Solinnstråling direkte diffus totalt. Solstråling

Nødvendige instrumenter og tilbehør: M-3 termoelektrisk aktinometer, M-80M universalpyranometer, reisealbedometer, M-10M termoelektrisk balansemåler, universal heliograf modell GU-1, Yu-16 lysmåler.

Den viktigste energikilden som kommer til jorden er strålingsenergi som kommer fra solen. Strømmen av elektromagnetiske bølger som sendes ut av solen kalles solstråling. Denne strålingen er praktisk talt den eneste energikilden for alle prosesser som skjer i atmosfæren og på jordens overflate, inkludert alle prosesser som skjer i levende organismer.

Solstråling gir plantene energi, som de bruker i fotosynteseprosessen til å lage organisk materiale, påvirker vekst- og utviklingsprosessene, bladenes plassering og struktur, vegetasjonens varighet osv. Kvantitativt kan solstråling karakteriseres av en strålingsfluks .

Strålingsstrøm - dette nummeret strålende energi, som kommer per tidsenhet per overflateenhet.

I SI-systemet av enheter måles strålingsfluksen i watt per 1m 2 (W / m 2) eller kilowatt per 1m 2 (kW / m 2). Tidligere ble det målt i kalorier per 1 cm 2 per minutt (cal / (cm 2 min)).

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

Strømtettheten av solstråling ved den øvre grensen til atmosfæren i en gjennomsnittlig avstand fra jorden til solen kalles solkonstanten S 0. Av internasjonal avtale 1981 S 0 \u003d 1,37 kW / m 2 (1,96 1cal / (cm 2 min)).

Hvis solen ikke er i senit, vil mengden solenergi som faller på en horisontal overflate være mindre enn på en overflate som er vinkelrett på solstrålene. Dette tallet avhenger av innfallsvinkelen til stråler på en horisontal overflate. For å bestemme mengden varme som mottas av en horisontal overflate per minutt, er formelen:

S' = S synd h ©

hvor S′ er mengden varme som mottas per minutt av en horisontal overflate; S er mengden varme mottatt av overflaten vinkelrett på strålen; h© - vinkelen som dannes av en solstråle med en horisontal overflate (vinkelen h kalles solens høyde).

Ved å gå gjennom jordens atmosfære blir solstrålingen dempet på grunn av absorpsjon og spredning av atmosfæriske gasser og aerosoler. Svekkelsen av solstrålingsfluksen avhenger av lengden på banen som strålen tilbake i atmosfæren, og av gjennomsiktigheten til atmosfæren langs denne banen. Lengden på strålens bane i atmosfæren avhenger av solens høyde. I posisjonen til solen i senit, reiser solens stråler den korteste veien. I dette tilfellet vil massen av atmosfæren som gjennomgås av solstrålene, dvs. Massen til en vertikal luftsøyle med en base på 1 cm 2 tas som én konvensjonell enhet (m = 1). Når solen går ned mot horisonten, øker banen for stråler i atmosfæren, og følgelig øker antallet farbare masser(m > 1). Når solen er nær horisonten, reiser strålene den lengste veien gjennom atmosfæren. Beregninger viser at m er 34,4 ganger større enn når solen er i senit. Svekkelsen av strømmen av direkte solstråling i atmosfæren er beskrevet av Bouguer-formelen. transparensforhold s viser hvilken brøkdel av solstrålingen som kommer inn i atmosfærens øvre grense som når jordoverflaten ved m = 1.

S m = S 0 pm ,

hvor S m er fluksen av direkte solstråling som når jorden; S 0 er solkonstanten; p- gjennomsiktighetskoeffisient; m er massen av atmosfæren.

Gjennomsiktighetskoeffisienten avhenger av innholdet av vanndamp og aerosoler i atmosfæren: jo flere av dem, jo lavere er gjennomsiktighetskoeffisienten for samme antall farbare masser. Gjennomsiktighetskoeffisienten varierer fra 0,60 opptil 0,85.

Typer solstråling

direkte solstråling(S′) er strålingen som kommer til jordoverflaten direkte fra solen i form av en stråle av parallelle stråler.

Direkte solstråling avhenger av solens høyde over horisonten, luftens gjennomsiktighet, skyet, høyden på stedet over havet og avstanden mellom jorden og solen.

spredt solstråling(D) – en del av strålingen spredt jordens atmosfære og skyer og kommer til jordens overflate fra himmelhvelvet. Intensitet spredt stråling avhenger av solens høyde over horisonten, overskyethet, luftgjennomsiktighet, høyde over havet, snødekke. Skyer og snødekke har svært stor innflytelse på diffus stråling, som på grunn av spredning og refleksjon av den direkte og diffuse strålingen som faller inn på dem og deres gjenspredning i atmosfæren, kan øke den diffuse strålingsfluksen flere ganger.

Spredt stråling supplerer direkte solstråling betydelig og øker strømmen av solenergi til jordens overflate betydelig.

Total stråling(Q) er summen av direkte og diffuse strålingsstrømmer som kommer til en horisontal overflate:

Før soloppgang, på ettermiddagen og etter solnedgang, med kontinuerlig overskyet, når den totale strålingen jorden fullstendig, og i lave høyder av solen består den hovedsakelig av spredt stråling. På en skyfri eller lett overskyet himmel, med en økning i solhøyden, øker andelen direkte stråling, i sammensetningen av totalen, raskt og på dagtid overstiger fluksen den diffuse strålingsfluksen mange ganger.

Mesteparten av flyten total stråling som kommer inn på jordens overflate absorberes av det øverste laget av jord, vann og vegetasjon. I dette tilfellet omdannes strålingsenergien til varme, og varmer opp de absorberende lagene. Resten av den totale strålingsfluksen reflekteres av jordoverflaten og dannes reflektert stråling(R). Nesten hele strømmen av reflektert stråling passerer gjennom atmosfæren og går inn i verdensrommet, men noe av den er spredt i atmosfæren og går delvis tilbake til jordens overflate, noe som forsterker den spredte strålingen, og følgelig den totale strålingen.

Refleksjonsevnen til ulike overflater kalles albedo. Det er forholdet mellom den reflekterte strålingsfluksen og hele den totale strålingsfluksen som faller inn på en gitt overflate:

Albedo uttrykkes i brøkdeler av en enhet eller i prosent. Dermed reflekterer jordoverflaten en del av den totale strålingsfluksen lik QA, og absorberes og omdannes til varme - Q(1-A). Den siste verdien kalles absorbert stråling.

Albedoen til forskjellige landoverflater avhenger hovedsakelig av fargen og ruheten til disse overflatene. Mørke og ru overflater har lavere albedo enn lyse og glatte. Jordens albedo avtar med økende fuktighet, ettersom fargen deres blir mørkere. Albedo-verdier for enkelte naturlige overflater er gitt i tabell 1.

Tabell 1 - Albedo av ulike naturlige overflater

Refleksjonsevnen til den øvre overflaten av skyene er veldig høy, spesielt når kraften deres er høy. I gjennomsnitt er albedoen for skyer omtrent 50-60 %, in enkeltsaker- mer enn 80-85 %.

fotosyntetisk aktiv stråling(PAR) - en del av den totale strålingsfluksen som kan brukes grønne planter under fotosyntesen. PAR-fluksen kan beregnes ved å bruke formelen:

PAR = 0,43S′ + 0,57D,

hvor S' - direkte solstråling som kommer til en horisontal overflate; D - spredt solstråling.

