Mga pinagmumulan ng init. Ang thermal energy ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa buhay ng atmospera. Ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya na ito ay ang Araw. Tulad ng para sa thermal radiation ng Buwan, mga planeta at mga bituin, ito ay napakaliit para sa Earth na sa pagsasagawa ay hindi ito maaaring isaalang-alang. Mas maraming thermal energy ang ibinibigay ng panloob na init ng Earth. Ayon sa mga kalkulasyon ng mga geophysicist, ang patuloy na pag-agos ng init mula sa mga bituka ng Earth ay nagpapataas ng temperatura ng ibabaw ng lupa ng 0.1. Ngunit ang gayong pag-agos ng init ay napakaliit pa rin na hindi na kailangang isaalang-alang. Kaya, ang Araw lamang ang maaaring ituring na tanging pinagmumulan ng thermal energy sa ibabaw ng Earth.

Solar radiation. Ang araw, na may temperatura ng photosphere (nagpapalabas na ibabaw) na humigit-kumulang 6000°, ay nagpapalabas ng enerhiya sa kalawakan sa lahat ng direksyon. Ang bahagi ng enerhiya na ito sa anyo ng isang malaking sinag ng parallel solar ray ay tumama sa Earth. Ang solar energy na umaabot sa ibabaw ng mundo sa anyo ng direktang sinag mula sa araw ay tinatawag direktang solar radiation. Ngunit hindi lahat ng solar radiation na nakadirekta sa Earth ay umabot sa ibabaw ng lupa, dahil ang mga sinag ng araw, na dumadaan sa isang malakas na layer ng atmospera, ay bahagyang hinihigop nito, bahagyang nakakalat ng mga molekula at nasuspinde na mga particle ng hangin, ang ilan sa mga ito ay sinasalamin ng mga ulap. Ang bahagi ng solar energy na nawawala sa atmospera ay tinatawag nakakalat na radiation. Ang nakakalat na solar radiation ay kumakalat sa atmospera at umabot sa ibabaw ng Earth. Nakikita namin ang ganitong uri ng radiation bilang pare-parehong liwanag ng araw, kapag ang Araw ay ganap na natatakpan ng mga ulap o nawala na lamang sa ilalim ng abot-tanaw.

Ang direktang at nagkakalat na solar radiation, na umaabot sa ibabaw ng Earth, ay hindi ganap na hinihigop nito. Ang bahagi ng solar radiation ay sumasalamin mula sa ibabaw ng lupa pabalik sa atmospera at naroroon sa anyo ng isang stream ng mga sinag, ang tinatawag na sumasalamin sa solar radiation.

Ang komposisyon ng solar radiation ay napaka-kumplikado, na nauugnay sa isang napakataas na temperatura ng radiating na ibabaw ng Araw. Karaniwan, ayon sa haba ng daluyong, ang spectrum ng solar radiation ay nahahati sa tatlong bahagi: ultraviolet (η<0,4<μ видимую глазом (η mula 0.4μ hanggang 0.76μ) at infrared (η >0.76μ). Bilang karagdagan sa temperatura ng solar photosphere, ang komposisyon ng solar radiation na malapit sa ibabaw ng lupa ay naiimpluwensyahan din ng pagsipsip at pagkalat ng bahagi ng mga sinag ng araw habang dumadaan sila sa air envelope ng Earth. Kaugnay nito, ang komposisyon ng solar radiation sa itaas na hangganan ng atmospera at malapit sa ibabaw ng Earth ay magkakaiba. Batay sa mga teoretikal na kalkulasyon at obserbasyon, itinatag na sa hangganan ng atmospera, ang ultraviolet radiation ay nagkakahalaga ng 5%, nakikitang sinag - 52% at infrared - 43%. Sa ibabaw ng lupa (sa taas ng Araw na 40 °), ang ultraviolet rays ay bumubuo lamang ng 1%, nakikita - 40%, at infrared - 59%.

Intensity ng solar radiation. Sa ilalim ng intensity ng direktang solar radiation, maunawaan ang dami ng init sa mga calorie na natanggap sa loob ng 1 minuto. mula sa nagniningning na enerhiya ng Araw sa pamamagitan ng ibabaw sa 1 cm 2, inilagay patayo sa araw.

Upang sukatin ang intensity ng direktang solar radiation, ginagamit ang mga espesyal na instrumento - actinometers at pyrheliometers; ang dami ng nakakalat na radiation ay tinutukoy ng isang pyranometer. Ang awtomatikong pag-record ng tagal ng pagkilos ng solar radiation ay isinasagawa ng mga actinograph at heliograph. Ang spectral intensity ng solar radiation ay tinutukoy ng spectrobolograph.

Sa hangganan ng atmospera, kung saan ang sumisipsip at nagkakalat na mga epekto ng air envelope ng Earth ay hindi kasama, ang intensity ng direktang solar radiation ay humigit-kumulang 2 dumi para sa 1 cm 2 ibabaw sa 1 min. Ang halagang ito ay tinatawag solar constant. Ang intensity ng solar radiation sa 2 dumi para sa 1 cm 2 sa 1 min. nagbibigay ng napakalaking init sa buong taon na sapat na upang matunaw ang isang layer ng yelo 35 m makapal, kung ang nasabing layer ay sumasakop sa buong ibabaw ng lupa.

Maraming mga sukat ng intensity ng solar radiation ang nagbibigay ng dahilan upang maniwala na ang dami ng solar energy na dumarating sa itaas na hangganan ng kapaligiran ng Earth ay nakakaranas ng mga pagbabago sa dami ng ilang porsyento. Ang mga oscillation ay pana-panahon at hindi pana-panahon, tila nauugnay sa mga prosesong nagaganap sa Araw mismo.

Bilang karagdagan, ang ilang mga pagbabago sa intensity ng solar radiation ay nangyayari sa panahon ng taon dahil sa ang katunayan na ang Earth sa taunang pag-ikot nito ay hindi gumagalaw sa isang bilog, ngunit sa isang ellipse, sa isa sa mga foci kung saan ay ang Araw. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang distansya mula sa Earth hanggang sa Araw ay nagbabago at, dahil dito, mayroong isang pagbabagu-bago sa intensity ng solar radiation. Ang pinakamalaking intensity ay naobserbahan sa paligid ng Enero 3, kapag ang Earth ay pinakamalapit sa Araw, at ang pinakamaliit sa paligid ng Hulyo 5, kapag ang Earth ay nasa pinakamataas na distansya nito mula sa Araw.

Para sa kadahilanang ito, ang pagbabagu-bago sa intensity ng solar radiation ay napakaliit at maaari lamang maging teoretikal na interes. (Ang dami ng enerhiya sa maximum na distansya ay nauugnay sa dami ng enerhiya sa pinakamababang distansya, bilang 100:107, ibig sabihin, ang pagkakaiba ay ganap na bale-wala.)

Mga kondisyon para sa pag-iilaw ng ibabaw ng globo. Ang spherical na hugis lamang ng Earth ay humahantong sa katotohanan na ang nagniningning na enerhiya ng Araw ay ipinamamahagi nang hindi pantay sa ibabaw ng lupa. Kaya, sa mga araw ng mga equinox ng tagsibol at taglagas (Marso 21 at Setyembre 23), sa ekwador lamang sa tanghali, ang anggulo ng saklaw ng mga sinag ay magiging 90 ° (Larawan 30), at habang papalapit ito sa mga poste, bababa ito mula 90 hanggang 0 °. Sa ganitong paraan,

kung sa ekwador ang halaga ng radiation na natanggap ay kinuha bilang 1, pagkatapos ay sa ika-60 parallel ito ay ipahayag bilang 0.5, at sa poste ito ay magiging katumbas ng 0.

