintang. Selang pencahayaan satu magnitud ialah nisbah pencahayaan yang dicipta oleh dua sumber, di mana pencahayaan daripada salah satu daripadanya adalah 2.512 kali lebih besar daripada pencahayaan yang dicipta oleh yang lain. Dalam kes yang lebih umum, formula Pogson memegang:

E m1 /E m2 = 2.512 (m2-m1) , (3.3)

di mana E m1 - pencahayaan dari sumber dengan magnitud m 1, E m2 - pencahayaan dari sumber dengan magnitud m 2 (lebih kecil pencahayaan, lebih besar magnitud). Daripada formula ini mengikut pergantungan kecerahan asteroid m, dinyatakan dalam magnitud, pada jarak r dari Matahari dan? dari bumi:

m = m 0 + 5 lg(r?), (3.4)

di mana m 0 ialah apa yang dipanggil magnitud mutlak asteroid, secara numerik sama dengan magnitud yang akan dimiliki asteroid itu, berada pada jarak 1 AU. dari Matahari dan Bumi dan pada sudut fasa sifar (ingat bahawa sudut fasa ialah sudut di asteroid antara arah ke Bumi dan ke Matahari). Jelas sekali, konfigurasi tiga badan seperti itu tidak dapat direalisasikan secara semula jadi.

Formula (3.4) tidak menerangkan sepenuhnya perubahan dalam kecerahan asteroid semasa pergerakan orbitnya. Sebenarnya, kecerahan asteroid bukan sahaja bergantung pada jaraknya dari Matahari dan Bumi, tetapi juga pada sudut fasa. Pergantungan ini dikaitkan, dalam satu pihak, dengan kehadiran kerosakan (bahagian asteroid yang tidak diterangi oleh Matahari) apabila diperhatikan dari Bumi pada sudut fasa bukan sifar, dan, sebaliknya, dengan mikro - dan struktur makro permukaan.

Perlu diingat bahawa asteroid Jalur Utama hanya boleh diperhatikan pada sudut fasa yang agak kecil, sehingga kira-kira 30°.

Sehingga tahun 80-an. abad ke-20 Adalah dipercayai bahawa penambahan istilah yang berkadar dengan sudut fasa kepada formula (3.4) memungkinkan untuk mengambil kira perubahan kecerahan bergantung pada sudut fasa dengan agak baik:

m = m0 + 5 lg(r?) + k?, (3.5)

di mana? - sudut fasa. Pekali perkadaran k, walaupun berbeza untuk asteroid yang berbeza, berbeza terutamanya dalam julat 0.01–0.05 m/°.

Pertambahan magnitud m dengan sudut fasa bertambah mengikut formula (3.5) adalah linear, m 0 ialah ordinat titik persilangan lengkung fasa (sebenarnya lurus) dengan menegak pada r = ? = 1 dan? = 0°.

Kajian yang lebih terkini telah menunjukkan bahawa lengkung fasa asteroid adalah kompleks. Penurunan linear dalam kecerahan (peningkatan dalam magnitud objek) dengan peningkatan sudut fasa berlaku hanya dalam julat dari kira-kira 7° hingga 40°, selepas itu penurunan tak linear bermula. Sebaliknya, pada sudut fasa kurang daripada 7°, apa yang dipanggil kesan penentangan berlaku - peningkatan tak linear dalam kecerahan dengan penurunan dalam sudut fasa (Rajah 3.15).

nasi. 3.15. Magnitud lawan sudut fasa untuk asteroid (1862) Apollo

Sejak tahun 1986, untuk mengira magnitud ketara asteroid dalam sinar V (jalur visual spektrum sistem fotometrik UBV) formula separa empirik yang lebih kompleks digunakan, yang memungkinkan untuk menerangkan dengan lebih tepat perubahan kecerahan dalam julat sudut fasa dari 0° hingga 120° . Formula kelihatan seperti

V = H + 5 lg(r?) - 2.5 lg[(1 - G)? 1+G? 2]. (3.6)

Di sini H ialah magnitud mutlak asteroid dalam rasuk V, G ialah parameter kecondongan yang dipanggil, ? 1 dan? 2 - fungsi sudut fasa ditakrifkan oleh ungkapan berikut:

I = exp ( - A i B i ), i = 1, 2,

A 1 = 3.33, A 2 = 1.87, B 1 = 0.63, B 2 = 1.22.