PAR-strømmen som faller på arket, for det meste absorbert av det, reflekteres mye mindre deler av denne fluksen av overflaten og føres gjennom arket. Bladene til de fleste treslag absorberer ca. 80 %, reflekterer og overfører opptil 10-12 % av den totale PAR-fluksen. Av den delen av PAR-fluksen som absorberes av bladene, brukes bare noen få prosent av strålingsenergien av planter direkte til fotosyntese og omdannes til kjemisk energi. organisk materiale syntetisert av blader. Resten, mer enn 95 % av strålingsenergien, omdannes til varme og brukes hovedsakelig på transpirasjon, oppvarming av selve bladene og deres varmeveksling med luften rundt.

Langbølget stråling av jorden og atmosfæren.

Strålingsbalansen på jordoverflaten

Mesteparten av solenergien som kommer inn i jorden absorberes av overflaten og atmosfæren, noe av den sendes ut. Stråling fra jordoverflaten skjer døgnet rundt.

En del av strålene som sendes ut av jordoverflaten absorberes av atmosfæren og bidrar dermed til oppvarmingen av atmosfæren. Atmosfæren sender på sin side stråler tilbake til jordoverflaten, så vel som ut i verdensrommet. Denne egenskapen til atmosfæren til å lagre varme som utstråles av jordoverflaten kalles drivhuseffekt. Forskjellen mellom ankomsten av varme i form av motstråling av atmosfæren og dens forbruk i form av stråling fra det aktive laget kalles effektiv stråling aktivt lag. Den effektive strålingen er spesielt stor om natten, når varmetapet fra jordoverflaten i stor grad overstiger tilstrømningen av varme som utstråles av atmosfæren. På dagtid, når total solstråling legges til strålingen fra atmosfæren, oppnås et overskudd av varme, som brukes til å varme opp jord og luft, fordampe vann osv.

Forskjellen mellom den absorberte totale strålingen og den effektive strålingen til det aktive laget kalles strålingsbalanse aktivt lag.

Den innkommende delen av strålingsbalansen består av direkte og diffus solstråling, samt motstrålingen fra atmosfæren. Utgiftsdelen består av reflektert solstråling og langbølget stråling av jordoverflaten.

Strålingsbalansen er den faktiske ankomsten av strålingsenergi til jordens overflate, som avgjør om den skal varmes opp eller avkjøles.

Hvis inntekten av strålingsenergi er større enn forbruket, er strålingsbalansen positiv og overflaten varmes opp. Hvis inntekten er mindre enn forbruket, er saldoen negativ og overflaten avkjøles. Strålingsbalansen på jordoverflaten er en av de viktigste klimadannende faktorene. Det avhenger av solens høyde, varigheten av solskinnet, naturen og tilstanden til jordoverflaten, atmosfærens uklarhet, innholdet av vanndamp i den, tilstedeværelsen av skyer, etc.

Instrumenter for måling av solstråling

Termoelektrisk aktinometer M-3(Fig. 3) er designet for å måle intensiteten av direkte solstråling på en overflate vinkelrett på solstrålene.

Mottakeren til aktinometeret er en termohaug av vekslende plater av manganin og konstantan, laget i form av en stjerne. De innvendige koblingene til termopilen er limt til sølvfolieskiven gjennom en isolerende pakning; siden av skiven som vender mot solen er svertet. Eksterne koblinger limes til en massiv kobberring gjennom en isolerende pakning. Den er beskyttet mot oppvarming av stråling med en kromhette. Termopælen er plassert i bunnen av et metallrør, som er rettet mot solen under målinger. Indre overflate røret er svertet, og 7 diafragmaer (ringformede innsnevringer) er anordnet i røret for å hindre spredt stråling fra å nå aktinometermottakeren.

For observasjoner, pilen på bunnen av instrumentet 11 (Fig. 2) er orientert mot nord og for å lette sporing av solen, er et aktinometer installert i henhold til breddegraden til observasjonsstedet (etter sektor 9 og risiko på toppen av instrumentstativet 10 ). Å sikte mot solen gjøres med en skrue 3 og håndtak 6 plassert på toppen av instrumentet. Skruen lar deg snu røret i et vertikalt plan, når håndtaket roteres, holdes røret bak solen. For presis sikting mot solen er det laget et lite hull i den ytre membranen. Det er en hvit skjerm på motsatt side av dette hullet nederst på instrumentet. 5 . På riktig installasjon enheten, bør en solstråle som trenger gjennom dette hullet gi en lys flekk (kanin) i midten av skjermen.

Ris. 3 Termoelektrisk aktinometer M-3: 1 – deksel; 2, 3 - skruer; 4 - akse; 5 - skjerm; 6 - håndtak; 7 - rør; 8 - akse; 9 - sektor av breddegrader; 10 - stativ; 11 - base.

Pyranometer universal M-80M(Fig. 4) er designet for å måle total (Q) og diffus (D) stråling. Når man kjenner dem, kan man beregne intensiteten av direkte solstråling til den horisontale overflaten S′. M-80M pyranometeret har en enhet for å vippe instrumentstativet med mottakeren ned, som gjør det mulig å måle intensiteten til reflektert stråling og bestemme albedo til den underliggende overflaten.

Pyranometer mottaker 1 er et termoelektrisk batteri arrangert i form av en firkant. Mottaksflaten er malt i svart og hvitt i form av et sjakkbrett. Halvparten av termopile-overgangene er under de hvite cellene, den andre halvparten er under de svarte cellene. Toppen av mottakeren er dekket med halvkuleformet glass for å beskytte den mot vind og nedbør. For å måle intensiteten av spredt stråling, er mottakeren skyggelagt med en spesiell skjerm 3 . Under målinger er mottakeren til enheten installert strengt horisontalt; for dette er pyranometeret utstyrt med et rundt nivå 7 og settskruer 4. I bunnen av mottakeren er det en glasstørker fylt med et vannabsorberende stoff, som hindrer fuktighet i å kondensere på mottaker og glass. Når den ikke er i bruk, er pyranometermottakeren lukket med en metallhette.

Ris. 4 Universalpyranometer М–80М: 1 – pyranometerhode; 2 - holdefjær; 3 - skyggehengsel; 4 - settskrue; 5 - base; 6 – sammenleggbart stativhengsel; 7 - nivå; 8 - skrue; 9 - stativ med tørketrommel inni; 10 – mottakende overflate av termopilen.

Camping albedometer(Fig. 5) er designet for å måle intensiteten av total, spredt og reflekterende stråling i feltet. Mottakeren er et pyranometerhode 1 montert på en selvbalanserende gimbal 3 . Denne opphenget lar deg installere enheten i to posisjoner - med mottakeren opp og ned, og horisontaliteten til mottakerne sikres automatisk. Når mottakerflaten til enheten er posisjonert oppover, bestemmes den totale strålingen Q. Deretter, for å måle den reflekterte strålingen R, dreies albedometerhåndtaket med 180 0 . Når du kjenner disse verdiene, kan du bestemme albedo.