Ang globo, bilang karagdagan, ay may pang-araw-araw at taunang paggalaw, at ang axis ng mundo ay nakahilig sa eroplano ng orbit ng 66 °.5. Dahil sa pagkahilig na ito, nabuo ang isang anggulo na 23 ° 30 g sa pagitan ng eroplano ng ekwador at ng eroplano ng orbit. Ang pangyayaring ito ay humahantong sa katotohanan na ang mga anggulo ng saklaw ng sinag ng araw para sa parehong mga latitude ay mag-iiba sa loob ng 47 ° (23.5 + 23.5) .

Depende sa oras ng taon, hindi lamang ang anggulo ng saklaw ng mga sinag ay nagbabago, kundi pati na rin ang tagal ng pag-iilaw. Kung sa mga tropikal na bansa sa lahat ng oras ng taon ang tagal ng araw at gabi ay halos pareho, kung gayon sa mga polar na bansa, sa kabaligtaran, ito ay ibang-iba. Halimbawa, sa 70° N. sh. sa tag-araw, ang Araw ay hindi lumulubog sa loob ng 65 araw, sa 80 ° N. sh.- 134, at sa poste -186. Dahil dito, sa North Pole, ang radiation sa araw ng summer solstice (Hunyo 22) ay 36% na higit pa kaysa sa ekwador. Tulad ng para sa buong kalahating taon ng tag-init, ang kabuuang halaga ng init at liwanag na natanggap ng poste ay 17% na mas mababa kaysa sa ekwador. Kaya, sa tag-araw sa mga polar na bansa, ang tagal ng pag-iilaw ay higit na nagbabayad para sa kakulangan ng radiation, na isang kinahinatnan ng maliit na anggulo ng saklaw ng mga sinag. Sa taglamig kalahati ng taon, ang larawan ay ganap na naiiba: ang dami ng radiation sa parehong North Pole ay magiging 0. Bilang resulta, ang average na dami ng radiation sa poste ay 2.4 beses na mas mababa kaysa sa ekwador. Mula sa lahat ng nasabi, sumusunod na ang dami ng solar energy na natatanggap ng Earth sa pamamagitan ng radiation ay tinutukoy ng anggulo ng saklaw ng mga sinag at ang tagal ng pagkakalantad.

Sa kawalan ng atmospera sa iba't ibang latitude, ang ibabaw ng lupa ay makakatanggap ng sumusunod na dami ng init bawat araw, na ipinahayag sa mga calorie bawat 1 cm 2(tingnan ang talahanayan sa pahina 92).

Ang distribusyon ng radiation sa ibabaw ng mundo na ibinigay sa talahanayan ay karaniwang tinatawag klimang solar. Inuulit namin na mayroon kaming ganoong pamamahagi ng radiation lamang sa itaas na hangganan ng atmospera.

Pagpapahina ng solar radiation sa kapaligiran. Sa ngayon, pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga kondisyon para sa pamamahagi ng init ng araw sa ibabaw ng lupa, nang hindi isinasaalang-alang ang kapaligiran. Samantala, ang kapaligiran sa kasong ito ay napakahalaga. Ang solar radiation, na dumadaan sa atmospera, ay nakakaranas ng dispersion at, bilang karagdagan, ang pagsipsip. Ang parehong mga prosesong ito ay magkasamang nagpapahina ng solar radiation sa malaking lawak.

Ang mga sinag ng araw, na dumadaan sa atmospera, una sa lahat ay nakakaranas ng scattering (diffusion). Ang pagkalat ay nilikha sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga sinag ng liwanag, na sumasalamin at sumasalamin mula sa mga molekula ng hangin at mga particle ng solid at likidong mga katawan sa hangin, ay lumihis mula sa direktang landas. sa talagang "kumakalat".

Ang scattering ay lubos na nakakapagpapahina ng solar radiation. Sa pagtaas ng dami ng singaw ng tubig at lalo na ang mga particle ng alikabok, tumataas ang dispersion at humihina ang radiation. Sa malalaking lungsod at mga lugar ng disyerto, kung saan ang nilalaman ng alikabok ng hangin ay pinakamalaki, ang pagpapakalat ay nagpapahina sa lakas ng radiation ng 30-45%. Salamat sa pagkalat, ang liwanag ng araw ay nakuha, na nag-iilaw sa mga bagay, kahit na ang mga sinag ng araw ay hindi direktang bumagsak sa kanila. Ang pagkakalat ay tumutukoy sa mismong kulay ng langit.

Pag-isipan natin ngayon ang kakayahan ng atmospera na sumipsip ng nagniningning na enerhiya ng Araw. Ang mga pangunahing gas na bumubuo sa atmospera ay sumisipsip ng nagliliwanag na enerhiya na medyo napakaliit. Ang mga impurities (singaw ng tubig, ozone, carbon dioxide at alikabok), sa kabaligtaran, ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mataas na kapasidad ng pagsipsip.

Sa troposphere, ang pinaka makabuluhang admixture ay singaw ng tubig. Sila ay sumisipsip lalo na malakas na infrared (mahabang alon), ibig sabihin, nakararami ang thermal ray. At mas maraming singaw ng tubig sa atmospera, natural na higit pa at. pagsipsip. Ang dami ng singaw ng tubig sa atmospera ay napapailalim sa malalaking pagbabago. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ito ay nag-iiba mula 0.01 hanggang 4% (sa dami).

Ang ozone ay lubhang sumisipsip. Ang isang makabuluhang admixture ng ozone, tulad ng nabanggit na, ay nasa mas mababang mga layer ng stratosphere (sa itaas ng tropopause). Ang ozone ay sumisipsip ng ultraviolet (shortwave) ray ng halos ganap.

Ang carbon dioxide ay sobrang sumisipsip din. Ito ay sumisipsip ng higit sa lahat na mahabang alon, ibig sabihin, nakararami ang mga thermal ray.

Ang alikabok sa hangin ay sumisipsip din ng ilan sa radiation ng araw. Ang pag-init sa ilalim ng pagkilos ng sikat ng araw, maaari itong makabuluhang taasan ang temperatura ng hangin.

Sa kabuuang dami ng solar energy na dumarating sa Earth, ang atmospera ay sumisipsip lamang ng halos 15%.

Ang attenuation ng solar radiation sa pamamagitan ng scattering at absorption ng atmospera ay ibang-iba para sa iba't ibang latitude ng Earth. Ang pagkakaibang ito ay pangunahing nakasalalay sa anggulo ng saklaw ng mga sinag. Sa zenith na posisyon ng Araw, ang mga sinag, na bumabagsak nang patayo, ay tumatawid sa kapaligiran sa pinakamaikling paraan. Habang bumababa ang anggulo ng saklaw, ang landas ng mga sinag ay humahaba at ang pagpapahina ng solar radiation ay nagiging mas makabuluhan. Ang huli ay malinaw na nakikita mula sa pagguhit (Larawan 31) at ang nakalakip na talahanayan (sa talahanayan, ang landas ng sinag ng araw sa zenith na posisyon ng Araw ay kinuha bilang pagkakaisa).

Depende sa anggulo ng saklaw ng mga sinag, hindi lamang ang bilang ng mga sinag ay nagbabago, kundi pati na rin ang kanilang kalidad. Sa panahon kung kailan ang Araw ay nasa tugatog nito (sa itaas), ang mga sinag ng ultraviolet ay nagkakaloob ng 4%,

nakikita - 44% at infrared - 52%. Sa posisyon ng Araw, walang ultraviolet rays sa abot-tanaw, nakikita ang 28% at infrared 72%.

