Обща слънчева радиация. Слънчева радиация: видове

Отговор от кавказка[новак]
Общата радиация е част от отразената и част от пряката радиация. Зависи от облачността и облачността.

Отговор от Арман Шайсултанов[новак]
стойността на слънчевата радиация в сарярка

Отговор от Вова Василиев[новак]
Слънчева радиация - електромагнитно и корпускулно излъчване на Слънцето

Отговор от Назофаринкса[активен]
Слънчева радиация - електромагнитно и корпускулно излъчване на Слънцето. Електромагнитното излъчване се движи под формата на електромагнитни вълни със скоростта на светлината и прониква в земната атмосфера. Преди земна повърхностслънчевата радиация идва под формата на пряка и разсеяна радиация.
Слънчевата радиация е основният източник на енергия за всички физико-географски процеси, протичащи на земната повърхност и в атмосферата. Слънчевата радиация обикновено се измерва чрез нейния топлинен ефект и се изразява в калории на единица повърхност за единица време. Като цяло Земята получава от Слънцето по-малко от една две милиардна от нейното излъчване.
Общата слънчева радиация се измерва в килокалории на квадратен сантиметър.
Придвижвайки се от север на юг, количеството слънчева радиация, получена от територията, се увеличава.
Слънчевата радиация е излъчване на светлина и топлина от Слънцето.

Зоналнаразпределение на слънчевата радиация близо до земната повърхност.

Слънчевата радиация достига до земната повърхност, отслабена от атмосферното поглъщане и разсейване. Освен това в атмосферата винаги има облаци, а пряката слънчева радиация често не достига до земната повърхност, като се поглъща, разсейва и отразява обратно от облаците. Облачността може да намали потока от директна радиация в широк диапазон. Например, в пустинната зона поради наличието на облаци се губи само 20% от пряката слънчева радиация. Но при мусонен климат загубата на директна радиация поради облачността е 75%. В Санкт Петербург дори средно годишно облаците не предават 65% от пряката радиация на земната повърхност.

Разпределението на пряката слънчева радиация по земното кълбо е сложно, тъй като степента на прозрачност на атмосферата и облачните условия са силно променливи в зависимост от географската обстановка. Най-големият приток на пряка радиация през лятото не е в полярните ширини, както на границата на атмосферата, а на 30-40 ° ширина. На полярните ширини затихването на радиацията е твърде голямо поради ниските височини на слънцето. През пролетта и есента максималната пряка радиация не е на екватора, както на границата на атмосферата, а при 10-20 ° през пролетта и 20-30 ° през есента: екваторът е твърде облачен. Само през зимата на това полукълбо екваториалната зона получава повече радиация на земната повърхност, както и на горната граница на атмосферата, отколкото всички останали зони.

Разсеяната радиация обикновено е по-малка от правата линия, но порядъкът на величината е същият. В тропическите и средните ширини количеството на разсеяната радиация е от половината до две трети от пряката радиация; на 50-60° ширина тя вече е близо до права, а на високи ширини (60-90°) разсеяната радиация е по-пряка почти през цялата година. През лятото притокът на разсеяна радиация във високите географски ширини е по-голям, отколкото в други райони на северното полукълбо.

Географско разпределение на общата радиация

Помислете за разпределението на годишните и месечните количества (суми) на общата радиация по земното кълбо. Виждаме, че не е напълно зонален: радиационните изолинии на картите не съвпадат с кръговете на ширината. Тези отклонения се обясняват с факта, че прозрачността на атмосферата и облачността влияят на разпределението на радиацията по земното кълбо. Годишните количества обща радиация в тропическите и субтропичните ширини са над 140 kcal/cm2. Те са особено големи в субтропичните пустини с ниска облачност и в Северна Африкадостигат 200-220 kcal / cm2. Но над екваториалните горски райони с техните големи облаци (над басейните на Амазонка и Конго, над Индонезия) те са намалени до 100-120 kcal / cm2. Към по-високи географски ширини и на двете полукълба годишните количества на общата радиация намаляват, достигайки 60-80 kcal/cm2 на ширина 60°. Но след това те нарастват отново - не много в северното полукълбо, но много значително над ниска облачност и снежна Антарктида, където в дълбините на континента достигат 120-130 kcal/cm2, т.е. стойности, близки до тропическите и надвишаващи екваториални такива. Над океаните количеството радиация е по-ниско, отколкото над сушата.

През декември най-високите количества радиация, до 20-22 kcal / cm2 и дори по-високи, са в пустините на южното полукълбо. Но в облачни райони близо до екватора те се намаляват до 8-12 kcal / cm2. В зимното северно полукълбо радиацията бързо намалява на север; северно от 50-ия паралел е по-малко от 2 kcal/cm2 и малко на север от полярния кръг е нула. През лятото в южното полукълбо той намалява на юг до 10 kcal / cm2 и по-долу на географски ширини 50-60 °. Но след това расте - до 20 kcal / cm2 край бреговете на Антарктида и над 30 kcal / cm2 в Антарктида, където е, следователно, повече, отколкото през лятото в тропиците.

През юни най-високи количества радиация, над 22 kcal/cm2, над Североизточна Африка, Арабия и Иранските планини. До 20 kcal / cm2 и по-високи са Централна Азия; много по-малко, до 14 kcal / cm2, в тропическите части на континентите на южното полукълбо. В облачните екваториални райони, както през декември, те намаляват до 8-12 kcal / cm2. През лятото в северното полукълбо количеството радиация намалява бавно от субтропиците на север и на север от 50 ° с.ш. NS се увеличава, достигайки 20 kcal / cm2 и повече в Арктическия басейн. В зимното южно полукълбо те бързо намаляват на юг, до нула в южния полярен кръг.
(http://gisssu.narod.ru/world/wcl_txt.ht

Ярко светило ни нагрява с горещи лъчи и ни кара да се замислим за значението на радиацията в живота ни, за нейните ползи и вреди. Какво представлява слънчевата радиация? Урокът по училищна физика ни кани за начало да се запознаем с понятието за електромагнитно излъчване като цяло. Този термин обозначава друга форма на материя – различна от материята. Това включва както видимата светлина, така и спектъра, който окото не може да види. Тоест рентгенови лъчи, гама лъчи, ултравиолетови и инфрачервени.

Електромагнитни вълни

В присъствието на източник-излъчвател на радиация, неговите електромагнитни вълни се разпространяват във всички посоки със скоростта на светлината. Тези вълни, както всички други, имат определени характеристики. Те включват честота на вибрациите и дължина на вълната. Всяко тяло, чиято температура се различава от абсолютната нула, има свойството да излъчва радиация.

Слънцето е основният и най-мощен източник на радиация в близост до нашата планета. От своя страна самата Земята (нейната атмосфера и повърхност) излъчва радиация, но в различен диапазон. Наблюдението на температурните условия на планетата за дълги периоди от време поражда хипотеза за равновесието на количеството топлина, получено от Слънцето и изпратено в космоса.

Слънчева радиация: спектрален състав

По-голямата част (около 99%) от слънчевата енергия в спектъра се намира в диапазона на дължината на вълната от 0,1 до 4 микрона. Останалият 1% са по-дълги и по-къси лъчи, включително радиовълни и рентгенови лъчи. Около половината от слънчевата лъчиста енергия пада върху спектъра, който възприемаме с очите си, около 44% върху инфрачервеното лъчение, 9% върху ултравиолетовото лъчение. Как да разберем как се разделя слънчевата радиация? Изчисляването на разпространението му е възможно благодарение на изследвания от космически спътници.

Има вещества, които могат да влязат в специално състояние и да излъчват допълнително излъчване в различен диапазон на дължина на вълната. Например, има сияние при ниски температури, нетипично за излъчването на светлина от това вещество. Този видрадиацията, наречена луминесцентна, противоречи на обичайните принципи на топлинното излъчване.

Явлението луминесценция възниква, след като веществото е погълнало определено количество енергия и преминава в друго състояние (т.нар. възбудено състояние), което е енергийно по-високо, отколкото при собствената температура на веществото. Луминесценцията се появява по време на обратния преход – от възбудено състояние към познато състояние. В природата можем да го наблюдаваме под формата на сияние на нощното небе и полярно сияние.