Termoelektrisk balansemåler M-10M(Fig. 6) er designet for å måle den totale strålingsbalansen til den underliggende overflaten. Mottakeren til balansemåleren er en firkantet termosøyle som består av mange kobberstenger 5 pakket med konstantantape 10 . Halvparten av hver tapeskrue er galvanisert sølvbelagt, begynnelsen og slutten av sølvlaget 9 er termoelementer. Halvparten av kryssene er limt til toppen, den andre halvparten - til bunnmottaksflatene, som brukes som kobberplater 2 malt svart. Mottakeren til balansemåleren er plassert i en rund metallramme 1 . Ved måling er den plassert strengt horisontalt ved hjelp av et spesielt lappenivå. For å gjøre dette er balansemålermottakeren montert på et kuleledd. 15 . For å øke nøyaktigheten av målingene, kan mottakeren til balansemåleren beskyttes mot direkte solstråling med en rund skjerm 12 . Intensiteten til direkte solstråling måles i dette tilfellet med et aktinometer eller et pyranometer.

Ris. 5 Reisende albedometer: 1 – pyranometerhode; 2 - rør; 3 - kardansuspensjon; 4 - håndtak

Ris. 6 Termoelektrisk balansemåler М-10М: a) – skjematisk tverrsnitt: b) – separat termopel; i) - utseende; 1 - mottakerramme; 2 - mottaksplate; 3, 4 - veikryss; 5 - kobberstang; 6, 7 - isolasjon; 8 - termopil; 9 - sølvlag; 10 - konstantan tape; 11 - håndtak; 12 - skyggeskjerm; 13, 15 - hengsler; 14 - bar; 16 - skrue; 17 - omslag

Instrumenter for å måle varigheten av solen

utstråling og belysning

Solskinnets varighet er tiden da direkte solinnstråling er lik eller større enn 0,1 kW/m 2 . Uttrykt i timer per dag.

Metoden for å bestemme varigheten av solskinn er basert på registrering av tiden hvor intensiteten av direkte solstråling er tilstrekkelig til å brenne gjennom på et spesielt bånd festet i det optiske fokuset til en sfærisk glasslinse, og er minst 0,1 kW/m2 .

Solskinnets varighet måles med en heliografanordning (fig. 7).

Heliograf universal modell GU-1(Fig. 7). Basen på enheten er en flat metallplate med to stativer. 1 . Mellom stolper på en horisontal akse 2 fast bevegelig del av enheten, bestående av en søyle 3 med limbus 4 og bunnstopp 7 , stifter 6 med en kopp 5 og toppstopp 15 og glasskule 8 , som er en sfærisk linse. En sektor er festet i den ene enden av den horisontale aksen 9 med breddegradsskala. Når du beveger den horisontale aksen 2 enhet fra vest til øst og snu den øvre delen av enheten rundt den, søylens akse 3 er satt parallelt med jordens rotasjonsakse (verdens akse). En skrue brukes til å fikse den innstilte helningsvinkelen til søyleaksen. 11 .

Øverste del enheten kan roteres rundt søylens akse 3 og festes i fire spesifikke posisjoner. For dette brukes en spesiell pinne. 12 , som settes inn gjennom hullet på lem 4 i ett av de fire hullene på skiven 13 festet på aksen 2 . Tilfeldighet av lemmerhull 4 og disk 13 bestemt av sammenfallet av merkene A, B, C og D på lemmen 4 med indeks 14 på disk.

Ris. 7 Heliograf universal modell GU-1.

1 - stativ; 2 - horisontal akse; 3 - kolonne; 4 - limbus; 5 - kopp; 6 - brakett; 7 - vektlegging; 8 - glasskule; 9 - sektor; 10 - breddegradsindikator; 11 - skrue for å feste helningsvinkelen til aksen; 12 - pinne; 13 - disk; 14 - indeks på disken; 15 - toppstopp.

På det meteorologiske stedet er heliografen installert på en betong- eller trestolpe 2 m høy, på den øvre delen av hvilken en plattform med brett med minst 50 mm tykkelse er festet, slik at solens posisjon i enhver posisjon i forhold til sidene av horisonten, individuelle bygninger, trær og tilfeldige gjenstander skjuler den ikke. Den er installert strengt horisontalt og er orientert langs den geografiske meridianen og breddegraden til den meteorologiske stasjonen; Heliografens akse må være strengt parallell med verdensaksen.

Heliografkulen må holdes ren, siden tilstedeværelsen av støv, spor av nedbør, dugg, rimfrost, rimfrost og is på ballen svekker og forvrenger forbrenningen på heliograftapen.

Avhengig av mulig varighet av solskinn, bør en dags opptak gjøres på ett, to eller tre bånd. Avhengig av årstid bør det brukes rette eller buede bånd, som skal legges i toppen, midten eller bunnen av koppen. Bånd for bokmerker innen en måned bør velges i samme farge.

For å gjøre det lettere å jobbe med heliografen, er en stige med en plattform installert sør for stativet (søylen) med enheten. Stigen skal ikke berøre stolpen og skal være komfortabel nok.

Luxmeter Yu-16(Fig. 8) brukes til å måle belysningen produsert av lys eller kunstige kilder Sveta.

Ris. 8 Luxmeter Yu-16. 1 - fotocelle; 2 - ledning; 3 - meter; 4 - absorber; 5 - terminaler; 6 - bytte av målegrenser; 7 - korrigerer.

Enheten består av en selenfotocelle 1 koblet sammen med ledning 2 med måler 3 og absorber 4 . Fotocellen er innelukket i en plastkasse med metallramme; for å øke målegrensene med 100 ganger, settes en absorber laget av melkeaktig glass på kassen. Lysmåleren er en magnetoelektrisk pekerenhet, montert i en plastkasse med vindu for vekten. Korrigatoren er plassert nederst på saken. 7 for å sette pekeren til null, i den øvre delen - terminaler 5 for tilkobling av ledninger fra fotocellen og håndtaket for bytte av målegrenser 6 .

Målerskalaen er delt inn i 50 inndelinger og har henholdsvis 3 rader med tall til tre målegrenser - opptil 25, 100 og 500 lux (lx). Ved bruk av absorber øker grensene til 2500, 10000 og 50000 lux.

Når du arbeider med et luxmeter, er det nødvendig å nøye overvåke renheten til fotocellen og absorberen; hvis de er skitne, tørkes de av med en bomullspinne dyppet i alkohol.

Fotocellen under målinger er plassert horisontalt. Korrigeren setter målernålen til nulldeling. Fotocellen festes til måleren og målinger tas etter 4-5 s. For å redusere overbelastning, start med en større målegrense, flytt deretter til nedre grenser til pilen er i arbeidsdelen av skalaen. Avlesningen er tatt i inndelinger av skalaen. Med små avvik på nålen, for å forbedre nøyaktigheten av målingene, anbefales det å bytte måleren til en nedre grense. For å forhindre tretthet av selenfotocellen, er det nødvendig å skygge fotocellen i 3-5 minutter hvert 5.-10. minutt av enheten.