Ang pagiging kumplikado ng impluwensya ng atmospera sa solar radiation ay pinalala ng katotohanan na ang kapasidad ng paghahatid nito ay nag-iiba nang malaki depende sa oras ng taon at mga kondisyon ng panahon. Kaya, kung ang kalangitan ay nanatiling walang ulap sa lahat ng oras, kung gayon ang taunang kurso ng pag-agos ng solar radiation sa iba't ibang mga latitude ay maaaring graphic na ipahayag bilang mga sumusunod (Larawan 32) Ito ay malinaw na nakikita mula sa pagguhit na may walang ulap na kalangitan sa Moscow sa Mayo, Hunyo at Hulyo ang solar radiation ay magbubunga ng higit pa kaysa sa ekwador. Katulad nito, sa ikalawang kalahati ng Mayo, sa Hunyo at unang kalahati ng Hulyo, mas maraming init ang bubuo sa North Pole kaysa sa ekwador at sa Moscow. Inuulit namin na ito ang mangyayari sa walang ulap na kalangitan. Ngunit sa katunayan, hindi ito gumagana, dahil ang takip ng ulap ay makabuluhang nagpapahina sa solar radiation. Magbigay tayo ng halimbawang ipinapakita sa graph (Larawan 33). Ipinapakita ng graph kung gaano karaming solar radiation ang hindi nakararating sa ibabaw ng Earth: isang mahalagang bahagi nito ay pinananatili ng atmospera at mga ulap.

Gayunpaman, dapat sabihin na ang init na hinihigop ng mga ulap ay bahagyang napupunta upang magpainit sa atmospera, at bahagyang hindi direktang umabot sa ibabaw ng lupa.

Ang araw-araw at taunang kurso ng intensity ng solradiation ng gabi. Ang intensity ng direktang solar radiation malapit sa ibabaw ng Earth ay nakasalalay sa taas ng Araw sa itaas ng abot-tanaw at sa estado ng atmospera (sa nilalaman ng alikabok nito). Kung. ang transparency ng kapaligiran sa araw ay pare-pareho, pagkatapos ay ang pinakamataas na intensity ng solar radiation ay masusunod sa tanghali, at ang pinakamababa - sa pagsikat at paglubog ng araw. Sa kasong ito, ang graph ng kurso ng pang-araw-araw na intensity ng solar radiation ay magiging simetriko na may paggalang sa kalahating araw.

Ang nilalaman ng alikabok, singaw ng tubig at iba pang mga dumi sa kapaligiran ay patuloy na nagbabago. Kaugnay nito, ang transparency ng mga pagbabago sa hangin at ang simetrya ng graph ng kurso ng intensity ng solar radiation ay nilabag. Kadalasan, lalo na sa tag-araw, sa tanghali, kapag ang ibabaw ng daigdig ay umiinit nang matindi, nangyayari ang malalakas na pataas na agos ng hangin, at ang dami ng singaw ng tubig at alikabok sa atmospera ay tumataas. Ito ay humahantong sa isang makabuluhang pagbaba sa solar radiation sa tanghali; ang pinakamataas na intensity ng radiation sa kasong ito ay sinusunod sa mga oras bago ang tanghali o hapon. Ang taunang kurso ng intensity ng solar radiation ay nauugnay din sa mga pagbabago sa taas ng Araw sa itaas ng abot-tanaw sa panahon ng taon at sa estado ng transparency ng atmospera sa iba't ibang mga panahon. Sa mga bansa sa hilagang hemisphere, ang pinakamalaking taas ng Araw sa itaas ng abot-tanaw ay nangyayari sa buwan ng Hunyo. Ngunit sa parehong oras, ang pinakamalaking dustiness ng kapaligiran ay sinusunod din. Samakatuwid, ang maximum na intensity ay karaniwang nangyayari hindi sa kalagitnaan ng tag-araw, ngunit sa mga buwan ng tagsibol, kapag ang Araw ay sumisikat nang medyo mataas * sa itaas ng abot-tanaw, at ang kapaligiran pagkatapos ng taglamig ay nananatiling medyo malinis. Upang ilarawan ang taunang kurso ng intensity ng solar radiation sa hilagang hemisphere, ipinapakita namin ang data sa average na buwanang mga halaga ng tanghali ng intensity ng radiation sa Pavlovsk.

Ang dami ng init mula sa solar radiation. Ang ibabaw ng Earth sa araw ay patuloy na tumatanggap ng init mula sa direkta at nagkakalat na solar radiation o mula lamang sa nagkakalat na radiation (sa maulap na panahon). Ang pang-araw-araw na halaga ng init ay tinutukoy batay sa mga obserbasyon ng actinometric: sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa dami ng direkta at nagkakalat na radiation na pumasok sa ibabaw ng lupa. Ang pagkakaroon ng pagtukoy sa dami ng init para sa bawat araw, ang dami ng init na natatanggap ng ibabaw ng lupa bawat buwan o bawat taon ay kinakalkula din.

Ang pang-araw-araw na dami ng init na natatanggap ng ibabaw ng mundo mula sa solar radiation ay depende sa intensity ng radiation at sa tagal ng pagkilos nito sa araw. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pinakamababang pag-agos ng init ay nangyayari sa taglamig, at ang pinakamataas sa tag-araw. Sa heograpikal na pamamahagi ng kabuuang radiation sa buong mundo, ang pagtaas nito ay sinusunod na may pagbaba sa latitude ng lugar. Ang posisyon na ito ay kinumpirma ng sumusunod na talahanayan.

Ang papel ng direkta at nagkakalat na radiation sa taunang dami ng init na natatanggap ng ibabaw ng mundo sa iba't ibang latitude ng mundo ay hindi pareho. Sa matataas na latitude, nangingibabaw ang diffuse radiation sa taunang heat sum. Sa pagbaba ng latitude, ang nangingibabaw na halaga ay pumasa sa direktang solar radiation. Kaya, halimbawa, sa Tikhaya Bay, ang nagkakalat na solar radiation ay nagbibigay ng 70% ng taunang halaga ng init, at direktang radiation lamang ng 30%. Sa Tashkent, sa kabaligtaran, ang direktang solar radiation ay nagbibigay ng 70%, nagkakalat lamang ng 30%.

Reflectivity ng Earth. Albedo. Tulad ng nabanggit na, ang ibabaw ng Earth ay sumisipsip lamang ng bahagi ng solar energy na dumarating dito sa anyo ng direkta at nagkakalat na radiation. Ang iba pang bahagi ay makikita sa kapaligiran. Ang ratio ng dami ng solar radiation na sinasalamin ng isang partikular na surface sa dami ng radiant energy flux incident sa surface na ito ay tinatawag na albedo. Ang Albedo ay ipinahayag bilang isang porsyento at nailalarawan ang pagmuni-muni ng isang naibigay na lugar ng ibabaw.

Ang Albedo ay nakasalalay sa likas na katangian ng ibabaw (mga katangian ng lupa, ang pagkakaroon ng niyebe, mga halaman, tubig, atbp.) At sa anggulo ng saklaw ng mga sinag ng Araw sa ibabaw ng Earth. Kaya, halimbawa, kung ang mga sinag ay bumagsak sa ibabaw ng lupa sa isang anggulo na 45 °, kung gayon:

Mula sa mga halimbawa sa itaas, makikita na ang reflectivity ng iba't ibang mga bagay ay hindi pareho. Ito ay pinaka malapit sa snow at hindi bababa sa malapit sa tubig. Gayunpaman, ang mga halimbawang kinuha namin ay tumutukoy lamang sa mga kaso kung saan ang taas ng Araw sa itaas ng abot-tanaw ay 45°. Habang bumababa ang anggulong ito, tumataas ang reflectivity. Kaya, halimbawa, sa taas ng Araw sa 90 °, ang tubig ay sumasalamin lamang sa 2%, sa 50 ° - 4%, sa 20 ° -12%, sa 5 ° - 35-70% (depende sa estado ng ibabaw ng tubig).