Нашето светило

Енергия слънчеви лъчи- почти единственият източник на топлина за нашата планета. Вътрешната радиация, идваща от нейните дълбочини към повърхността, има интензитет, който е около 5 хиляди пъти по-малък. В същото време видимата светлина - един от най-важните фактори на живота на планетата - е само част от слънчевата радиация.

Енергията на слънчевите лъчи се превръща в топлина в по-малка част – в атмосферата, а по-голямата част – на повърхността на Земята. Там се изразходва за нагряване на вода и почва (горните слоеве), които след това отдават топлина на въздуха. Когато се нагряват, атмосферата и земната повърхност от своя страна излъчват инфрачервени лъчи в космоса, докато се охлаждат.

Слънчева радиация: определение

Радиацията, която отива към повърхността на нашата планета директно от слънчевия диск, обикновено се нарича пряка слънчева радиация. Слънцето го разпръсква във всички посоки. Като се има предвид огромното разстояние от Земята до Слънцето, пряката слънчева радиация във всяка точка на земната повърхност може да бъде представена като сноп от успоредни лъчи, чийто източник е практически в безкрайност. Така площта, перпендикулярна на слънчевите лъчи, получава най-голямо количество.

Плътността на радиационния поток (или облъчването) е мярка за количеството радиация, падаща върху определена повърхност. Това е количеството лъчиста енергия, падащо за единица време на единица площ. Тази стойност се измерва - излъчване - в W / m 2. Нашата Земя, както всички знаят, се върти около Слънцето по елипсоидна орбита. Слънцето е в един от фокусите на тази елипса. Затова всяка година в определено време(в началото на януари) Земята заема най-близка до Слънцето позиция, а в друга (в началото на юли) - най-отдалечена от него. В този случай големината на излъчването се променя обратно пропорционално по отношение на квадрата на разстоянието до осветителното тяло.

Къде е слънчевата радиация, достигнала до Земята? Неговите видове се определят от много фактори. В зависимост от географската ширина, влажност, облачност, част от нея се разпръсква в атмосферата, част се абсорбира, но повечето все пак достигат повърхността на планетата. В този случай малко количество се отразява, а основното се абсорбира от земната повърхност, под въздействието на която се нагрява. Разсеяната слънчева радиация също частично пада върху земната повърхност, частично се поглъща от нея и частично се отразява. Останалата част отива в космоса.

Как е разпределението

Равномерна ли е слънчевата радиация? Неговите видове след всички "загуби" в атмосферата могат да се различават по своя спектрален състав. В крайна сметка лъчите с различни дължини се разпръскват и абсорбират по различни начини. Средно атмосферата поглъща около 23% от първоначалното си количество. Приблизително 26% от общия поток се превръща в разсеяна радиация, 2/3 от която след това пада върху Земята. По същество това е различен вид излъчване, различно от първоначалното. Разсеяната радиация се изпраща към Земята не от диска на Слънцето, а от небосвода. Има различен спектрален състав.

Поглъща радиацията основно озон - видимия спектър, и ултравиолетовите лъчи. Инфрачервеното лъчение се абсорбира от въглероден диоксид (въглероден диоксид), който, между другото, е много малък в атмосферата.

Разсейването на лъчението, което го отслабва, се случва за всички дължини на вълната на спектъра. В процеса, неговите частици попадат под електромагнитен ефект, преразпределят енергията на падащата вълна във всички посоки. Тоест, частиците служат като точкови източници на енергия.

дневна светлина

В резултат на разсейването светлината, идваща от слънцето, променя цвета си, докато преминава през слоеве от атмосфера. Практическа стойностразсейване - при създаването на дневна светлина. Ако Земята беше лишена от атмосферата, осветление щеше да съществува само на места, където попадат преки или повърхностно отразени слънчеви лъчи. Тоест атмосферата е източник на осветление през деня. Благодарение на нея е светло както на места, недостъпни за преки лъчи, така и когато слънцето се крие зад облаци. Именно разсейването придава цвят на въздуха – виждаме небето в синьо.

И от какво друго зависи слънчевата радиация? Не бива да се пренебрегва и факторът мътност. В крайна сметка отслабването на радиацията става по два начина - от самата атмосфера и от водни пари, както и от различни примеси. Съдържанието на прах се увеличава през лятото (както и съдържанието на водна пара в атмосферата).

Обща радиация

Той се отнася до общото количество радиация, падаща върху земната повърхност, както пряка, така и разсеяна. Общата слънчева радиация намалява с облачно време.

Поради тази причина през лятото общата радиация е средно по-висока преди обяд, отколкото след него. И през първата половина на годината – повече, отколкото през втората.

Какво се случва с общата радиация на земната повърхност? Достигайки там, той се абсорбира най-вече от горния слой на почвата или водата и се превръща в топлина, част от нея се отразява. Степента на отражение зависи от естеството на земната повърхност. Индикаторът, изразяващ процента на отразената слънчева радиация към нейното общо количество, падащо върху повърхността, се нарича повърхностно албедо.

Под понятието за самоизлъчване на земната повърхност се разбира дълговълнова радиация, излъчвана от растителността, снежната покривка, горните слоеве на водата и почвата. Радиационният баланс на повърхността е разликата между нейното погълнато и излъчено количество.

Ефективна радиация

Доказано е, че противорадиацията почти винаги е по-малка от земната. Поради това земната повърхност носи топлинни загуби. Разликата между стойностите на вътрешното излъчване на повърхността и атмосферното се нарича ефективно излъчване. Това всъщност е нетна загуба на енергия и в резултат на топлина през нощта.

Съществува и през деня. Но през деня той частично се компенсира или дори блокира от погълнатата радиация. Следователно повърхността на земята е по-топла през деня, отколкото през нощта.

За географското разпространение на радиацията

Слънчевата радиация на Земята е неравномерно разпределена през цялата година. Разпределението му е зонално, а изолиниите (свързващи точки с еднакви стойности) на радиационния поток изобщо не са идентични с кръговете на ширината. Това несъответствие е причинено от различни нива на облачност и прозрачност на атмосферата в различните региони на земното кълбо.

Общата слънчева радиация през годината е от най-голямо значение в субтропичните пустини с ниска облачна атмосфера. Много по-малко е в горските райони на екваториалния пояс. Причината за това е повишената облачност. Този индикатор намалява към двата полюса. Но в района на полюсите отново расте - в северното полукълбо е по-малко, в района на снежната и нискооблачна Антарктида - повече. Над повърхността на океаните средно слънчевата радиация е по-малка, отколкото над континентите.

Почти навсякъде на Земята повърхността има положителен радиационен баланс, тоест в същото време притокът на радиация е по-голям от ефективното излъчване. Изключение правят районите на Антарктида и Гренландия с техните ледени плата.

Изправени ли сме пред глобалното затопляне?

Но горното не означава ежегодно затопляне на земната повърхност. Излишъкът от погълната радиация се компенсира от изтичането на топлина от повърхността в атмосферата, което се получава при промяна на фазата на водата (изпарение, кондензация под формата на облаци).

По този начин няма радиационно равновесие като такова на земната повърхност. Но се осъществява топлинно равновесие - подаването и загубата на топлина са балансирани по различни начини, включително радиация.

Разпределение на баланса по картата

На същите географски ширини на Земята радиационният баланс е по-голям на повърхността на океана, отколкото на сушата. Това може да се обясни с факта, че слоят, който поглъща радиацията в океаните, е по-дебел, докато ефективната радиация там е по-малка поради студената морска повърхност в сравнение със сушата.

В пустините се наблюдават значителни колебания в амплитудата на разпространението му. Там балансът е по-нисък поради високото ефективно излъчване при сух въздух и ниска облачност. В по-малка степен той е понижен в районите на мусонния климат. През топлия сезон облачността там се увеличава, а погълнатата слънчева радиация е по-малка, отколкото в други региони на същата географска ширина.