Belysning bestemmes ved å multiplisere avlesningen med divisjonsverdien til skalaene og med korreksjonsfaktoren (for naturlig lys det er lik 0,8, for glødelamper -1). Skaladelingsverdien er lik målegrensen delt på 50. Ved bruk av en eller to absorbere multipliseres den resulterende verdien med henholdsvis 100 eller 10000.

1 Gjør deg kjent med utformingen av termoelektriske enheter (aktinometer, pyranometer, albedometer, balansemåler).

2 Gjør deg kjent med enheten til den universelle heliografen, med metodene for installasjon på forskjellige tider av året.

3 Gjør deg kjent med enheten til luxmeteret, mål den naturlige og kunstige belysningen i publikum.

Skriv notater i en notatbok.

Mengden direkte solstråling (S) som når jordoverflaten på en skyfri himmel avhenger av solhøyden og gjennomsiktigheten. Bord for tre breddegradssoner fordelingen av månedlige summer av direkte stråling med skyfri himmel (mulige summer) er gitt i form av gjennomsnittsverdier for de sentrale månedene av årstidene og året.

Den økte ankomsten av direkte stråling i den asiatiske delen skyldes den høyere gjennomsiktigheten av atmosfæren i denne regionen. De høye verdiene av direkte stråling om sommeren i de nordlige delene av Russland forklares av en kombinasjon av høy gjennomsiktighet av atmosfæren og lang varighet dager

Reduserer ankomsten av direkte stråling og kan endre dens daglige og årlige kurs betydelig. Under gjennomsnittlige skyforhold er imidlertid den astronomiske faktoren dominerende, og derfor observeres maksimal direkte stråling kl. høyeste høyde sol.

I de fleste av de kontinentale regionene i Russland i vår-sommermånedene er direkte stråling i timene før middag større enn om ettermiddagen. Dette skyldes utviklingen av konvektiv overskyet om ettermiddagstimene og en reduksjon i gjennomsiktigheten av atmosfæren på denne tiden av dagen sammenlignet med morgentimene. Om vinteren er forholdet mellom før- og ettermiddagsstrålingsverdier reversert - før-middagsverdiene for direkte stråling er mindre på grunn av morgenens maksimale overskyethet og dens nedgang i andre halvdel av dagen. Forskjellen mellom før- og ettermiddagsverdier for direkte stråling kan nå 25–35 %.

I det årlige kurset faller maksimal direkte stråling i juni-juli, med unntak av områder Langt øst, hvor det skifter til mai, og sør i Primorye noteres et sekundært maksimum i september.
Den maksimale månedlige mengden direkte stråling på Russlands territorium er 45–65% av det som er mulig under en skyfri himmel, og selv i den sørlige delen av den europeiske delen når den bare 70%. Minimumsverdiene er observert i desember og januar.

Bidraget fra direkte stråling til den totale ankomsten under faktisk overskyet når et maksimum i sommermånedene og er i gjennomsnitt 50–60 %. Unntaket er Primorsky Krai, der det største bidraget av direkte stråling faller på høst- og vintermånedene.

Fordelingen av direkte stråling under gjennomsnittlig (faktisk) uklarhet over Russlands territorium avhenger i stor grad av . Dette fører til et merkbart brudd på sonefordelingen av stråling i visse måneder. Dette er spesielt tydelig om våren. Så i april er det to maksimum - ett i de sørlige regionene

Solstråling er strålingen som er iboende i belysningen til planetsystemet vårt. Solen er hovedstjernen som jorden kretser rundt, så vel som naboplaneter. Faktisk er dette en enorm varm gasskule, som hele tiden avgir energi som strømmer inn i rommet rundt den. Det er dette de kaller stråling. Dødelig, samtidig er det denne energien - en av hovedfaktorene som gjør livet mulig på planeten vår. Som alt i denne verden, er fordelene og skadene ved solstråling for organisk liv nært knyttet sammen.

Generell visning

For å forstå hva solstråling er, må du først forstå hva solen er. Hovedkilden til varme, som gir betingelsene for organisk eksistens på planeten vår, i de universelle rommene er bare en liten stjerne i den galaktiske utkanten av Melkeveien. Men for jordboere er solen sentrum i et miniunivers. Tross alt er det rundt denne gassklumpen planeten vår dreier seg. Solen gir oss varme og lys, det vil si at den tilfører former for energi uten hvilke vår eksistens ville vært umulig.

I gamle tider var kilden til solstråling - Solen - en guddom, et objekt verdig tilbedelse. Solbanen over himmelen virket for folk som et åpenbart bevis på Guds vilje. Forsøk på å fordype seg i essensen av fenomenet, for å forklare hva dette lyset er, har blitt gjort i lang tid, og Copernicus ga et spesielt betydelig bidrag til dem, etter å ha dannet ideen om heliosentrisme, som var slående forskjellig fra geosentrisme generelt akseptert i den tiden. Imidlertid er det sikkert kjent at selv i antikken tenkte forskere mer enn en gang på hva solen er, hvorfor den er så viktig for alle former for liv på planeten vår, hvorfor bevegelsen til denne lyskilden er akkurat slik vi ser den.

Teknologiens fremgang har gjort det mulig å bedre forstå hva Solen er, hvilke prosesser som foregår inne i stjernen, på overflaten. Forskere har lært hva solstråling er, hvordan et gassobjekt påvirker planetene i sin innflytelsessone, spesielt jordens klima. Nå har menneskeheten en tilstrekkelig omfangsrik kunnskapsbase til å si med selvtillit: det var mulig å finne ut hva strålingen som sendes ut av solen er, hvordan man måler denne energistrømmen og hvordan man formulerer egenskapene til dens effekt på ulike former organisk liv på jorden.

Om vilkår

Mest viktig skritt i å mestre essensen av konseptet ble laget i forrige århundre. Det var da den eminente astronomen A. Eddington formulerte en antakelse: termonukleær fusjon skjer i soldypet, noe som gjør at en enorm mengde energi kan slippes ut i rommet rundt stjernen. For å prøve å estimere mengden solstråling, ble det forsøkt å bestemme de faktiske parametrene til miljøet på stjernen. Dermed når kjernetemperaturen, ifølge forskere, 15 millioner grader. Dette er tilstrekkelig for å takle den gjensidige frastøtende påvirkningen av protoner. Kollisjonen av enheter fører til dannelse av heliumkjerner.

Ny informasjon tiltrakk seg oppmerksomheten til mange fremtredende forskere, inkludert A. Einstein. I et forsøk på å estimere mengden solstråling, har forskere funnet ut at heliumkjerner er dårligere i masse enn den totale verdien av 4 protoner som kreves for å danne ny struktur. Dermed ble et trekk ved reaksjonene, kalt "massedefekten", avslørt. Men i naturen kan ingenting forsvinne sporløst! I et forsøk på å finne "unnslukte" mengder, sammenlignet forskerne energigjenvinningen og detaljene ved endringen i masse. Det var da det var mulig å avsløre at forskjellen sendes ut av gammakvanter.