Sa karaniwan, na may walang ulap na kalangitan, ang ibabaw ng globo ay sumasalamin sa 8% ng solar radiation. Bilang karagdagan, ang 9% ay sumasalamin sa kapaligiran. Kaya, ang globo sa kabuuan, na may walang ulap na kalangitan, ay sumasalamin sa 17% ng nagliliwanag na enerhiya ng Araw na bumabagsak dito. Kung ang kalangitan ay natatakpan ng mga ulap, kung gayon 78% ng radiation ay makikita mula sa kanila. Kung kukuha tayo ng mga natural na kondisyon, batay sa ratio sa pagitan ng isang walang ulap na kalangitan at isang kalangitan na natatakpan ng mga ulap, na sinusunod sa katotohanan, kung gayon ang pagmuni-muni ng Earth sa kabuuan ay 43%.

Terrestrial at atmospheric radiation. Ang daigdig, na tumatanggap ng solar energy, ay umiinit at mismo ay nagiging pinagmumulan ng radiation ng init sa kalawakan ng mundo. Gayunpaman, ang mga sinag na ibinubuga ng ibabaw ng lupa ay lubhang naiiba sa sinag ng araw. Ang lupa ay naglalabas lamang ng mahahabang alon (λ 8-14 μ) invisible infrared (thermal) rays. Ang enerhiya na ibinubuga ng ibabaw ng daigdig ay tinatawag radiation ng lupa. Ang radiation ng lupa ay nangyayari at. araw at gabi. Ang intensity ng radiation ay mas malaki, mas mataas ang temperatura ng radiating body. Ang terrestrial radiation ay tinutukoy sa parehong mga yunit ng solar radiation, ibig sabihin, sa mga calorie mula sa 1 cm 2 ibabaw sa 1 min. Ang mga obserbasyon ay nagpakita na ang magnitude ng terrestrial radiation ay maliit. Kadalasan ito ay umaabot sa 15-18 hundredths ng isang calorie. Ngunit, patuloy na kumikilos, maaari itong magbigay ng isang makabuluhang thermal effect.

Ang pinakamalakas na terrestrial radiation ay nakukuha sa walang ulap na kalangitan at magandang transparency ng kapaligiran. Ang cloudiness (lalo na ang mababang ulap) ay makabuluhang binabawasan ang terrestrial radiation at kadalasang dinadala ito sa zero. Dito natin masasabi na ang kapaligiran, kasama ang mga ulap, ay isang magandang "kumot" na nagpoprotekta sa Earth mula sa labis na paglamig. Ang mga bahagi ng atmospera, tulad ng mga lugar sa ibabaw ng mundo, ay naglalabas ng enerhiya ayon sa kanilang temperatura. Ang enerhiya na ito ay tinatawag radiation ng atmospera. Ang intensity ng atmospheric radiation ay depende sa temperatura ng radiating na bahagi ng atmospera, gayundin sa dami ng water vapor at carbon dioxide na nasa hangin. Ang atmospheric radiation ay kabilang sa pangkat ng long-wave radiation. Kumakalat ito sa kapaligiran sa lahat ng direksyon; ang ilan sa mga ito ay umaabot sa ibabaw ng daigdig at sinisipsip nito, ang ibang bahagi ay napupunta sa interplanetary space.

O kita at paggasta ng solar energy sa Earth. Ang ibabaw ng lupa, sa isang banda, ay tumatanggap ng solar energy sa anyo ng direkta at nagkakalat na radiation, at sa kabilang banda, nawawala ang bahagi ng enerhiya na ito sa anyo ng terrestrial radiation. Bilang resulta ng pagdating at pagkonsumo ng solar "enerhiya, ang ilang resulta ay nakuha. Sa ilang mga kaso, ang resulta na ito ay maaaring maging positibo, sa iba ay negatibo. Magbigay tayo ng mga halimbawa ng pareho.

Enero 8. Walang ulap ang araw. Para sa 1 cm 2 ang ibabaw ng lupa ay natatanggap bawat araw 20 dumi direktang solar radiation at 12 dumi nakakalat na radiation; sa kabuuan, kaya nakatanggap ng 32 cal. Sa parehong oras, dahil sa radiation 1 cm? ibabaw ng lupa ay nawala 202 cal. Bilang resulta, sa wika ng accounting, mayroong pagkawala ng 170 dumi(negatibong balanse).

ika-6 ng Hulyo Halos walang ulap ang langit. 630 ang natanggap mula sa direktang solar radiation cal, mula sa nakakalat na radiation 46 cal. Sa kabuuan, samakatuwid, ang ibabaw ng lupa ay nakatanggap ng 1 cm 2 676 cal. 173 nawala sa pamamagitan ng terrestrial radiation cal. Sa balanse ng kita sa 503 dumi(positibong balanse).

Mula sa mga halimbawa sa itaas, bukod sa iba pang mga bagay, ito ay lubos na malinaw kung bakit sa mapagtimpi latitude ito ay malamig sa taglamig at mainit-init sa tag-araw.

Ang paggamit ng solar radiation para sa teknikal at domestic na layunin. Ang solar radiation ay isang hindi mauubos na likas na pinagmumulan ng enerhiya. Ang magnitude ng solar energy sa Earth ay maaaring hatulan ng sumusunod na halimbawa: kung, halimbawa, ginagamit natin ang init ng solar radiation, na bumabagsak lamang sa 1/10 ng lugar ng USSR, pagkatapos ay makakakuha tayo ng pantay na enerhiya. sa gawain ng 30 libong Dneproges.

Matagal nang hinahangad ng mga tao na gamitin ang libreng enerhiya ng solar radiation para sa kanilang mga pangangailangan. Sa ngayon, maraming iba't ibang solar installation ang nalikha na nagpapatakbo sa paggamit ng solar radiation at malawakang ginagamit sa industriya at upang matugunan ang mga pangangailangan ng sambahayan ng populasyon. Sa timog na mga rehiyon ng USSR, ang mga solar water heater, boiler, mga halaman sa desalination ng tubig-alat, mga solar dryer (para sa pagpapatuyo ng mga prutas), kusina, banyo, greenhouse, at kagamitan para sa mga layuning medikal ay nagpapatakbo batay sa malawakang paggamit ng solar radiation sa industriya at pampublikong kagamitan. Ang solar radiation ay malawakang ginagamit sa mga resort para sa paggamot at pagsulong ng kalusugan ng mga tao.

Ang Earth ay tumatanggap mula sa Araw ng 1.36 * 10v24 cal ng init bawat taon. Kung ikukumpara sa halagang ito ng enerhiya, ang natitirang dami ng nagliliwanag na enerhiya na umaabot sa ibabaw ng Earth ay bale-wala. Kaya, ang nagniningning na enerhiya ng mga bituin ay isang daang milyon ng solar energy, ang cosmic radiation ay dalawang bilyon, ang panloob na init ng Earth sa ibabaw nito ay katumbas ng isang limang libo ng solar heat.
Radiation ng Araw - solar radiation- ay ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa halos lahat ng mga prosesong nagaganap sa atmospera, hydrosphere at sa itaas na mga layer ng lithosphere.
Ang yunit ng pagsukat ng intensity ng solar radiation ay ang bilang ng mga calorie ng init na hinihigop ng 1 cm2 ng isang ganap na itim na ibabaw na patayo sa direksyon ng mga sinag ng araw sa loob ng 1 minuto (cal/cm2*min).