Разбира се, основният фактор, от който зависи средната годишна слънчева радиация, е географската ширина на даден регион. Рекордни "порции" ултравиолетова радиация отиват в страни, разположени близо до екватора. Това е Североизточна Африка, нейната Източен бряг, Арабският полуостров, северно и западно от Австралия, част от островите на Индонезия, западната част на крайбрежието на Южна Америка.

В Европа, Турция, Южна Испания, Сицилия, Сардиния, островите на Гърция, бреговете на Франция ( Южна част), както и част от регионите на Италия, Кипър и Крит.

И как сме ние?

Общата слънчева радиация в Русия се разпределя на пръв поглед неочаквано. На територията на нашата страна, колкото и да е странно, не черноморските курорти държат дланта. Най-големите дози слънчева радиация се срещат на териториите, граничещи с Китай и Северната земя. Като цяло слънчевата радиация в Русия не е особено интензивна, което напълно се обяснява с нашето северно географско местоположение. Минимално количествослънцето отива в северозападния район - Санкт Петербург, заедно с прилежащите райони.

Слънчевата радиация в Русия е по-ниска от тази в Украйна. Там по-голямата част от ултравиолетовата радиация отива в Крим и териториите отвъд Дунава, на второ място са Карпатите с южните райони на Украйна.

Общата (включва както пряка, така и разсеяна) слънчева радиация, падаща върху хоризонтална повърхност, се дава по месеци в специално разработени таблици за различни територии и се измерва в MJ / m 2. Например, слънчевата радиация в Москва варира от 31-58 през зимните месеци до 568-615 през лятото.

Относно слънчевата изолация

Инсолацията или количеството полезна радиация, падаща върху осветена от слънцето повърхност, варира значително от една географска точка до друга. Годишната изолация се изчислява на квадратен метър в мегавати. Например в Москва тази стойност е 1,01, в Архангелск - 0,85, в Астрахан - 1,38 MW.

При определянето му е необходимо да се вземат предвид такива фактори като времето на годината (през зимата осветеността и продължителността на деня са по-ниски), естеството на терена (планините могат да закриват слънцето), метеорологичните условия характерни за района - мъгла, чести валежи и облаци. Светлоприемащата равнина може да бъде ориентирана вертикално, хоризонтално или наклонено. Размерът на инсолацията, както и разпределението на слънчевата радиация в Русия, са данни, групирани в таблица по градове и региони, посочващи географската ширина.

Земята получава от Слънцето 1,36 * 10-24 калории топлина годишно. В сравнение с това количество енергия, останалата част от пристигането на лъчиста енергия до повърхността на Земята е незначителна. И така, лъчистата енергия на звездите е сто милионна от слънчевата енергия, космическата радиация е две милиардни, вътрешна топлинаЗемната повърхност е равна на една петхилядна от слънчевата топлина.
Радиация от слънцето - слънчева радиация- е основният източник на енергия за почти всички процеси, протичащи в атмосферата, хидросферата и в горни слоевелитосфера.
Единицата за измерване на интензитета на слънчевата радиация е броят на калориите топлина, абсорбирани от 1 cm2 от абсолютно черна повърхност, перпендикулярна на посоката на слънчевите лъчи за 1 минута (cal / cm2 * min).

Потокът на лъчиста енергия от Слънцето, достигащ до земната атмосфера, е много постоянен. Неговият интензитет се нарича слънчева константа (Io) и се приема средно равна на 1,88 kcal / cm2 min.
Стойността на слънчевата константа се колебае в зависимост от разстоянието на Земята от Слънцето и от слънчевата активност. Неговите колебания през годината са 3,4-3,5%.
Ако слънчевите лъчи падат навсякъде по земната повърхност вертикално, то при липса на атмосфера и със слънчева константа от 1,88 cal / cm2 * min всеки квадратен сантиметър ще получава 1000 kcal годишно. Поради факта, че Земята е сферична, този брой е намален 4 пъти и 1 кв. cm получава средно 250 kcal годишно.
Количеството слънчева радиация, получена от повърхността, зависи от ъгъла на падане на лъчите.
Максималното количество радиация получава повърхността, перпендикулярна на посоката на слънчевите лъчи, тъй като в този случай цялата енергия се разпределя върху площ с напречно сечение, равно на напречното сечение на снопа лъчи - a. При наклонено падане на същия сноп лъчи енергията се разпределя върху голяма площ (участък c) и единица повърхност получава по-малко количество от нея. Колкото по-малък е ъгълът на падане на лъчите, толкова по-нисък е интензитетът на слънчевата радиация.
Зависимостта на интензитета на слънчевата радиация от ъгъла на падане на лъчите се изразява с формулата:

I1 = I0 * sin h,

където I0 е интензитетът на слънчевата радиация с чисто падане на лъчите. Извън атмосферата - слънчевата константа;
I1 е интензитетът на слънчевата радиация, когато слънчевите лъчи падат под ъгъл h.
I1 е толкова пъти по-малко от I0, колкото сечението a е по-малко от сечението b.
Фигура 27 показва, че a / b = sin A.
Ъгълът на падане на слънчевите лъчи (височината на Слънцето) е 90 ° само на географски ширини от 23 ° 27 "N до 23 ° 27" S. (т.е. между тропиците). На други географски ширини винаги е по-малко от 90 ° (Таблица 8). Съответно с намаляване на ъгъла на падане на лъчите, интензитетът на слънчевата радиация, навлизаща в повърхността на различни географски ширини, също трябва да намалява. Тъй като височината на Слънцето не остава постоянна през цялата година и през деня, количеството слънчева топлина, получена от повърхността, непрекъснато се променя.

Количеството слънчева радиация, получена от повърхността, е правопропорционална от продължителността на осветяването му от слънчевите лъчи.

В екваториалната зона извън атмосферата количеството слънчева топлина през годината не изпитва големи флуктуации, докато на високи географски ширини тези колебания са много големи (виж Таблица 9). V зимен периодособено значителни са разликите в пристигането на слънчева топлина между високи и ниски ширини. През лятото, при условия на непрекъснато осветление, полярните райони получават максимално количество слънчева топлина на ден на Земята. В деня на лятното слънцестоене в северното полукълбо то е с 36% по-високо от дневната сума на топлината на екватора. Но тъй като продължителността на деня на екватора не е 24 часа (както по това време на полюса), а 12 часа, количеството слънчева радиация за единица време на екватора остава най-голямо. Летният максимум на дневната обща слънчева топлина, наблюдаван на около 40-50 ° ширина, е свързан с относително дълъг ден (по-голям от този по това време с 10-20 ° ширина) на значителна височина на Слънцето. Разликите в количеството топлина, получавано от екваториалните и полярните райони, са по-малки през лятото, отколкото през зимата.
Южното полукълбо през лятото получава повече топлинаотколкото северната, през зимата е обратното (промяната в разстоянието на Земята от Слънцето се отразява). И ако повърхността на двете полукълба беше напълно еднаква, годишните амплитуди на температурните колебания в южното полукълбо биха били по-големи, отколкото в северното.
Слънчевата радиация в атмосферата претърпява количествени и качествени промени.
Дори перфектна, суха и чиста, атмосферата поглъща и разпръсква лъчи, намалявайки интензитета на слънчевата радиация. Отслабващият ефект на реална атмосфера, съдържаща водни пари и прахови частици, върху слънчевата радиация е много по-голям от идеалния. Атмосферата (кислород, озон, въглероден диоксид, прах и водни пари) абсорбира предимно ултравиолетовите и инфрачервените лъчи. Погълнатата от атмосферата лъчиста енергия на Слънцето се превръща в други видове енергия: топлинна, химическа и т. н. Като цяло абсорбцията отслабва слънчевата радиация със 17-25%.
Лъчи с относително къси вълни - виолетови, сини - се разпръскват от молекулите на газовете в атмосферата. Това обяснява синия цвят на небето. Примесите разпръскват еднакво лъчи с вълни с различна дължина. Следователно, със значителното им съдържание, небето придобива белезникав оттенък.
Поради разсейването и отразяването на слънчевата светлина от атмосферата, в облачни дни се наблюдава дневна светлина, видими са предмети на сянка и възниква явлението здрач.
Колкото по-дълъг е пътят на лъча в атмосферата, толкова по-голяма дебелина трябва да премине той и толкова по-значително се отслабва слънчевата радиация. Следователно с нарастването влиянието на атмосферата върху радиацията намалява. Дължината на пътя на слънчевите лъчи в атмосферата зависи от височината на слънцето. Ако вземем дължината на пътя на слънчевия лъч в атмосферата като единица при височина на Слънцето от 90° (m), съотношението между височината на Слънцето и дължината на пътя на лъча в атмосферата ще бъде както е показано в табл. десет.