Utstrålte objekter tar seg vei fra kjernen av stjernen vår til overflaten gjennom mange gassformige atmosfæriske lag, noe som fører til fragmentering av elementer og dannelsen på grunnlag av deres elektromagnetisk stråling. Blant andre typer solstråling er lyset som oppfattes av det menneskelige øyet. Omtrentlig anslag antydet at prosessen med passasje av gammastråler tar omtrent 10 millioner år. Ytterligere åtte minutter - og den utstrålte energien når overflaten av planeten vår.

Hvordan og hva?

Solstråling kalles det totale komplekset av elektromagnetisk stråling, som er preget av et ganske bredt spekter. Dette inkluderer den såkalte solvinden, det vil si energistrømmen som dannes av elektroner, lyspartikler. Ved grenselaget til atmosfæren til planeten vår observeres konstant den samme intensiteten av solstråling. Energien til en stjerne er diskret, dens overføring utføres gjennom kvanter, mens den korpuskulære nyansen er så ubetydelig at man kan betrakte strålene som elektromagnetiske bølger. Og fordelingen deres, som fysikere har funnet ut, skjer jevnt og i en rett linje. For å beskrive solstråling er det derfor nødvendig å bestemme dens karakteristiske bølgelengde. Basert på denne parameteren er det vanlig å skille mellom flere typer stråling:

varm;
Radio bølge;
hvitt lys;
ultrafiolett;
gamma;
røntgen.

Forholdet mellom infrarød, synlig, ultrafiolett best er estimert som følger: 52%, 43%, 5%.

For en kvantitativ strålingsvurdering er det nødvendig å beregne energiflukstettheten, det vil si mengden energi som når et begrenset område av overflaten i en gitt tidsperiode.

Studier har vist at solstråling hovedsakelig absorberes av den planetariske atmosfæren. På grunn av dette skjer oppvarming til en temperatur som er behagelig for organisk liv, karakteristisk for jorden. Det eksisterende ozonskallet lar bare en hundredel passere ultrafiolett stråling. Samtidig er korte bølgelengder som er farlige for levende vesener fullstendig blokkert. Atmosfæriske lag er i stand til å spre nesten en tredjedel av solens stråler, ytterligere 20% absorberes. Følgelig når ikke mer enn halvparten av all energi planetens overflate. Det er denne "resten" i vitenskapen som kalles direkte solstråling.

Hva med mer detaljert?

Det er kjent flere aspekter som bestemmer hvor intens direkte stråling vil være. De mest betydningsfulle er innfallsvinkelen, avhengig av breddegrad (geografiske kjennetegn ved terrenget på Kloden), en sesong som bestemmer hvor langt et bestemt punkt er fra en strålingskilde. Mye avhenger av atmosfærens egenskaper – hvor forurenset den er, hvor mange skyer det er på et gitt øyeblikk. Til slutt spiller naturen til overflaten som strålen faller på, nemlig dens evne til å reflektere de innkommende bølgene, en rolle.

Total solstråling er en verdi som kombinerer spredte volumer og direkte stråling. Parameteren som brukes til å estimere intensiteten er estimert i kalorier per arealenhet. Samtidig huskes det at på forskjellige tider av dagen er verdiene som er iboende i stråling forskjellige. I tillegg kan energi ikke fordeles jevnt over planetens overflate. Jo nærmere polet, jo høyere intensitet, mens snødekkene er svært reflekterende, noe som gjør at luften ikke får mulighet til å varmes opp. Derfor, jo lenger fra ekvator, jo lavere vil de totale indikatorene for solbølgestråling være.

Som forskere klarte å avsløre, har solstrålingsenergien en alvorlig innvirkning på det planetariske klimaet, underkuer den vitale aktiviteten til forskjellige organismer som eksisterer på jorden. I vårt land, så vel som på territoriet til de nærmeste naboene, som i andre land på den nordlige halvkule, om vinteren tilhører den dominerende andelen spredt stråling, men om sommeren dominerer direkte stråling.

infrarøde bølger

Av den totale mengden total solstråling tilhører en imponerende prosentandel det infrarøde spekteret, som ikke oppfattes av det menneskelige øyet. På grunn av slike bølger blir overflaten av planeten oppvarmet, og overfører gradvis termisk energi luftmasser. Dette bidrar til å opprettholde et behagelig klima, opprettholde forholdene for eksistensen av organisk liv. Hvis det ikke er alvorlige feil, forblir klimaet betinget uendret, noe som betyr at alle skapninger kan leve under sine vanlige forhold.

Vårt lys er ikke den eneste kilden til bølger infrarødt spektrum. Lignende stråling er karakteristisk for ethvert oppvarmet objekt, inkludert et vanlig batteri i et menneskehus. Det er på prinsippet om persepsjon infrarød stråling Tallrike enheter er i drift, noe som gjør det mulig å se oppvarmede kropper i mørket, ellers ubehagelige forhold for øynene. Forresten, etter et lignende prinsipp, de som har blitt så populære i i det siste kompakte innretninger for å vurdere gjennom hvilke deler av bygget de største varmetapene oppstår. Disse mekanismene er spesielt utbredt blant utbyggere, så vel som eiere av private hus, da de hjelper til med å identifisere gjennom hvilke områder varme går tapt, organisere beskyttelsen deres og forhindre unødvendig energiforbruk.

Ikke undervurder virkningen av infrarød solstråling på menneskekroppen bare fordi øynene våre ikke kan oppfatte slike bølger. Spesielt brukes stråling aktivt i medisin, siden det gjør det mulig å øke konsentrasjonen av leukocytter i sirkulasjonssystemet, samt normalisere blodstrømmen ved å øke lumen av blodårene. Enheter basert på IR-spekteret brukes som profylaktisk mot hudpatologier, terapeutisk i inflammatoriske prosesser i akutt og kronisk form. Mest moderne rusmidler hjelp til å takle kolloide arr og trofiske sår.

Det er nysgjerrig

Basert på studiet av solstrålingsfaktorer, var det mulig å lage virkelig unike enheter kalt termografer. De gjør det mulig i tide å oppdage ulike sykdommer som ikke er tilgjengelige for påvisning på andre måter. Slik kan du finne kreft eller blodpropp. IR beskytter til en viss grad mot ultrafiolett stråling, som er farlig for organisk liv, noe som gjorde det mulig å bruke bølger av dette spekteret for å gjenopprette helsen til astronauter som var i verdensrommet i lang tid.

Naturen rundt oss er fortsatt mystisk den dag i dag, dette gjelder også stråling av ulike bølgelengder. Spesielt er infrarødt lys fortsatt ikke fullt ut utforsket. Forskere vet at det feilanvendelse kan skade helsen. Dermed er det uakseptabelt å bruke utstyr som genererer slikt lys for behandling av purulente betente områder, blødninger og ondartede neoplasmer. Det infrarøde spekteret er kontraindisert for personer som lider av nedsatt funksjon av hjertet, blodårene, inkludert de som befinner seg i hjernen.

synlig lys

Et av elementene i total solstråling er lyset som er synlig for det menneskelige øyet. Bølgestråler forplanter seg i rette linjer, så det er ingen superposisjon på hverandre. På et tidspunkt ble dette temaet for et betydelig antall vitenskapelige arbeider: forskere forsøkte å forstå hvorfor det er så mange nyanser rundt oss. Det viste seg at nøkkelparametrene til lys spiller en rolle:

brytning;
speilbilde;
absorpsjon.