Ang daloy ng nagniningning na enerhiya mula sa Araw, na umaabot sa atmospera ng lupa, ay napaka-pare-pareho. Ang intensity nito ay tinatawag na solar constant (Io) at kinukuha sa average na 1.88 kcal/cm2 min.
Ang halaga ng solar constant ay nagbabago depende sa distansya ng Earth mula sa Araw at sa solar activity. Ang pagbabagu-bago nito sa taon ay 3.4-3.5%.
Kung ang mga sinag ng araw sa lahat ng dako ay nahulog nang patayo sa ibabaw ng lupa, kung gayon sa kawalan ng isang kapaligiran at may solar constant na 1.88 cal / cm2 * min, ang bawat square centimeter nito ay makakatanggap ng 1000 kcal bawat taon. Dahil sa katotohanan na ang Earth ay spherical, ang halagang ito ay nabawasan ng 4 na beses, at 1 sq. cm tumatanggap ng isang average ng 250 kcal bawat taon.
Ang dami ng solar radiation na natatanggap ng ibabaw ay depende sa anggulo ng saklaw ng mga sinag.
Ang maximum na dami ng radiation ay natatanggap ng ibabaw patayo sa direksyon ng sinag ng araw, dahil sa kasong ito ang lahat ng enerhiya ay ipinamamahagi sa lugar na may isang cross section na katumbas ng cross section ng sinag ng ray - a. Sa pahilig na saklaw ng parehong sinag ng mga sinag, ang enerhiya ay ipinamamahagi sa isang malaking lugar (seksyon c) at ang ibabaw ng yunit ay tumatanggap ng mas maliit na halaga nito. Ang mas maliit ang anggulo ng saklaw ng mga sinag, mas mababa ang intensity ng solar radiation.
Ang pag-asa ng intensity ng solar radiation sa anggulo ng saklaw ng mga sinag ay ipinahayag ng formula:

I1 = I0 * sinh,

kung saan ang I0 ay ang intensity ng solar radiation sa isang manipis na saklaw ng ray. Sa labas ng kapaligiran, ang solar constant;
I1 - ang intensity ng solar radiation kapag bumabagsak ang mga sinag ng araw sa isang anggulo h.
Ang I1 ay mas mababa nang maraming beses kaysa sa I0, kung gaano karaming beses ang seksyon a ay mas mababa kaysa sa seksyon b.
Ipinapakita ng Figure 27 na ang a / b \u003d kasalanan A.
Ang anggulo ng saklaw ng mga sinag ng araw (ang taas ng Araw) ay katumbas ng 90 ° lamang sa mga latitude mula 23 ° 27 "N hanggang 23 ° 27" S. (i.e. sa pagitan ng tropiko). Sa ibang mga latitude, ito ay palaging mas mababa sa 90° (Talahanayan 8). Ayon sa pagbaba sa anggulo ng saklaw ng mga sinag, ang intensity ng solar radiation na dumarating sa ibabaw sa iba't ibang latitude ay dapat ding bumaba. Dahil ang taas ng Araw ay hindi nananatiling pare-pareho sa buong taon at sa araw, ang dami ng init ng araw na natatanggap ng ibabaw ay patuloy na nagbabago.

Ang dami ng solar radiation na natatanggap ng ibabaw ay direktang nauugnay sa mula sa tagal ng pagkakalantad nito sa sikat ng araw.

Sa equatorial zone sa labas ng atmospera, ang dami ng init ng araw sa panahon ng taon ay hindi nakakaranas ng malalaking pagbabagu-bago, habang sa matataas na latitude ang mga pagbabagong ito ay napakalaki (tingnan ang Talahanayan 9). Sa taglamig, ang mga pagkakaiba sa pagdating ng init ng araw sa pagitan ng mataas at mababang latitude ay lalong makabuluhan. Sa tag-araw, sa ilalim ng mga kondisyon ng tuluy-tuloy na pag-iilaw, ang mga polar na rehiyon ay tumatanggap ng maximum na dami ng solar heat bawat araw sa Earth. Sa araw ng summer solstice sa hilagang hemisphere, ito ay 36% na mas mataas kaysa sa araw-araw na dami ng init sa ekwador. Ngunit dahil ang tagal ng araw sa ekwador ay hindi 24 na oras (tulad ng sa oras na ito sa poste), ngunit 12 oras, ang dami ng solar radiation bawat yunit ng oras sa ekwador ay nananatiling pinakamalaki. Ang maximum na tag-araw ng pang-araw-araw na kabuuan ng init ng araw, na naobserbahan sa humigit-kumulang 40-50° latitude, ay nauugnay sa isang medyo mahabang araw (mas malaki kaysa sa oras na ito ng 10-20° latitude) sa isang makabuluhang taas ng Araw. Ang mga pagkakaiba sa dami ng init na natatanggap ng mga rehiyon ng ekwador at polar ay mas maliit sa tag-araw kaysa sa taglamig.
Ang southern hemisphere ay tumatanggap ng mas maraming init sa tag-araw kaysa sa hilagang isa, at kabaliktaran sa taglamig (ito ay apektado ng pagbabago sa distansya ng Earth mula sa Araw). At kung ang ibabaw ng parehong hemisphere ay ganap na homogenous, ang taunang amplitude ng mga pagbabago sa temperatura sa southern hemisphere ay magiging mas malaki kaysa sa hilagang.
Sumasailalim ang solar radiation sa atmospera quantitative at qualitative na pagbabago.
Kahit na ang isang perpekto, tuyo at malinis na kapaligiran ay sumisipsip at nagkakalat ng mga sinag, na binabawasan ang intensity ng solar radiation. Ang humihinang epekto ng tunay na kapaligiran, na naglalaman ng singaw ng tubig at mga solidong dumi, sa solar radiation ay mas malaki kaysa sa ideal. Ang kapaligiran (oxygen, ozone, carbon dioxide, alikabok at singaw ng tubig) ay sumisipsip ng mga sinag ng ultraviolet at infrared. Ang nagniningning na enerhiya ng Araw na hinihigop ng atmospera ay na-convert sa iba pang mga uri ng enerhiya: thermal, kemikal, atbp. Sa pangkalahatan, ang pagsipsip ay nagpapahina sa solar radiation ng 17-25%.
Ang mga molekula ng mga gas sa atmospera ay nagkakalat ng mga sinag na may medyo maikling alon - lila, asul. Ito ang nagpapaliwanag sa asul na kulay ng langit. Ang mga dumi ay pantay na nagkakalat ng mga sinag na may iba't ibang wavelength. Samakatuwid, sa isang makabuluhang nilalaman ng mga ito, ang kalangitan ay nakakakuha ng isang maputi-puti na tint.
Dahil sa pagkalat at pagmuni-muni ng mga sinag ng araw ng atmospera, ang liwanag ng araw ay sinusunod sa maulap na araw, ang mga bagay sa lilim ay nakikita, at ang kababalaghan ng takip-silim ay nangyayari.
Kung mas mahaba ang landas ng sinag sa atmospera, mas malaki ang kapal nito na dapat itong dumaan at mas makabuluhang nababawasan ang solar radiation. Samakatuwid, sa elevation, bumababa ang impluwensya ng atmospera sa radiation. Ang haba ng landas ng sikat ng araw sa atmospera ay nakasalalay sa taas ng Araw. Kung kukunin natin bilang isang yunit ang haba ng landas ng solar beam sa atmospera sa taas ng Araw 90 ° (m), ang ratio sa pagitan ng taas ng Araw at ang haba ng landas ng sinag sa kapaligiran ay magiging tulad ng ipinapakita sa Talahanayan. sampu.