Общото затихване на радиацията в атмосферата на всяка височина на Слънцето може да се изрази с формулата на Бугер: Im = I0 * pm, където Im е интензитетът на слънчевата радиация на земната повърхност, променен в атмосферата; I0 - слънчева константа; m е пътят на лъча в атмосферата; при височина на Слънцето от 90 °, той е равен на 1 (масата на атмосферата), p е коефициентът на прозрачност (дробно число, показващо каква част от радиацията достига повърхността при m = 1).
При височина на Слънцето от 90 °, при m = 1, интензитетът на слънчевата радиация на земната повърхност I1 е p пъти по-малък от Io, тоест I1 = Io * p.
Ако височината на Слънцето е по-малка от 90 °, тогава m винаги е по-голямо от 1. Пътят на слънчевия лъч може да се състои от няколко сегмента, всеки от които е равен на 1. Интензитетът на слънчевата радиация на границата между първите (aa1) и втори (a1a2) сегменти I1 е, очевидно, Io * p, интензитет на излъчване след преминаване на втория сегмент I2 = I1 * p = I0 p * p = I0 p2; I3 = I0p3 и т.н.

Прозрачността на атмосферата е непостоянна и неравномерна различни условия... Съотношението на прозрачността на реалната атмосфера към прозрачността на идеалната атмосфера - коефициентът на мътност - винаги е по-голямо от единица. Зависи от съдържанието на водна пара и прах във въздуха. С увеличаване на географската ширина коефициентът на мътност намалява: на ширини от 0 до 20 ° N. NS той е равен средно на 4,6, на ширини от 40 до 50 ° N. NS - 3,5, на ширини от 50 до 60 ° с.ш. NS - 2,8 и на ширини от 60 до 80 ° с.ш. NS - 2.0. В умерените ширини коефициентът на мътност е по-малък през зимата, отколкото през лятото, и по-малко сутрин, отколкото следобед. Намалява с височината. Колкото по-голям е коефициентът на мътност, толкова по-голямо е затихването на слънчевата радиация.
Разграничаване слънчева радиация пряка, разсеяна и обща.
Част от слънчевата радиация, която прониква през атмосферата до земната повърхност, е пряка радиация. Част от радиацията, разпръсната от атмосферата, се превръща в разсеяна радиация. Цялата слънчева радиация, навлизаща в земната повърхност, пряка и разсеяна, се нарича обща радиация.
Съотношението между пряка и разсеяна радиация варира значително в зависимост от облачността, запрашеността на атмосферата, а също и от височината на Слънцето. При ясно небе, фракцията на разсеяната радиация не надвишава 0,1%, с Облачно неберазсеяната радиация може да бъде по-директна.
При ниска слънчева височина общата радиация е почти изцяло разпръсната. При височина на Слънцето от 50 ° и ясно небе, фракцията на разсеяната радиация не надвишава 10-20%.
Картите на средните годишни и месечни стойности на общата радиация позволяват да се наблюдават основните закономерности в нейното географско разпределение. Годишните стойности на общата радиация са разпределени предимно зонално. Най-голямото годишно количество обща радиация на Земята се получава от повърхността във вътрешните тропически пустини (Източна Сахара и Централна Арабия). Забележимо намаляване на общата радиация на екватора се дължи на високата влажност на въздуха и големите облаци. В Арктика общата радиация е 60-70 kcal / cm2 годишно; в Антарктида, поради честото повтаряне на ясни дни и по-голямата прозрачност на атмосферата, тя е малко по-висока.

През юни северното полукълбо получава най-големи количества радиация и особено вътрешните тропически и субтропични райони. Количествата слънчева радиация, получавана от повърхността в умерените и полярните ширини на северното полукълбо, се различават малко, главно поради дългата продължителност на деня в полярните райони. Зониране в разпределението на общата радиация над. континенти в северното полукълбо и в тропическите ширини на южното полукълбо почти не се изразява. Той се проявява по-добре в северното полукълбо над океана и е ясно изразен в извънтропичните ширини на южното полукълбо. В южния полярен кръг общата слънчева радиация се приближава до 0.
През декември най-големи количества радиация навлизат в южното полукълбо. Високо разположената ледена повърхност на Антарктида с висока прозрачност на въздуха получава значително повече обща радиация от повърхността на Арктика през юни. В пустините (Калахари, Велика Австралия) има много топлина, но поради по-голямата океаничност на южното полукълбо (влиянието на висока влажност на въздуха и облачност), нейната сума е малко по-малка тук, отколкото през юни на същите географски ширини на северното полукълбо. В екваториалните и тропическите ширини на северното полукълбо общата радиация се променя сравнително малко и зонирането в нейното разпределение е ясно изразено само на север от северния тропик. С увеличаване на географската ширина общата радиация намалява доста бързо, нейната нулева изолиния се простира малко на север от Арктическия кръг.
Общата слънчева радиация, падаща върху повърхността на Земята, частично се отразява обратно в атмосферата. Нарича се съотношението на количеството радиация, отразена от повърхността, към количеството радиация, падаща върху тази повърхност албедо... Албедо характеризира отразяващата способност на повърхността.
Албедото на земната повърхност зависи от нейното състояние и свойства: цвят, влага, грапавост и др. С най-висока отражателна способност има прясно падналия сняг (85-95%). Спокойната водна повърхност отразява само 2-5% при рязко падане на слънчевите лъчи, а когато слънцето е ниско, почти всички лъчи, попадащи върху нея (90%). Албедо от сух чернозем - 14%, влажен - 8, гора - 10-20, ливадна растителност - 18-30, пясъчна пустинна повърхност - 29-35, повърхност морски лед - 30-40%.
Голямото албедо на ледената повърхност, особено покритата с току-що паднал сняг (до 95%), е причина за ниските температури в полярните райони през лятото, когато пристигането на слънчева радиация там е значително.
Излъчване на земната повърхност и атмосферата.Всяко тяло с температура над абсолютната нула (повече от минус 273 °) излъчва лъчиста енергия. Общата излъчвателна способност на абсолютно черно тяло е пропорционална на четвъртата степен на неговата абсолютна температура (T):
E = σ * T4 kcal / cm2 в минута (закон на Стефан - Болцман), където σ е постоянен коефициент.
Колкото по-висока е температурата на излъчващото тяло, толкова по-къси са дължините на вълната на излъчените nm лъчи. Нажежаемото слънце изпраща в космоса късовълново излъчване... Земната повърхност, поглъщайки късовълнова слънчева радиация, се нагрява и също се превръща в източник на радиация (земна радиация). Хо тъй като температурата на земната повърхност не надвишава няколко десетки градуса, неговата дълговълнова радиация, невидима.
Земната радиация до голяма степен се задържа от атмосферата (водна пара, въглероден диоксид, озон), но лъчите с дължина на вълната 9-12 микрона свободно напускат атмосферата и следователно Земята губи част от топлината си.
Атмосферата, поглъщайки част от преминаващата през нея слънчева радиация и повече от половината от земната радиация, сама излъчва енергия както в световното пространство, така и към земната повърхност. Атмосферната радиация, насочена към земната повърхност към земята, се нарича противодействие на радиацията.Това излъчване, като земно, дълговълново, невидимо.
В атмосферата има два потока на дълговълнова радиация - радиация от земната повърхност и радиация от атмосферата. Разликата между тях, която определя действителните топлинни загуби от земната повърхност, се нарича ефективно излъчване.Колкото по-висока е температурата на излъчващата повърхност, толкова по-голямо е ефективното излъчване. Влажността на въздуха намалява ефективната радиация, а облаците силно я намаляват.
Най-високата стойност на годишните суми на ефективната радиация се наблюдава в тропическите пустини - 80 kcal / cm2 годишно - поради висока температураповърхност, сух въздух и чисто небе. На екватора, с висока влажност на въздуха, ефективното излъчване е само около 30 kcal / cm2 годишно, а стойността му за сушата и за океана е много малко по-различна. Най-малко ефективна радиация в полярните региони. В умерените ширини земната повърхност губи около половината от количеството топлина, което получава от поглъщането на общата радиация.
Способността на атмосферата да предава късовълнова радиация от Слънцето (пряка и разсеяна радиация) и да блокира дълговълновата радиация от Земята се нарича парников (парников) ефект. Благодарение на парниковия ефект средна температураземната повърхност е + 16 °, при отсъствие на атмосфера би било -22 ° (38 ° по-ниско).
Радиационен баланс (остатъчна радиация).Земната повърхност едновременно получава и излъчва радиация. Пристигането на радиация се състои от общата слънчева радиация и обратната радиация на атмосферата. Консумацията е отражение на слънчевите лъчи от повърхността (албедо) и вътрешното излъчване на земната повърхност. Разликата между пристигането и консумацията на радиация - радиационен баланс,или остатъчна радиация.Стойността на радиационния баланс се определя от уравнението