Som forskerne fant ut, er ikke objekter i stand til å være kilder til synlig lys alene, men de kan absorbere stråling og reflektere den. Refleksjonsvinkler, bølgefrekvens varierer. Gjennom århundrene har menneskets evne til å se gradvis blitt forbedret, men visse begrensninger skyldes øyets biologiske struktur: netthinnen er slik at den bare kan oppfatte visse stråler av reflekterte lysbølger. Denne strålingen er et lite gap mellom ultrafiolette og infrarøde bølger.

Tallrike nysgjerrige og mystiske lystrekk ble ikke bare gjenstand for mange verk, men var også grunnlaget for fødselen av en ny fysisk disiplin. Samtidig dukket det opp ikke-vitenskapelige praksiser, teorier, hvis tilhengere tror at farge kan påvirke den fysiske tilstanden til en person, psyken. Basert på slike forutsetninger omgir folk seg med gjenstander som er mest behagelige for øynene deres, noe som gjør hverdagen mer komfortabel.

Ultrafiolett

Et like viktig aspekt ved den totale solstrålingen er ultrafiolettstudien, dannet av bølger med store, middels og små lengder. De skiller seg fra hverandre både i fysiske parametere og i særegenhetene ved deres innflytelse på formene for organisk liv. Lange ultrafiolette bølgelengder, for eksempel i atmosfæriske lag for det meste spredt, og bare en liten prosentandel når jordoverflaten. Jo kortere bølgelengden er, desto dypere kan slik stråling penetrere menneskelig (og ikke bare) hud.

På den ene siden er ultrafiolett stråling farlig, men uten den er eksistensen av mangfoldig organisk liv umulig. Slik stråling er ansvarlig for dannelsen av kalsiferol i kroppen, og dette elementet er nødvendig for bygging av beinvev. UV-spektrum er en kraftig forebygging av rakitt, osteokondrose, som er spesielt viktig i barndom. I tillegg, slik stråling:

normaliserer metabolismen;
aktiverer produksjonen av essensielle enzymer;
forbedrer regenerative prosesser;
stimulerer blodstrømmen;
utvides blodårer;
stimulerer immunsystemet;
fører til dannelse av endorfiner, noe som gjør at nervøs overeksitasjon avtar.

men på den andre siden

Det ble oppgitt ovenfor at den totale solstrålingen er mengden stråling som har nådd planetens overflate og er spredt i atmosfæren. Følgelig er elementet i dette volumet ultrafiolett av alle lengder. Det må huskes at denne faktoren har både positive og negative sider innflytelse på organisk liv. Soling, selv om det ofte er nyttig, kan være en helsefare. For lang eksponering for direkte sollys, spesielt under forhold med økt aktivitet av armaturet, er skadelig og farlig. Langtidseffekter på kroppen, samt for høy strålingsaktivitet, forårsaker:

brannskader, rødhet;
ødem;
hyperemi;
varme;
kvalme;
oppkast.

Langvarig ultrafiolett bestråling provoserer et brudd på appetitten, funksjonen til sentralnervesystemet og immunsystemet. Dessuten begynner hodet mitt å gjøre vondt. Beskrevne tegn - klassiske manifestasjoner solstikk. Personen selv kan ikke alltid innse hva som skjer - tilstanden forverres gradvis. Hvis det merkes at noen i nærheten har blitt syke, bør det gis førstehjelp. Opplegget er som følger:

hjelp til å flytte fra under direkte lys til et kjølig skyggefullt sted;
legg pasienten på ryggen slik at bena er høyere enn hodet (dette vil bidra til å normalisere blodstrømmen);
avkjøl nakken og ansiktet med vann, og legg en kald kompress på pannen;
løsne et slips, belte, ta av stramme klær;
en halv time etter angrepet, gi en drink med kaldt vann (en liten mengde).

Hvis offeret har mistet bevisstheten, er det viktig å umiddelbart søke hjelp fra lege. Ambulanseteamet vil flytte personen til et trygt sted og gi en injeksjon med glukose eller vitamin C. Medisinen injiseres i en blodåre.

Hvordan sole seg riktig?

For ikke å lære av erfaring hvor ubehagelig den overdrevne mengden solstråling som mottas under soling kan være, er det viktig å følge reglene for trygt å tilbringe tid i solen. Ultrafiolett setter i gang produksjonen av melanin, et hormon som hjelper huden å beskytte seg mot de negative effektene av bølger. Under påvirkning av dette stoffet blir huden mørkere, og skyggen blir til bronse. Til i dag avtar ikke tvister om hvor nyttig og skadelig det er for en person.

På den ene siden er solbrenthet et forsøk fra kroppen på å beskytte seg mot overdreven eksponering for stråling. Dette øker sannsynligheten for dannelse av ondartede neoplasmer. På den annen side regnes brunfarge som fasjonabel og vakker. For å minimere risikoen for deg selv, er det rimelig å analysere før du starter strandprosedyrer hvor farlig mengden solstråling som mottas under soling er, hvordan du kan minimere risikoen for deg selv. For å gjøre opplevelsen så behagelig som mulig, bør solbadere:

å drikke mye vann;
bruk hudbeskyttelsesprodukter;
sole deg om kvelden eller om morgenen;
tilbring ikke mer enn en time under direkte solstråler;
ikke drikk alkohol;
inkludere mat rik på selen, tokoferol, tyrosin i menyen. Ikke glem betakaroten.

Verdien av solstråling for Menneskekroppen er usedvanlig stor, både positive og negative aspekter bør ikke overses. Det bør innses forskjellige folk biokjemiske reaksjoner oppstår med individuelle egenskaper, så for noen kan til og med en halvtimes soling være farlig. Det er rimelig å konsultere en lege før strandsesongen, vurdere typen og tilstanden til huden. Dette vil bidra til å forhindre skade på helsen.

Hvis det er mulig, bør solbrenthet unngås i høy alder, i løpet av fødselsperioden. Ikke kompatibel med soling kreft, psykiske lidelser, hudpatologier og hjertesvikt.

Total stråling: hvor er mangelen?

Ganske interessant å vurdere er prosessen med distribusjon av solstråling. Som nevnt ovenfor kan bare omtrent halvparten av alle bølger nå overflaten av planeten. Hvor forsvinner resten? De forskjellige lagene i atmosfæren og de mikroskopiske partiklene de er dannet av spiller sin rolle. En imponerende del, som ble indikert, absorberes av ozonlaget - disse er alle bølger hvis lengde er mindre enn 0,36 mikron. I tillegg er ozon i stand til å absorbere noen typer bølger fra spekteret som er synlig for det menneskelige øyet, det vil si intervallet 0,44-1,18 mikron.

Det ultrafiolette absorberes til en viss grad av oksygenlaget. Dette er karakteristisk for stråling med en bølgelengde på 0,13-0,24 mikron. Karbondioksid, vanndamp kan absorbere en liten prosentandel av det infrarøde spekteret. Atmosfærisk aerosol absorberer en del (IR-spektrum) av den totale mengden solstråling.