Ang kabuuang attenuation ng radiation sa atmospera sa anumang taas ng Araw ay maaaring ipahayag ng Bouguer formula: Im = I0 * pm, kung saan ang Im ay ang intensity ng solar radiation malapit sa ibabaw ng mundo na nagbago sa atmospera; I0 - solar constant; m ay ang landas ng sinag sa kapaligiran; sa isang solar na taas na 90 ° ito ay katumbas ng 1 (ang masa ng atmospera), p ay ang koepisyent ng transparency (isang fractional na numero na nagpapakita kung anong bahagi ng radiation ang umabot sa ibabaw sa m = 1).
Sa taas ng Araw na 90°, sa m=1, ang intensity ng solar radiation malapit sa ibabaw ng mundo I1 ay p beses na mas mababa kaysa Io, ibig sabihin, I1=Io*p.
Kung ang taas ng Araw ay mas mababa sa 90°, kung gayon ang m ay palaging mas malaki kaysa sa 1. Ang landas ng isang solar ray ay maaaring binubuo ng ilang mga segment, ang bawat isa ay katumbas ng 1. Ang intensity ng solar radiation sa hangganan sa pagitan ng una (aa1) at pangalawa (a1a2) na mga segment na I1 ay malinaw na katumbas ng Io *p, intensity ng radiation pagkatapos na maipasa ang pangalawang segment I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 atbp.

Ang transparency ng kapaligiran ay hindi pare-pareho at hindi pareho sa iba't ibang mga kondisyon. Ang ratio ng transparency ng tunay na kapaligiran sa transparency ng perpektong kapaligiran - ang turbidity factor - ay palaging mas malaki kaysa sa isa. Depende ito sa nilalaman ng singaw ng tubig at alikabok sa hangin. Sa pagtaas ng heograpikal na latitude, bumababa ang turbidity factor: sa mga latitude mula 0 hanggang 20 ° N. sh. ito ay katumbas ng 4.6 sa karaniwan, sa latitude mula 40 hanggang 50 ° N. sh. - 3.5, sa latitude mula 50 hanggang 60 ° N. sh. - 2.8 at sa latitude mula 60 hanggang 80 ° N. sh. - 2.0. Sa temperate latitude, ang turbidity factor ay mas mababa sa taglamig kaysa sa tag-araw, at mas mababa sa umaga kaysa sa hapon. Bumababa ito sa taas. Kung mas malaki ang turbidity factor, mas malaki ang pagpapalambing ng solar radiation.
Makilala direkta, nagkakalat at kabuuang solar radiation.
Bahagi ng solar radiation na tumagos sa atmospera hanggang sa ibabaw ng mundo ay direktang radiation. Ang bahagi ng radiation na nakakalat ng atmospera ay na-convert sa diffuse radiation. Ang lahat ng solar radiation na pumapasok sa ibabaw ng mundo, direkta at nagkakalat, ay tinatawag na kabuuang radiation.
Ang ratio sa pagitan ng direkta at nakakalat na radiation ay nag-iiba nang malaki depende sa cloudiness, dustiness ng atmospera, at gayundin sa taas ng Araw. Sa maaliwalas na kalangitan, ang bahagi ng nakakalat na radiation ay hindi lalampas sa 0.1%; sa maulap na kalangitan, ang diffuse radiation ay maaaring mas malaki kaysa sa direktang radiation.
Sa mababang altitude ng Araw, ang kabuuang radiation ay binubuo ng halos lahat ng nakakalat na radiation. Sa isang solar altitude na 50° at isang malinaw na kalangitan, ang bahagi ng nakakalat na radiation ay hindi lalampas sa 10-20%.
Ang mga mapa ng average na taunang at buwanang halaga ng kabuuang radiation ay ginagawang posible na mapansin ang mga pangunahing pattern sa heograpikal na pamamahagi nito. Ang taunang halaga ng kabuuang radiation ay ipinamamahagi pangunahin sa zonal. Ang pinakamalaking taunang halaga ng kabuuang radiation sa Earth ay natatanggap ng ibabaw sa mga tropikal na disyerto sa loob ng bansa (Eastern Sahara at ang gitnang bahagi ng Arabia). Ang kapansin-pansing pagbaba ng kabuuang radiation sa ekwador ay sanhi ng mataas na kahalumigmigan ng hangin at mataas na ulap. Sa Arctic, ang kabuuang radiation ay 60-70 kcal/cm2 bawat taon; sa Antarctic, dahil sa madalas na pag-ulit ng mga malinaw na araw at ang higit na transparency ng atmospera, ito ay medyo mas malaki.