R = Q * (1-α) - I,

където Q е общата слънчева радиация на единица повърхност; α - албедо (фракция); I - ефективно излъчване.
Ако входът е по-голям от скоростта на потока, радиационният баланс е положителен; ако входът е по-малък от скоростта на потока, балансът е отрицателен. През нощта на всички географски ширини радиационният баланс е отрицателен, следобед до обяд - положителен навсякъде, с изключение на високите ширини през зимата; следобед - отново отрицателен. Средно радиационният баланс на ден може да бъде както положителен, така и отрицателен (Таблица 11).


На картата на годишните суми на радиационния баланс на земната повърхност може да се види рязка промяна в положението на изолиниите по време на прехода им от сушата към океана. По правило радиационният баланс на повърхността на океана надвишава радиационния баланс на сушата (влиянието на албедото и ефективната радиация). Разпределението на радиационния баланс обикновено е зонално. В океана в тропическите ширини годишният радиационен баланс достига 140 kcal / cm2 (Арабско море) и не надвишава 30 kcal / cm2 на границата на плаващия лед. Отклоненията от зоналното разпределение на радиационния баланс на Океана са незначителни и се дължат на разпределението на облачността.
На сушата в екваториални и тропически ширини годишните стойности на радиационния баланс варират от 60 до 90 kcal / cm2, в зависимост от условията на влага. Най-големи годишни количества на радиационния баланс се наблюдават в тези региони, където албедото и ефективната радиация са сравнително малки (тропически дъждовни гори, савани). Най-ниската им стойност се намира в много влажни (голяма облачност) и в много сухи (високо ефективна радиация) райони. В умерените и високите географски ширини годишната стойност на радиационния баланс намалява с увеличаване на географската ширина (ефектът от намаляване на общата радиация).
Годишните суми на радиационния баланс над централните райони на Антарктида са отрицателни (няколко калории на 1 cm2). В Арктика тези стойности са близки до нула.
През юли радиационният баланс на земната повърхност в значителна част от южното полукълбо е отрицателен. Линията с нулев баланс минава между 40 и 50 ° S. NS Най-високата стойност на радиационния баланс се достига на повърхността на океана в тропическите ширини на северното полукълбо и на повърхността на някои вътрешни морета, например Черно море (14-16 kcal / cm2 на месец).
През януари линията на нулев баланс се намира между 40 и 50 ° N. NS (над океаните се издига малко на север, над континентите се спуска на юг). Значителна част от северното полукълбо има отрицателен радиационен баланс. Най-големите стойностирадиационният баланс са ограничени до тропическите ширини на южното полукълбо.
Средно радиационният баланс на земната повърхност е положителен за година. В този случай температурата на повърхността не се увеличава, а остава приблизително постоянна, което може да се обясни само с непрекъснатото потребление на излишна топлина.
Радиационният баланс на атмосферата се състои от погълната слънчева и земна радиация, от една страна, и атмосферна радиация, от друга. Той винаги е отрицателен, тъй като атмосферата поглъща само малка част от слънчевата радиация и излъчва почти толкова, колкото повърхността.
Радиационният баланс на повърхността и атмосферата заедно, като цяло, за цялата Земя за една година е равен средно на нула, но на географски ширини може да бъде както положителен, така и отрицателен.
Последица от такова разпределение на радиационния баланс трябва да бъде предаването на топлина в посока от екватора към полюсите.
Топлинен баланс.Радиационният баланс е най-важният компонент на топлинния баланс. Уравнението на повърхностния топлинен баланс показва как енергията на входящата слънчева радиация се преобразува на земната повърхност:

където R е радиационният баланс; LE - консумация на топлина за изпаряване (L - латентна топлина на изпаряване, E - изпарение);
P - турбулентен топлообмен между повърхността и атмосферата;
A - топлообмен между повърхността и подлежащите слоеве на почвата или водата.
Радиационният баланс на повърхността се счита за положителен, ако погълнатата от повърхността радиация надвишава топлинните загуби и отрицателна, ако не ги компенсира. Всички останали членове на топлинния баланс се считат за положителни, ако поради тях има загуба на топлина от повърхността (ако отговарят на разхода на топлина). Защото. всички членове на уравнението могат да се променят, топлинният баланс непрекъснато се нарушава и отново се възстановява.
Горното уравнение на топлинния баланс на повърхността е приблизително, тъй като не отчита някои незначителни, но при специфични условия, фактори, които стават важни, например отделянето на топлина по време на замръзване, нейната консумация за топене и др.
Топлинният баланс на атмосферата се състои от радиационния баланс на атмосферата Ra, топлината, идваща от повърхността, Pa, топлината, отделена в атмосферата при кондензация, LE и хоризонталния топлопренос (адвекция) Aa. Радиационният баланс на атмосферата винаги е отрицателен. Стойностите на топлинния приток в резултат на кондензация на влага и турбулентен топлообмен са положителни. Топлинната адвекция води средно годишно до нейното прехвърляне от ниски към високи ширини: по този начин това означава потребление на топлина в ниски ширини и пристигане във високи ширини. При дългосрочно извеждане топлинният баланс на атмосферата може да бъде изразен с уравнението Ra = Pa + LE.
Топлинният баланс на повърхността и атмосферата заедно, като цяло, в дългосрочна средна стойност е равен на 0 (фиг. 35).

Стойността на слънчевата радиация, влизаща в атмосферата годишно (250 kcal / cm2), се приема за 100%. Слънчевата радиация, проникваща в атмосферата, частично се отразява от облаците и излиза обратно от атмосферата - 38%, частично погълната от атмосферата - 14% и частично под формата на пряка слънчева радиация достига до земната повърхност - 48%. От 48%, които са достигнали повърхността, 44% се поглъщат от нея, а 4% се отразяват. Така албедото на Земята е 42% (38 + 4).
Радиацията, погълната от земната повърхност, се изразходва, както следва: 20% се губят чрез ефективна радиация, 18% се изразходват за изпаряване от повърхността, 6% се изразходват за нагряване на въздуха при турбулентен топлообмен (общо 24%). Консумацията на топлина от повърхността балансира нейното пристигане. Топлината, получена от атмосферата (14% директно от Слънцето, 24% от земната повърхност), заедно с ефективното излъчване на Земята, се насочва в космоса. Албедото на Земята (42%) и радиацията (58%) балансират доставката на слънчева радиация в атмосферата.

Слънчева радиация- енергията на слънчевата радиация, идваща към Земята под формата на поток от електромагнитни вълни.

Слънцето се разпространява около себе си мощен електромагнитно излъчване... Само една две милиардна част от него попада в горните слоеве на земната атмосфера, но също така съставлява огромен брой калории в минута.