Bølger fra den korte kategorien er spredt i atmosfæren på grunn av tilstedeværelsen av mikroskopiske inhomogene partikler, aerosol og skyer her. Inhomogene elementer, partikler hvis dimensjoner er dårligere enn bølgelengden, provoserer molekylær spredning, og for større er fenomenet beskrevet av indikatoren, det vil si aerosol, karakteristisk.

Resten av solstrålingen når jordoverflaten. Den kombinerer direkte stråling, diffust.

Total stråling: viktige aspekter

Den totale verdien er mengden solstråling som mottas av territoriet, så vel som absorbert i atmosfæren. Hvis det ikke er skyer på himmelen, avhenger den totale mengden stråling av breddegraden til området, høyden til himmellegemet, typen jordoverflate i dette området og nivået av luftgjennomsiktighet. Jo flere aerosolpartikler som er spredt i atmosfæren, jo lavere blir direkte stråling, men andelen spredt stråling øker. Normalt, i fravær av uklarhet i den totale strålingen, er diffus en fjerdedel.

Landet vårt tilhører de nordlige, så det meste av året i de sørlige regionene er strålingen betydelig høyere enn i de nordlige. Dette er på grunn av stjernens posisjon på himmelen. Men det korte tidsintervallet mai-juli er en unik periode, når selv i nord er den totale strålingen ganske imponerende, siden solen står høyt på himmelen, og varigheten dagslys mer enn i andre måneder i året. Samtidig, i gjennomsnitt, i den asiatiske halvdelen av landet, i fravær av skyer, er den totale strålingen mer betydelig enn i vest. Maks styrke bølgestråling observeres ved middagstid, og det årlige maksimum inntreffer i juni, når solen står høyest på himmelen.

Total solstråling er mengden solenergi som når planeten vår. Samtidig må det huskes at ulike atmosfæriske faktorer fører til at den årlige ankomsten av total stråling er mindre enn den kunne vært. Det meste stor forskjell mellom faktisk observert og maksimalt mulig er typisk for de fjerne østlige regionene om sommeren. Monsuner provoserer eksepsjonelt tette skyer, så den totale strålingen reduseres med omtrent halvparten.

nysgjerrig på å vite

Den største prosentandelen av maksimalt mulig eksponering for solenergi er faktisk observert (beregnet for 12 måneder) sør i landet. Indikatoren når 80%.

Skyet gir ikke alltid samme spredningsfaktor solstråling. Formen på skyene spiller en rolle, egenskapene til solskiven på et bestemt tidspunkt. Hvis den er åpen, forårsaker uklarheten en reduksjon i direkte stråling, mens den spredte strålingen øker kraftig.

Det er også dager da direkte stråling har omtrent samme styrke som spredt stråling. Den daglige totalverdien kan være enda større enn strålingskarakteristikken for en helt skyfri dag.

Basert på 12 måneder, bør spesiell oppmerksomhet rettes mot astronomiske fenomener som bestemmer de samlede numeriske indikatorene. Samtidig fører overskyet til det faktum at det virkelige strålingsmaksimumet ikke kan observeres i juni, men en måned tidligere eller senere.

Stråling i rommet

Fra grensen til magnetosfæren på planeten vår og videre ut i verdensrommet blir solstråling en faktor forbundet med en dødelig fare for mennesker. Allerede i 1964 ble det publisert et viktig populærvitenskapelig arbeid om forsvarsmetoder. Forfatterne var sovjetiske forskere Kamanin, Bubnov. Det er kjent at for en person bør stråledosen per uke ikke være mer enn 0,3 røntgen, mens den i et år skal være innenfor 15 R. For kortvarig eksponering er grensen for en person 600 R. Flyvninger ut i verdensrommet , spesielt under forhold med uforutsigbar solaktivitet , kan være ledsaget av betydelig eksponering av astronauter, noe som forplikter til å ta ytterligere tiltak for å beskytte mot bølger av forskjellige lengder.

Etter Apollo-oppdragene, hvor beskyttelsesmetoder ble testet, var faktorene som påvirket menneskelig helse, mer enn ett tiår har gått, men til i dag kan ikke forskere finne effektive, pålitelige metoder for å forutsi geomagnetiske stormer. Du kan lage en prognose i timer, noen ganger i flere dager, men selv for en ukentlig prognose er sjansene for realisering ikke mer enn 5%. Solvinden er et enda mer uforutsigbart fenomen. Med en sannsynlighet på én av tre kan astronauter, som legger ut på et nytt oppdrag, falle inn i kraftige strålingsstrømmer. Dette gjør det enda mer viktig spørsmål både forskning og prognoser av strålingsegenskaper, og utvikling av metoder for beskyttelse mot det.

Under direkte solstråling, som ofte bare omtales som solstråling, menes stråling som når observasjonsstedet i form av en stråle av parallelle stråler direkte fra solen.

Strømmer av solstråling vinkelrett på strålene ( Jeg) og horisontal ( JEG = Jeg synd h) overflater avhenger av følgende faktorer: a) solkonstant; b) avstanden mellom jorden og solen (fluks Jeg 0 ) ved atmosfærens øvre grense i januar med omtrent 3,5 % mer, og i juli med 3,5 % mindre enn Jeg* 0 ); i) fysisk tilstand atmosfære over observasjonspunktet (innholdet av absorberende gasser og faste atmosfæriske urenheter, tilstedeværelsen av skyer og tåker); d) høyden på solen.

Avhengig av disse faktorene, flyter Jeg til Jeg΄ varierer mye. På hvert punkt har de en tydelig uttrykt daglig og årlig variasjon (maksima Jeg og Jeg΄ i løpet av dagen observeres ved lokal middag). Selv om høyden på solen (på hvilken t.) og har stor innflytelse på strømmene av solstråling, men atmosfærens turbiditet har ikke mindre innflytelse. Dette bekreftes av de maksimale (fra middag) fluksverdiene Jeg som noen gang har blitt observert på forskjellige punkter (tabell 6.3 og 6.4). Fra bordet. 6.3 av dataene følger det at til tross for den store forskjellen i breddegraden til stasjonene og følgelig i maksimal høyde sol, forskjell Jeg Maks liten på dem. Dessuten på ca. dixon betydning Jeg max er større enn i punktene som ligger lenger sør. Dette forklares med at atmosfæren på lave breddegrader inneholder mer vanndamp og urenheter enn på høye breddegrader.

6.5. spredt stråling

Spredt stråling er solstråling som har gjennomgått spredning i atmosfæren. Mengden av spredt stråling som kommer inn i en enkelt horisontal overflate per tidsenhet kalles den spredte strålingsfluksen; den spredte strålingsfluksen vil bli betegnet med Jeg. Siden den primære kilden til spredt stråling er direkte solstråling, fluksen Jeg bør avhenge av faktorene som bestemmer Jeg, nemlig: a) Solens høyde h(jo mer h, jo mer Jeg); b) gjennomsiktighet av atmosfæren (jo mer R, jo mindre Jeg; c) skyer.