Selepas unsur-unsur orbit ditentukan dan, oleh itu, r, ? dan? boleh dikira, formula (3.6) memungkinkan untuk mencari magnitud bintang mutlak jika terdapat cerapan magnitud bintang ketara. Untuk menentukan parameter G, pemerhatian magnitud ketara pada pelbagai sudut fasa diperlukan. Pada masa ini, nilai parameter G telah ditentukan daripada pemerhatian untuk hanya 114 asteroid, termasuk beberapa NEA. Nilai G yang ditemui berbeza dari -0.12 hingga 0.60. Bagi asteroid lain, nilai G diandaikan 0.15.

Fluks tenaga pancaran suria dalam kejadian julat panjang gelombang yang boleh dilihat pada permukaan asteroid adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jaraknya dari Matahari dan bergantung kepada saiz asteroid. Aliran ini sebahagiannya diserap oleh permukaan asteroid, memanaskannya, dan sebahagiannya bertaburan ke semua arah. Nisbah fluks yang bertaburan ke semua arah kepada fluks kejadian dipanggil albedo sfera A. Ia mencirikan pemantulan permukaan asteroid.

Albedo sfera biasanya diwakili sebagai hasil daripada dua faktor:

Faktor pertama p, dipanggil albedo geometri, ialah nisbah kecerahan jasad cakerawala sebenar pada sudut fasa sifar kepada kecerahan cakera putih mutlak jejari yang sama dengan jasad cakerawala, terletak berserenjang dengan sinaran matahari di jarak yang sama dari Matahari dan Bumi dengan jasad angkasa itu sendiri.jasad. Faktor kedua q, dipanggil kamiran fasa, bergantung kepada bentuk permukaan.

Bercanggah dengan namanya, albedo geometri menentukan pergantungan penyebaran aliran kejadian bukan pada geometri badan, tetapi pada sifat fizikal permukaan. Ia adalah nilai albedo geometri yang diberikan dalam jadual dan dimaksudkan apabila bercakap tentang pemantulan permukaan asteroid.

Albedo tidak bergantung pada saiz badan. Ia berkait rapat dengan komposisi mineralogi dan struktur mikro lapisan permukaan asteroid dan boleh digunakan untuk mengelaskan asteroid dan menentukan saiznya. Untuk asteroid yang berbeza, albedo berbeza dari 0.02 (objek sangat gelap memantulkan hanya 2% cahaya kejadian dari Matahari) hingga 0.5 atau lebih (objek sangat terang).

Untuk perkara berikut, adalah penting untuk mewujudkan hubungan antara jejari asteroid, albedonya, dan magnitud mutlak. Jelas sekali, lebih besar jejari asteroid dan lebih besar albedonya, lebih besar fluks bercahaya yang dipantulkan dalam arah tertentu, semua perkara lain adalah sama. Pencahayaan yang dicipta oleh asteroid di Bumi juga bergantung pada jaraknya dari Matahari dan Bumi dan fluks tenaga pancaran dari Matahari, yang boleh dinyatakan dari segi magnitud Matahari.

Jika kita menetapkan pencahayaan yang dicipta oleh Matahari di Bumi sebagai E? , pencahayaan yang dicipta oleh asteroid - sebagai E, jarak dari asteroid ke Matahari dan Bumi - sebagai r dan?, dan jejari asteroid (dalam AU) - sebagai?, maka ungkapan berikut boleh digunakan untuk hitung albedo geometri p:

Jika kita mengambil logaritma nisbah ini dan menggantikan logaritma nisbah E/E ? dengan formula Pogson (3.3), kita dapati

lg p \u003d 0.4 (m ? - m) + 2 (lg r + lg ? - lg ?),

di mana m? ialah magnitud ketara Matahari. Kami kini menggantikan m dengan formula (3.4), kemudian

lg p \u003d 0.4 (m ? - m 0) - 2 lg ?,

atau, menyatakan diameter D dalam kilometer dan mengandaikan magnitud bintang ketara Matahari dalam sinar V sama dengan -26.77 [Gerels, 1974], kita dapat

log D \u003d 3.122 - 0.5 log p - 0.2H, (3.7)

di mana H ialah magnitud mutlak asteroid dalam sinar V.

<<< Назад