Не целият енергийен поток достига повърхността на Земята - по-голямата част от него се изхвърля от планетата в космоса. Земята отразява атаката на онези лъчи, които са разрушителни за живата материя на планетата. По по-нататъшния път към Земята слънчевите лъчи срещат препятствия под формата на водни пари, изпълващи атмосферата, молекули на въглероден диоксид и прахови частици, суспендирани във въздуха. Атмосферният "филтър" поглъща значителна част от лъчите, разсейва ги, отразява ги. Отражателната способност на облаците е особено висока. В резултат на това земната повърхност директно получава само 2/3 от радиацията, която се предава от озоновия екран. Но дори и от тази част много се отразява в съответствие с отразяващата способност на различни повърхности.

Цялата повърхност на Земята получава малко над 100 000 калории на cm2 в минута. Тази радиация се абсорбира от растителността, почвата, повърхността на моретата и океаните. Той се превръща в топлина, която се изразходва за нагряване на слоевете на атмосферата, движението на въздушните и водните маси, за да се създаде цялото голямо разнообразие от форми на живот на Земята.

Слънчевата радиация навлиза в земната повърхност по различни начини:

1. директна радиация: радиация, идваща директно от слънцето, ако не е закрита от облаци;
2. дифузна радиация: поемането на радиация от небосвода или облаците, които разпръскват слънчевите лъчи;
3. термичен: приемът на радиация идва от атмосферата, загрята в резултат на излагане на радиация.

Директна и разсеяна радиация се получава само през деня. Заедно те образуват общата радиация. Слънчевата радиация, която остава след загубата при отражение от повърхността, се нарича абсорбирана.

Слънчевата радиация се измерва с инструмент, наречен актинометър.

Слънцето залива Земята с цял океан от енергия, който е практически неизчерпаем, следователно в последните годинивсе повече внимание се обръща на проблема с използването на слънчевата енергия в икономиката. V различни странислънчеви инсталации за обезсоляване, бойлери, сушилни вече работят. Изкуствените спътници, космическите кораби и лабораториите, изстреляни от Земята, се захранват изцяло от слънчева радиация.

Уикипедия за слънчева радиация
Търсене в сайта:

Промените в притока на топлина за кратки периоди от време и неравномерното му разпределение в обвивката на ландшафта се влияят от редица обстоятелства, от които ще разгледаме най-важните.

Малките периодични промени в радиацията зависят преди всичко от факта, че Земята се върти около Слънцето по елиптична орбита и следователно разстоянието й от Слънцето се променя. В перихелий, тоест в точката на орбитата, най-близка до Слънцето (Земята е в него в настоящата епоха на 1 януари), разстоянието е 147 милиона км; в афелия, тоест точката на най-отдалечената от Слънцето орбита (3 юли), това разстояние вече е 152 милиона км; разликата е 5 милиона км. В съответствие с това в началото на януари радиацията се увеличава с 3,4% спрямо средната (т.е. изчислена за средното разстояние от Земята до Слънцето), а в началото на юли намалява с 3,5%.

Много важен фактор, който определя количеството радиация, получена от тази или онази част от земната повърхност, е ъгълът на падане на слънчевите лъчи. Ако J е интензитетът на излъчване при вертикално падане на лъчите, тогава когато те се срещнат с повърхността под ъгъл α, интензитетът на излъчване ще бъде J sin α: колкото по-остър е ъгълът, толкова по-голяма е площта на енергията на снопа лъчи се разпределят и следователно, толкова по-малко ще бъде на единица площ.

Ъгълът, образуван от слънчевите лъчи със земната повърхност, зависи от терена, географската ширина и височината на Слънцето над хоризонта, която се променя както през деня, така и през цялата година.

На неравен терен (няма значение дали говорим за планини или малки неравности) различни елементирелефите са осветени от Слънцето по различен начин. На слънчев хълм ъгълът на падане на лъчите е по-голям, отколкото в равнината в подножието на хълма, но на отсрещния склон този ъгъл е много малък. Близо до Ленинград, склонът на хълма, обърнат на юг и наклонен под ъгъл от 10 °, е в същите термични условия като хоризонталната платформа близо до Харков.

През зимата стръмните склонове с южно изложение се затоплят по-добре от нежните (тъй като слънцето обикновено е ниско над хоризонта). През лятото нежните склонове с южно изложение получават повече топлина, а стръмните по-малко от хоризонталната повърхност. Склоновете на северното изложение в нашето полукълбо получават най-малко радиация през всички сезони.

Зависимостта на ъгъла на падане на слънчевите лъчи от географската ширина е доста сложна, тъй като при съществуващия ъгъл на наклон на еклиптиката височината на Слънцето на дадено място (следователно ъгълът на падане на слънчевите лъчи на хоризонталната равнина) се променя не само на ден, но и на година.

Най-висока обедна височина на географска ширина φ. Слънцето достига в дните на равноденствието, е 90 ° - φ, в деня на лятното слънцестоене 90 ° - φ + 23 °, 5 и в деня на зимното слънцестоене 90 ° - φ - 23 °, 5.

Следователно най-големият ъгъл на падане на слънчевата светлина по обяд на екватора през годината варира от 90° до 66°, 5, а на полюса от -23°, 5 до + 23°, 5, т.е. практически от 0° до + 23 °, 5 (тъй като отрицателният ъгъл характеризира големината на потъването на слънцето под хоризонта).

Газовата обвивка на Земята играе важна роля в трансформацията на слънчевата радиация. Частици въздух, водна пара и прахови частици разпръскват слънчевата светлина; поради това е светло през деня и при липса на пряка слънчева светлина. Освен това атмосферата поглъща известно количество лъчиста енергия, тоест я преобразува в топлинна енергия. И накрая, слънчевата радиация, навлизаща в атмосферата, частично се отразява обратно в космоса. Облаците са особено силни рефлектори.

В резултат на това не цялата радиация, която достига границата на атмосферата, достига земната повърхност, а само част от нея, и освен това качествено (по отношение на спектралния състав) се променя, тъй като вълните, по-къси от 0,3 μ, енергийно абсорбирани от кислород и озон, не достигат до земната повърхност и видимите вълни се разпръскват неравномерно.

Очевидно е, че при липса на атмосфера топлинният режим на Земята би се различавал от този, който се наблюдава в действителност. За цяла поредица от изчисления и сравнения често е удобно да се елиминира влиянието на атмосферата върху радиацията, да има понятие за радиация в най-чистия й вид. За целта се изчислява така наречената слънчева константа, тоест количеството топлина за минута. за 1 кв. cm от черната (поглъщаща цялата радиация) повърхност, перпендикулярна на слънчевите лъчи, която Земята би получила при средното си разстояние от Слънцето и при липса на атмосфера. Слънчевата константа е 1,9 кал.

При наличие на атмосфера от особено значение е такъв фактор, влияещ на радиацията, като дължината на пътя на слънчевия лъч в атмосферата. Колкото по-голяма дебелина на въздуха трябва да проникне в слънчевия лъч, толкова повече той ще губи енергия в процесите на разсейване, отразяване и поглъщане. Дължината на пътя на лъча директно зависи от височината на Слънцето над хоризонта и следователно от времето на деня и времето на годината. Ако дължината на пътя на слънчевия лъч през атмосферата на височина на Слънцето от 90 ° се вземе за единица, тогава дължината на пътя на височина на Слънцето от 40 ° ще се удвои на височина от 10 ° ще бъде равно на 5,7 и т.н.

За топлинния режим на земната повърхност много важна е и продължителността на осветяването й от Слънцето. Тъй като Слънцето грее само през деня, определящ фактор тук ще бъде продължителността на деня, която варира в зависимост от сезоните.

И накрая, трябва да се помни, че въпреки че интензитетът на радиацията се измерва спрямо повърхност, която абсорбира цялата радиация, всъщност слънчевата енергия, падаща върху тела от различно естество, не се абсорбира по един и същи начин. Съотношението на отразената радиация към падащата радиация се нарича албедо. Отдавна е известно, че албедото на черноземите, светлите скали, тревното пространство, огледалата на резервоарите и т.н. варират значително. Леките пясъци отразяват 30-35%, черната почва (хумус) 26%, зелената трева 26% радиация. За току-що паднал чист и сух сняг албедото може да достигне 97%. Влажната почва абсорбира радиацията по различен начин от сухата почва: синята суха глина отразява 23% от радиацията, същата влажна глина 16%. Следователно, дори при еднакъв радиационен приток, при едни и същи релефни условия, различните точки на земната повърхност ще получават различно количество топлина.