Noong Hunyo, ang hilagang hemisphere ay tumatanggap ng pinakamalaking dami ng radiation, at lalo na ang panloob na tropikal at subtropikal na mga rehiyon. Ang mga dami ng solar radiation na natatanggap ng ibabaw sa mapagtimpi at polar latitude ng hilagang hemisphere ay kaunti lamang ang pagkakaiba, dahil pangunahin sa mahabang tagal ng araw sa mga polar na rehiyon. Zoning sa pamamahagi ng kabuuang radiation sa itaas. ang mga kontinente sa hilagang hemisphere at sa mga tropikal na latitude ng southern hemisphere ay halos hindi ipinahayag. Ito ay mas mahusay na ipinakita sa hilagang hemisphere sa ibabaw ng Karagatan at malinaw na ipinahayag sa mga extratropical latitude ng southern hemisphere. Sa southern polar circle, ang halaga ng kabuuang solar radiation ay lumalapit sa 0.
Noong Disyembre, ang pinakamalaking dami ng radiation ay pumapasok sa southern hemisphere. Ang mataas na ice surface ng Antarctica, na may mataas na air transparency, ay tumatanggap ng mas malaking kabuuang radiation kaysa sa ibabaw ng Arctic noong Hunyo. Mayroong maraming init sa mga disyerto (Kalahari, Great Australian), ngunit dahil sa mas malawak na karagatan ng southern hemisphere (ang impluwensya ng mataas na kahalumigmigan ng hangin at maulap), ang mga halaga nito dito ay medyo mas mababa kaysa noong Hunyo sa parehong latitude. ng hilagang hemisphere. Sa ekwador at tropikal na latitud ng hilagang hemisphere, ang kabuuang radiation ay medyo maliit, at ang zoning sa pamamahagi nito ay malinaw na ipinahayag lamang sa hilaga ng hilagang tropiko. Sa pagtaas ng latitude, ang kabuuang radiation ay bumababa nang mabilis; ang zero isoline nito ay dumaan sa hilaga ng Arctic Circle.
Ang kabuuang solar radiation, na bumabagsak sa ibabaw ng Earth, ay bahagyang nasasalamin pabalik sa atmospera. Ang ratio ng dami ng radiation na makikita mula sa isang ibabaw hanggang sa dami ng insidente ng radiation sa ibabaw na iyon ay tinatawag albedo. Inilalarawan ng Albedo ang reflectivity ng isang surface.
Ang albedo ng ibabaw ng daigdig ay nakasalalay sa kondisyon at mga katangian nito: kulay, halumigmig, pagkamagaspang, atbp. Ang bagong bumagsak na niyebe ay may pinakamataas na reflectivity (85-95%). Ang kalmadong ibabaw ng tubig ay sumasalamin lamang sa 2-5% ng sinag ng araw kapag bumabagsak ito nang patayo, at halos lahat ng sinag na bumabagsak dito (90%) kapag mababa ang araw. Albedo ng dry chernozem - 14%, basa - 8, kagubatan - 10-20, halaman ng parang - 18-30, mabuhangin na ibabaw ng disyerto - 29-35, ibabaw ng yelo sa dagat - 30-40%.
Ang malaking albedo ng ibabaw ng yelo, lalo na kapag natatakpan ng sariwang niyebe (hanggang sa 95%), ang dahilan ng mababang temperatura sa mga polar region sa tag-araw, kapag ang pagdating ng solar radiation ay makabuluhan doon.
Radiation ng ibabaw at atmospera ng daigdig. Ang anumang katawan na may temperaturang higit sa absolute zero (mas malaki kaysa sa minus 273°) ay naglalabas ng maningning na enerhiya. Ang kabuuang emissivity ng isang blackbody ay proporsyonal sa ikaapat na kapangyarihan ng ganap na temperatura nito (T):
E \u003d σ * T4 kcal / cm2 bawat minuto (batas ni Stefan-Boltzmann), kung saan ang σ ay isang pare-parehong koepisyent.
Kung mas mataas ang temperatura ng radiating body, mas maikli ang wavelength ng mga ibinubuga na nm ray. Ang maliwanag na Araw ay nagpapadala sa kalawakan radiation ng maikling alon. Ang ibabaw ng lupa, na sumisipsip ng short-wave solar radiation, ay umiinit at nagiging pinagmumulan din ng radiation (terrestrial radiation). Ho, dahil ang temperatura ng ibabaw ng lupa ay hindi lalampas sa ilang sampu-sampung degree, nito long-wave radiation, hindi nakikita.
Ang radiation ng Earth ay higit na pinapanatili ng atmospera (singaw ng tubig, carbon dioxide, ozone), ngunit ang mga sinag na may wavelength na 9-12 microns ay malayang lumalampas sa atmospera, at samakatuwid ang Earth ay nawawala ang ilan sa init nito.
Ang atmospera, na sumisipsip ng bahagi ng solar radiation na dumadaan dito at higit sa kalahati ng mundo, mismo ay nagpapalabas ng enerhiya sa kalawakan ng mundo at sa ibabaw ng lupa. Ang atmospheric radiation na nakadirekta patungo sa ibabaw ng lupa patungo sa ibabaw ng lupa ay tinatawag kabaligtaran ng radiation. Ang radiation na ito, tulad ng terrestrial, long-wave, invisible.
Dalawang stream ng long-wave radiation ang nagtatagpo sa atmospera - ang radiation ng ibabaw ng Earth at ang radiation ng atmospera. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga ito, na tumutukoy sa aktwal na pagkawala ng init ng ibabaw ng lupa, ay tinatawag mahusay na radiation. Ang mabisang radiation ay mas malaki, mas mataas ang temperatura ng radiating surface. Binabawasan ng kahalumigmigan ng hangin ang epektibong radiation, ang mga ulap nito ay lubos na binabawasan ito.
Ang pinakamataas na halaga ng taunang kabuuan ng epektibong radiation ay sinusunod sa mga tropikal na disyerto - 80 kcal / cm2 bawat taon - dahil sa mataas na temperatura sa ibabaw, tuyong hangin at maaliwalas na kalangitan. Sa ekwador, na may mataas na kahalumigmigan ng hangin, ang epektibong radiation ay halos 30 kcal/cm2 bawat taon, at ang halaga nito para sa lupa at para sa karagatan ay napakaliit na naiiba. Ang pinakamababang epektibong radiation sa mga polar na rehiyon. Sa mapagtimpi na mga latitude, ang ibabaw ng mundo ay nawawalan ng halos kalahati ng dami ng init na natatanggap nito mula sa pagsipsip ng kabuuang radiation.
Ang kakayahan ng atmospera na makapasa sa short-wave radiation ng Araw (direct at diffuse radiation) at maantala ang long-wave radiation ng Earth ay tinatawag na greenhouse (greenhouse) effect. Dahil sa epekto ng greenhouse, ang average na temperatura ng ibabaw ng mundo ay +16°, kung walang atmosphere ay magiging -22° (38° na mas mababa).
Balanse ng radiation (natirang radiation). Ang ibabaw ng lupa ay sabay-sabay na tumatanggap ng radiation at nagbibigay nito. Ang pagdating ng radiation ay ang kabuuang solar radiation at ang counter radiation ng atmospera. Pagkonsumo - ang pagmuni-muni ng sikat ng araw mula sa ibabaw (albedo) at ang sariling radiation ng ibabaw ng mundo. Ang pagkakaiba sa pagitan ng papasok at papalabas na radiation ay balanse ng radiation, o natitirang radiation. Ang halaga ng balanse ng radiation ay tinutukoy ng equation

R \u003d Q * (1-α) - Ako,

kung saan ang Q ay ang kabuuang solar radiation bawat unit surface; α - albedo (fraction); I - epektibong radiation.
Kung ang input ay mas malaki kaysa sa output, ang balanse ng radiation ay positibo; kung ang input ay mas mababa kaysa sa output, ang balanse ay negatibo. Sa gabi, sa lahat ng latitude, negatibo ang balanse ng radiation; sa araw, hanggang tanghali, positibo ito sa lahat ng dako, maliban sa matataas na latitude sa taglamig; sa hapon - negatibo na naman. Sa karaniwan bawat araw, ang balanse ng radiation ay maaaring parehong positibo at negatibo (Talahanayan 11).