6.6. Total stråling

Fluksen av total stråling Q er summen av fluksene av direkte (I΄) og spredt ( Jeg) solstråling som kommer til en horisontal overflate. Ved å løse omtrentlige strålingsoverføringsligninger, oppnådde K. Ya. Kondratiev et al. følgende formel for den totale strålingsfluksen under skyfrie forhold:

Her er τ den optiske tykkelsen for den integrerte strømningen, som, som vist av OA Avaste, kan antas å være lik τ 0,55 - den optiske tykkelsen for en monokromatisk strømning med λ = 0,55 μm; ε er en multiplikator som tar følgende verdier ved forskjellige høyder av solen:

6.7. Albedo

Albedo, eller reflektiviteten til en overflate, som allerede nevnt, er forholdet mellom fluksen av stråling som reflekteres av en gitt overflate og fluksen av innfallende stråling, uttrykt i brøkdeler av en enhet eller i prosent.

Observasjoner viser at albedoen til ulike overflater varierer innenfor relativt snevre grenser (10-30 %); unntakene er snø og vann. .

Den viktigste kilden som jordoverflaten og atmosfæren mottar termisk energi fra er solen. Den sender en kolossal mengde strålende energi inn i verdensrommet: termisk, lys, ultrafiolett. slippes ut av solen elektromagnetiske bølger forplante seg med en hastighet på 300 000 km/s.

Oppvarmingen av jordoverflaten avhenger av innfallsvinkelen til solstrålene. Alle solstrålene treffer jordoverflaten parallelt med hverandre, men siden jorden har sfærisk form, faller solstrålene på forskjellige deler av overflaten i forskjellige vinkler. Når solen er i senit, faller strålene vertikalt og jorden varmes opp mer.

Helheten av strålingsenergi sendt av solen kalles solstråling, det er vanligvis uttrykt i kalorier per overflateareal per år.

Solstråling bestemmer temperaturregimet til jordens lufttroposfære.

Det er verdt å merke seg at Total solstråling er mer enn to milliarder ganger mengden energi som mottas av jorden.

Stråling som når jordoverflaten består av direkte og diffuse.

Stråling som kommer til jorden direkte fra solen i form av direkte sollys på en skyfri himmel kalles rett. Hun bærer det største antallet varme og lys. Hvis planeten vår ikke hadde noen atmosfære, jordens overflate mottok kun direkte stråling.

Men ved å passere gjennom atmosfæren blir omtrent en fjerdedel av solstrålingen spredt av gassmolekyler og urenheter, avviker fra direkte vei. Noen av dem når jordens overflate og danner seg spredt solstråling. Takket være spredt stråling trenger lys også inn på steder der direkte sollys (direkte stråling) ikke trenger inn. Denne strålingen skaper dagslys og gir farge til himmelen.

Total solinnstråling

Alle solstrålene som treffer jorden er total solstråling dvs. totalen av direkte og diffus stråling (fig. 1).

Ris. 1. Total solinnstråling per år

Fordeling av solstråling over jordoverflaten

Solinnstråling er ujevnt fordelt over jorden. Det kommer an på:

1. på luftens tetthet og fuktighet - jo høyere de er, jo mindre stråling mottar jordoverflaten;

2. fra områdets geografiske breddegrad - strålingsmengden øker fra polene til ekvator. Mengden direkte solstråling avhenger av lengden på banen som solstrålene beveger seg gjennom atmosfæren. Når solen er i senit (strålenes innfallsvinkel er 90°), treffer strålene jorden på kortest måte og gir intens energi fra seg lite område. På jorden skjer dette i båndet mellom 23° N. sh. og 23°S sh., dvs. mellom tropene. Når du beveger deg bort fra denne sonen mot sør eller nord, øker lengden på banen til solens stråler, det vil si at vinkelen for deres innfall på jordoverflaten avtar. Strålene begynner å falle på jorden i en mindre vinkel, som om de glir, og nærmer seg tangentlinjen i polområdet. Som et resultat fordeles den samme energistrømmen til stort område, så mengden reflektert energi øker. I området av ekvator, hvor solstrålene faller på jordoverflaten i en vinkel på 90°, er mengden direkte solstråling som mottas av jordoverflaten høyere, og når du beveger deg mot polene, er denne mengden kraftig redusert. I tillegg avhenger lengden av døgnet på ulike tider av året også av breddegraden til området, som også bestemmer mengden solstråling som kommer inn på jordoverflaten;

3. fra årlig og daglig bevegelse Jorden - på mellom- og høye breddegrader varierer innstrømningen av solstråling sterkt med årstidene, noe som er assosiert med en endring i solens midthøyde og lengden på dagen;

4. på jordens overflate - jo lysere overflaten er, jo mer sollys reflekterer den. En overflates evne til å reflektere stråling kalles albedo(fra lat. hvithet). Snø reflekterer stråling spesielt sterkt (90%), sand er svakere (35%), chernozem er enda svakere (4%).

Jordens overflate, absorberer solstråling (absorbert stråling), varmes opp og stråler varme ut i atmosfæren (reflektert stråling). De nedre lagene av atmosfæren forsinker i stor grad terrestrisk stråling. Strålingen som absorberes av jordoverflaten brukes på å varme opp jord, luft og vann.

Den delen av den totale strålingen som gjenstår etter refleksjon og termisk stråling jordoverflaten kalles strålingsbalanse. Strålingsbalansen på jordoverflaten varierer i løpet av dagen og årstidene, men i gjennomsnitt for året har den positiv verdi overalt, bortsett fra de iskalde ørkenene på Grønland og Antarktis. Strålingsbalansen når sine maksimale verdier ved lave breddegrader (mellom 20°N og 20°S) - over 42*10 2 J/m 2, ved en breddegrad på ca. 60° i begge halvkuler synker den til 8*10 2 - 13 * 10 2 J / m 2.

solstråler gi atmosfæren opptil 20 % av energien deres, som er fordelt over hele tykkelsen av luften, og derfor er oppvarmingen av luften forårsaket av dem relativt liten. Solen varmer opp jordoverflaten, som overfører varme atmosfærisk luft på bekostning av konveksjon(fra lat. konveksjon- levering), dvs. den vertikale bevegelsen av luft oppvarmet ved jordoverflaten, i stedet for hvilken kaldere luft kommer ned. Slik mottar atmosfæren mesteparten av varmen - i gjennomsnitt tre ganger mer enn direkte fra solen.

Tilstedeværelsen av karbondioksid og vanndamp lar ikke varmen som reflekteres fra jordoverflaten fritt slippe ut i verdensrommet. De lager Drivhuseffekt, på grunn av hvilket temperaturfallet på jorden i løpet av dagen ikke overstiger 15 ° C. I fravær av karbondioksid i atmosfæren ville jordoverflaten kjøles ned med 40-50 °C over natten.

Som et resultat av skalavekst Økonomisk aktivitet menneske — brenning av kull og olje ved termiske kraftverk, utslipp industribedrifter, en økning i utslipp fra kjøretøy - mengden karbondioksid i atmosfæren øker, noe som fører til økt drivhuseffekt og truer globale klimaendringer.

Solens stråler, etter å ha passert gjennom atmosfæren, faller på overflaten av jorden og varmer den opp, og det avgir igjen varme til atmosfæren. Dette forklarer fremtredende trekk troposfære: reduksjon i lufttemperatur med høyden. Men det er tider når de øvre lagene i atmosfæren er varmere enn de nedre. Et slikt fenomen kalles temperaturinversjon(fra lat. inversio - snu).