От периодичните фактори, които определят определен ритъм на радиационните флуктуации, смяната на сезоните е от особено значение.

Ако откриете грешка, моля, изберете част от текст и натиснете Ctrl + Enter.

Във връзка с

съученици

Слънчевата радиация се разбира като радиация на Слънцето, която се измерва чрез нейния топлинен ефект и интензитет.

Слънчевата радиация, която директно достига до повърхността на Земята се нарича пряка слънчева радиация... Част от слънчевата радиация се разпръсква в атмосферата, след което вече достига повърхността на планетата, това излъчване се нарича разсеяна слънчева радиация... Пряката и разсеяната радиация заедно съставляват обща слънчева радиация.

Общата слънчева радиация се определя от топлинния ефект на единица повърхност за единица време. Изразено в калории или джаули.

Количеството на общата слънчева радиация, падаща върху повърхността, зависи от височината на Слънцето, продължителността на деня, свойствата на атмосферата (нейната прозрачност, облачност).

Тъй като Земята има сферична форма, най-високо над хоризонта, Слънцето изгрява на екватора. Тук слънчевите лъчи падат перпендикулярно на повърхността. Когато се движат към полюсите, слънчевите лъчи падат вече с все по-голям наклон и следователно носят всичко по-малко топлина... Освен това, колкото по-близо до екватора, толкова по-дълъг е денят и следователно повърхността получава повече топлина.

Общата слънчева радиация обаче се влияе не само от географската ширина.

Слънчевата радиация и нейното въздействие върху човешкото тяло и климат

На екватора има висока облачност и влажност, което пречи на преминаването на слънчевата светлина. Следователно общата слънчева радиация тук е по-малка, отколкото в континенталния тропически климат (например територията на Сахара).

Слънцето е източник на светлина и топлина, от които се нуждае целият живот на Земята. Но в допълнение към фотоните на светлината, той излъчва твърда йонизираща радиация, състояща се от хелиеви ядра и протони. Защо се случва?

Причини за слънчевата радиация

Слънчевата радиация се генерира през деня по време на хромосферни изригвания - гигантски експлозии, които се случват в слънчевата атмосфера. Част от слънчевата материя се изхвърля в космоса, образувайки космически лъчи, състоящи се главно от протони и малки количества хелиеви ядра. Тези заредени частици, 15-20 минути след като слънчевото изригване стане видимо, достигат земната повърхност.

Въздухът прекъсва първичната космическа радиация, генерирайки каскаден ядрен дъжд, който се разпада с намаляване на надморската височина. В този случай се раждат нови частици – пиони, които се разпадат и се превръщат в мюони. Те проникват в долните слоеве на атмосферата и падат на земята, ровейки се до 1500 метра. Именно мюоните са отговорни за образуването на вторична космическа радиация и естествената радиация, която засяга хората.

Спектър на слънчева радиация

Спектърът на слънчевата радиация включва както късовълнови, така и дълговълнови области:

• гама лъчи;
• рентгеново лъчение;
• UV радиация;
• Видима светлина;
• инфрачервено лъчение.

Над 95% от слънчевата радиация пада върху "оптичния прозорец" - видимата част от спектъра със съседни области на ултравиолетови и инфрачервени вълни.

Какво представлява слънчевата радиация? Видове радиация и нейното въздействие върху тялото

При преминаването му през слоевете на атмосферата ефектът на слънчевата светлина се отслабва – цялата йонизираща радиация, рентгеновите лъчи и почти 98% от ултравиолетовата радиация са уловени от земната атмосфера. Видимата светлина и инфрачервеното лъчение достигат до земята практически без загуба, въпреки че се абсорбират частично от газовите молекули и праховите частици във въздуха.

В тази връзка слънчевата радиация не води до забележимо увеличаване на радиоактивната радиация на земната повърхност. Приносът на Слънцето заедно с космическите лъчи за образуването на общата годишна радиационна доза е само 0,3 mSv / година. Но това е средна стойност, всъщност нивото на падащата радиация на земята е различно и зависи от географско местоположениетерен.

Къде слънчевата йонизираща радиация е по-силна?

Най-голямата мощност на космическите лъчи се регистрира на полюсите, а най-малко - на екватора. Това се дължи на факта, че магнитното поле на Земята отклонява заредените частици, падащи от космоса към полюсите. Освен това радиацията се увеличава с височината - на височина от 10 километра над морското равнище, нейният индикатор се увеличава 20-25 пъти. Жителите на планините са изложени на активното влияние на по-високи дози слънчева радиация, тъй като атмосферата в планините е по-тънка и по-лесно се изстрелва от потоците гама кванти и елементарни частици, идващи от слънцето.

Важно. Нивото на радиация до 0,3 mSv / h не оказва сериозно влияние, но при доза от 1,2 μZ / h се препоръчва да напуснете района, а в случай на спешност да останете на територията му за не повече от шест месеца. Ако показанията се удвоят, трябва да ограничите престоя си в тази зона до три месеца.

Ако годишната доза космическа радиация над морското равнище е 0,3 mSv / година, то с увеличаване на надморската височина на всеки сто метра този показател се увеличава с 0,03 mSv / година. След извършване на малки изчисления можем да заключим, че едноседмичната ваканция в планината на надморска височина от 2000 метра ще даде облъчване от 1 mSv / година и ще осигури почти половината от общата годишна скорост (2,4 mSv / година).

Оказва се, че жителите на планините получават годишна доза радиация, няколко пъти по-висока от нормата, и трябва да страдат от левкемия и рак по-често от хората, живеещи в равнините. Всъщност това не е така. Напротив, в планинските райони се регистрира по-ниска смъртност от тези заболявания, а част от населението е столетници. Това потвърждава факта, че дълъг престой в места с висока радиационна активност няма отрицателно въздействиевърху човешкото тяло.

Слънчеви изригвания - висока радиационна опасност

Слънчевите изригвания са голяма опасност за хората и целия живот на Земята, тъй като плътността на потока на слънчевата радиация може да надвиши обичайното ниво на космическа радиация с хиляди пъти. Така изключителният съветски учен А. Л. Чижевски свързва периодите на образуване на слънчеви петна с епидемии от коремен тиф (1883-1917) и холера (1823-1923) в Русия. Въз основа на направените графики още през 1930 г. той прогнозира появата на обширна пандемия от холера през 1960-1962 г., която започва в Индонезия през 1961 г., след което бързо се разпространява в други страни в Азия, Африка и Европа.

Днес са получени много данни, показващи връзката между единадесетгодишните цикли на слънчева активност с огнища на болести, както и с масови миграции и сезони на бързо размножаване на насекоми, бозайници и вируси. Хематолозите са установили увеличаване на броя на инфарктите и инсултите в периоди на максимална слънчева активност. Такава статистика се свързва с факта, че по това време при хората се повишава съсирването на кръвта и тъй като при пациенти със сърдечни заболявания компенсаторната активност е потисната, има неизправности в нейната работа, до некроза на сърдечната тъкан и мозъчни кръвоизливи.

Големите слънчеви изригвания не се случват много често – веднъж на 4 години. По това време броят и размерът на петната се увеличават и в слънчевата корона се образуват мощни коронални лъчи, състоящи се от протони и малко количество алфа частици. Астролозите записват най-мощния си поток през 1956 г., когато плътността на космическата радиация на земната повърхност се е увеличила 4 пъти. Друга последица от подобна слънчева активност е полярното сияние, регистрирано в Москва и Московска област през 2000 г.

Как да се предпазите?

Разбира се, повишеният радиационен фон в планината не е причина за отказ от пътувания в планината. Въпреки това, трябва да помислите за мерките за безопасност и да отидете на пътуване с преносим радиометър, който ще ви помогне да наблюдавате нивото на радиация и, ако е необходимо, да ограничите времето, прекарано в опасни зони. В зоната, където показанията на електромера показват количеството йонизиращо лъчение от 7 μSv / h, не трябва да оставате повече от един месец.

Обща слънчева радиация и радиационен баланс

Общата радиация е сумата от права линия (върху хоризонтална повърхност) и разсеяната радиация. Съставът на общата радиация, тоест съотношението между пряка и разсеяна радиация, се променя в зависимост от височината на слънцето, прозрачността, атмосферата и облачността.

Преди изгрев, общата радиация се състои изцяло, а при ниски височини на слънцето - предимно от разсеяна радиация. С увеличаване на височината на слънцето, частта на разсеяната радиация в общия при безоблачно небенамалява: при h = 8 ° е 50%, а при h = 50 ° - само 10-20%.

Колкото по-прозрачна е атмосферата, толкова по-нисък е делът на разсеяната радиация в общата сума.

3. В зависимост от формата, височината и количеството на облаците, фракцията на разсеяната радиация се увеличава с различни степени... Когато слънцето е затъмнено от гъсти облаци, общата радиация се състои само от разсеяна радиация. При такива облаци разсеяната радиация само частично компенсира намаляването на правата линия и следователно увеличаването на броя и плътността на облаците средно се придружава от намаляване на общата радиация. Но при леки или тънки облаци, когато слънцето е напълно отворено или не е напълно покрито с облаци, общата радиация поради увеличаването на разсеяната радиация може да се окаже по-голяма, отколкото при ясно небе.

Дневните и годишните вариации на общата радиация се определят главно от промяната на височината на слънцето: общата радиация се променя почти правопропорционално на промяната на височината на слънцето.

Слънчева радиация или йонизиращо лъчение от слънцето

Но влиянието на облачността и прозрачността на въздуха значително усложнява това проста зависимости нарушава плавния ход на общото излъчване.

Общата радиация също зависи значително от географската ширина на мястото. С намаляване на географската ширина дневните му количества се увеличават и колкото по-ниска е географската ширина на мястото, толкова по-равномерно се разпределя общата радиация по месеците, тоест толкова по-малка е амплитудата на годишния й цикъл. Например в Павловск (φ = 60 °) месечните му количества са от 12 до 407 кал / см 2, във Вашингтон (φ = 38,9 °) - от 142 до 486 кал / см 2 и в Такубай (φ = 19 °) - от 307 до 556 кал / см 2. Годишните суми на общата радиация също се увеличават с намаляване на географската ширина. Въпреки това, в някои месеци общата радиация в полярните райони може да бъде по-висока, отколкото в по-ниските географски ширини. Например, в залива Тихая през юни общата радиация е с 37% повече, отколкото в Павловск, и с 5% повече, отколкото във Феодосия.

Непрекъснатите наблюдения в Антарктида през последните 7-8 години показват, че месечните суми на обща радиация в тази област през най-топлия месец (декември) са около 1,5 пъти по-големи, отколкото на същите географски ширини в Арктика, и са равни на съответните суми в Крим и в Ташкент. Дори годишните суми на общата радиация в Антарктида са по-големи, отколкото например в Санкт Петербург. Такова значително пристигане на слънчева радиация в Антарктида се обяснява със сухотата на въздуха, голяма височина Антарктически станциинад морското равнище и висока отражателна способност на снежната повърхност (70-90%), което увеличава разсеяната радиация

Разликата между всички потоци на лъчиста енергия, пристигащи и напускащи активната повърхност, се нарича радиационен баланс на активната повърхност. С други думи, радиационният баланс на активната повърхност е разликата между пристигането и потреблението на радиация на тази повърхност. Ако повърхността е хоризонтална, тогава входящата част от везната включва директна радиация, пристигаща върху хоризонталната повърхност, разсеяна радиация и противодействие на атмосферата. Консумацията на радиация се състои от отразеното късовълново, дълговълново лъчение на активната повърхност и отразената от нея част от противолъчението на атмосферата.

Радиационният баланс представлява действителното пристигане или потребление на лъчиста енергия върху активната повърхност, което определя дали тя ще се нагрява или охлажда. Ако пристигането на лъчиста енергия е по-голямо от нейното потребление, тогава радиационният баланс е положителен и повърхността се нагрява. Ако приходът е по-малък от дебита, тогава радиационният баланс е отрицателен и повърхността се охлажда. Радиационният баланс като цяло, както и отделните му съставни елементи, зависи от много фактори. Особено силно се влияе от височината на слънцето, продължителността на слънчевото греене, естеството и състоянието на активната повърхност, мътността на атмосферата, съдържанието на водни пари в нея, облачността и др.

Моментният (минутен) баланс през деня обикновено е положителен, особено през лятото. Приблизително 1 час преди залез слънце (с изключение на зимното време) консумацията на лъчиста енергия започва да надвишава нейното пристигане и радиационният баланс става отрицателен. Приблизително 1 час след изгрев слънцето отново става положително. Денонощното изменение на баланса през деня при ясно небе е приблизително успоредно на хода на пряката радиация. През нощта радиационният баланс обикновено се променя слабо, но под влияние на променлива облачност може да се промени значително

Годишните суми на радиационния баланс са положителни за цялата повърхност на сушата и океаните, с изключение на райони с постоянна снежна или ледена покривка, например Централна Гренландия и Антарктида. Северно от 40° северна ширина и южно от 40° южна ширина, зимните месечни суми на радиационния баланс са отрицателни, а периодът с отрицателен баланс се увеличава към полюсите. Така че в Арктика тези суми са положителни само през летните месеци, на 60 ° ширина - за седем месеца и на 50 ° ширина - за девет месеца. Годишните количества на радиационния баланс се променят при прехода от суша към море.

Радиационният баланс на системата Земя-атмосфера е балансът на лъчистата енергия във вертикален стълб на атмосферата с напречно сечение 1 cm 2, простиращ се от активната повърхност до горната граница на атмосферата. Входящата му част се състои от слънчева радиация, погълната от активната повърхност и атмосферата, а изходящата част се състои от онази част от дълговълновото излъчване на земната повърхност и атмосферата, която отива в световното пространство. Радиационният баланс на системата Земя-атмосфера е положителен в пояса от 30° южна ширина до 30° северна ширина, а на по-високи ширини е отрицателен

Изследването на радиационния баланс представлява голям практически интерес, тъй като този баланс е един от основните климатообразуващи фактори. Топлинният режим не само на почвата или резервоара зависи от неговата стойност, но и от слоевете на атмосферата в съседство с тях. Познаването на радиационния баланс е от голямо значение при изчисляването на изпарението, при изучаването на образуването и трансформацията на въздушните маси, при разглеждането на ефекта на радиацията върху човека и флората.

Страница 1 от 4

РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА ТОПЛИНА И СВЕТЛИНА НА ЗЕМЯТА

Слънцето е звезда Слънчева система, който е източник на огромно количество топлина и ослепителна светлина за планетата Земя. Въпреки факта, че Слънцето е на значително разстояние от нас и само малка част от излъчването му достига до нас, това е напълно достатъчно за развитието на живота на Земята. Нашата планета се върти около Слънцето в орбита.

Слънчева радиация

Ако наблюдавате Земята от космически кораб през година, можете да видите, че Слънцето винаги осветява само едната половина на Земята, следователно ще има ден, а на противоположната половина по това време ще има нощ. Земната повърхност получава топлина само през деня.

Земята ни се нагрява неравномерно.

Неравномерното нагряване на Земята се обяснява с нейната сферична форма, следователно ъгълът на падане на слънчевия лъч в различните региони е различен, което означава, че различните части на Земята получават различно количество топлина. На екватора слънчевите лъчи падат вертикално и те силно нагряват Земята. Колкото по-далеч от екватора, толкова по-малък става ъгълът на падане на лъча и следователно тези територии получават по-малко топлина. Същият мощен лъч слънчева радиация загрява много по-малка площ близо до екватора, тъй като пада вертикално. Освен това лъчите, попадащи под по-нисък ъгъл, отколкото при екватора – прониквайки в атмосферата, преминават по-дълъг път в нея, в резултат на което част от слънчевите лъчи се разпръскват в тропосферата и не достигат до земната повърхност. Всичко това показва, че с отдалечаване от екватора на север или юг температурата на въздуха намалява, тъй като ъгълът на падане на слънчевия лъч намалява.

23 4 Следващ> Край >>