Sa mapa ng taunang mga kabuuan ng balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo, makikita ang isang matalim na pagbabago sa posisyon ng mga isoline kapag lumipat sila mula sa lupa patungo sa karagatan. Bilang isang patakaran, ang balanse ng radiation ng ibabaw ng Karagatan ay lumampas sa balanse ng radiation ng lupain (ang epekto ng albedo at epektibong radiation). Ang pamamahagi ng balanse ng radiation ay karaniwang zonal. Sa Karagatan sa mga tropikal na latitude, ang taunang halaga ng balanse ng radiation ay umaabot sa 140 kcal/cm2 (Arabian Sea) at hindi lalampas sa 30 kcal/cm2 sa hangganan ng lumulutang na yelo. Ang mga paglihis mula sa zonal distribution ng balanse ng radiation sa Karagatan ay hindi gaanong mahalaga at sanhi ng pamamahagi ng mga ulap.
Sa lupain sa ekwador at tropikal na latitude, ang taunang halaga ng balanse ng radiation ay nag-iiba mula 60 hanggang 90 kcal/cm2, depende sa mga kondisyon ng kahalumigmigan. Ang pinakamalaking taunang kabuuan ng balanse ng radiation ay nabanggit sa mga lugar kung saan ang albedo at epektibong radiation ay medyo maliit (moist tropikal na kagubatan, savannah). Ang kanilang pinakamababang halaga ay nasa masyadong mahalumigmig (malaking cloudiness) at sa napakatuyo (malaking epektibong radiation) na mga rehiyon. Sa mapagtimpi at mataas na latitude, ang taunang halaga ng balanse ng radiation ay bumababa sa pagtaas ng latitude (ang epekto ng pagbaba ng kabuuang radiation).
Ang mga taunang kabuuan ng balanse ng radiation sa gitnang mga rehiyon ng Antarctica ay negatibo (maraming calories bawat 1 cm2). Sa Arctic, ang mga halagang ito ay malapit sa zero.
Noong Hulyo, negatibo ang balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo sa isang makabuluhang bahagi ng southern hemisphere. Ang linya ng zero na balanse ay tumatakbo sa pagitan ng 40 at 50°S. sh. Ang pinakamataas na halaga ng balanse ng radiation ay naabot sa ibabaw ng Karagatan sa mga tropikal na latitude ng hilagang hemisphere at sa ibabaw ng ilang panloob na dagat, tulad ng Black Sea (14-16 kcal/cm2 bawat buwan).
Noong Enero, ang zero balance line ay matatagpuan sa pagitan ng 40 at 50°N. sh. (sa ibabaw ng mga karagatan ay medyo tumataas ito sa hilaga, sa ibabaw ng mga kontinente ay bumaba sa timog). Ang isang makabuluhang bahagi ng hilagang hemisphere ay may negatibong balanse ng radiation. Ang pinakamalaking halaga ng balanse ng radiation ay nakakulong sa mga tropikal na latitude ng southern hemisphere.
Sa karaniwan para sa taon, ang balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo ay positibo. Sa kasong ito, ang temperatura sa ibabaw ay hindi tumataas, ngunit nananatiling humigit-kumulang pare-pareho, na maaari lamang ipaliwanag sa pamamagitan ng patuloy na pagkonsumo ng labis na init.
Ang balanse ng radiation ng atmospera ay binubuo ng solar at terrestrial radiation na hinihigop nito, sa isang banda, at atmospheric radiation, sa kabilang banda. Ito ay palaging negatibo, dahil ang atmospera ay sumisipsip lamang ng isang maliit na bahagi ng solar radiation, at radiates halos kasing dami ng ibabaw.
Ang balanse ng radiation ng ibabaw at atmospera nang magkasama, sa kabuuan, para sa buong Earth sa loob ng isang taon ay katumbas ng zero sa average, ngunit sa mga latitude maaari itong maging positibo at negatibo.
Ang kinahinatnan ng naturang pamamahagi ng balanse ng radiation ay dapat na ang paglipat ng init sa direksyon mula sa ekwador hanggang sa mga pole.
Thermal na balanse. Ang balanse ng radiation ay ang pinakamahalagang bahagi ng balanse ng init. Ang surface heat balance equation ay nagpapakita kung paano ang papasok na solar radiation energy ay na-convert sa ibabaw ng mundo:

kung saan ang R ay ang balanse ng radiation; LE - pagkonsumo ng init para sa pagsingaw (L - nakatagong init ng singaw, E - pagsingaw);
P - magulong pagpapalitan ng init sa pagitan ng ibabaw at ng kapaligiran;
A - pagpapalitan ng init sa pagitan ng ibabaw at sa ilalim ng mga layer ng lupa o tubig.
Ang balanse ng radiation ng isang ibabaw ay itinuturing na positibo kung ang radiation na hinihigop ng ibabaw ay lumampas sa pagkawala ng init, at negatibo kung ito ay hindi napupunan muli. Ang lahat ng iba pang termino ng balanse ng init ay itinuturing na positibo kung nagdudulot sila ng pagkawala ng init sa ibabaw (kung tumutugma ang mga ito sa pagkonsumo ng init). kasi. ang lahat ng mga tuntunin ng equation ay maaaring magbago, ang balanse ng init ay patuloy na nabalisa at naibalik muli.
Ang equation ng balanse ng init ng ibabaw na isinasaalang-alang sa itaas ay tinatayang, dahil hindi nito isinasaalang-alang ang ilang pangalawa, ngunit sa ilalim ng mga tiyak na kondisyon, ang mga kadahilanan na nagiging mahalaga, halimbawa, ang paglabas ng init sa panahon ng pagyeyelo, pagkonsumo nito para sa lasaw, atbp. .
Ang balanse ng init ng atmospera ay binubuo ng balanse ng radiation ng kapaligiran Ra, ang init na nagmumula sa ibabaw, Pa, ang init na inilabas sa atmospera sa panahon ng paghalay, LE, at ang pahalang na paglipat ng init (advection) Aa. Ang balanse ng radiation ng atmospera ay palaging negatibo. Ang pag-agos ng init bilang resulta ng moisture condensation at ang magnitude ng turbulent heat transfer ay positibo. Ang heat advection ay humahantong, sa karaniwan bawat taon, sa paglipat nito mula sa mababang latitude tungo sa matataas na latitude: kaya, nangangahulugan ito ng pagkonsumo ng init sa mababang latitude at pagdating sa matataas na latitude. Sa isang multi-year derivation, ang heat balance ng atmospera ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng equation na Ra=Pa+LE.
Ang balanse ng init ng ibabaw at ang kapaligiran na magkasama sa kabuuan ay katumbas ng 0 sa isang pangmatagalang average (Larawan 35).

Ang dami ng solar radiation na pumapasok sa atmospera bawat taon (250 kcal/cm2) ay kinukuha bilang 100%. Ang solar radiation, na tumagos sa atmospera, ay bahagyang nakikita mula sa mga ulap at bumalik sa kabila ng kapaligiran - 38%, bahagyang hinihigop ng atmospera - 14%, at bahagyang sa anyo ng direktang solar radiation ay umabot sa ibabaw ng lupa - 48%. Sa 48% na umabot sa ibabaw, 44% ang nasisipsip nito, at 4% ang nasasalamin. Kaya, ang albedo ng Earth ay 42% (38+4).
Ang radiation na hinihigop ng ibabaw ng lupa ay ginugugol tulad ng sumusunod: 20% ay nawala sa pamamagitan ng epektibong radiation, 18% ay ginugol sa pagsingaw mula sa ibabaw, 6% ay ginugol sa pag-init ng hangin sa panahon ng magulong paglipat ng init (kabuuang 24%). Ang pagkawala ng init ng ibabaw ay nagbabalanse sa pagdating nito. Ang init na natatanggap ng atmospera (14% direkta mula sa Araw, 24% mula sa ibabaw ng lupa), kasama ang epektibong radiation ng Earth, ay nakadirekta sa kalawakan ng mundo. Binabalanse ng albedo ng Earth (42%) at radiation (58%) ang pag-agos ng solar radiation sa atmospera.

shortwave radiation mula sa araw

Ang ultraviolet at X-ray ay pangunahing nagmumula sa itaas na mga layer ng chromosphere at ng corona. Ito ay itinatag sa pamamagitan ng paglulunsad ng mga rocket na may mga instrumento sa panahon ng solar eclipses. Ang napakainit na solar atmosphere ay palaging naglalabas ng invisible short-wave radiation, ngunit ito ay lalong malakas sa mga taon ng maximum na solar activity. Sa oras na ito, ang ultraviolet radiation ay tumataas ng humigit-kumulang isang factor ng dalawa, at X-ray radiation ng sampu at daan-daang beses kumpara sa radiation sa pinakamababang taon. Ang intensity ng shortwave radiation ay nag-iiba araw-araw, na tumataas nang husto kapag naganap ang mga flare.

Ang ultraviolet at X-ray radiation ay bahagyang nag-ionize sa mga layer ng atmospera ng mundo, na bumubuo ng ionosphere sa mga taas na 200-500 km mula sa ibabaw ng Earth. Ang ionosphere ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagpapatupad ng mga long-range na komunikasyon sa radyo: ang mga radio wave na nagmumula sa isang radio transmitter, bago makarating sa receiver antenna, ay paulit-ulit na sinasalamin mula sa ionosphere at sa ibabaw ng Earth. Ang estado ng ionosphere ay nag-iiba depende sa mga kondisyon ng pag-iilaw nito ng Araw at sa mga phenomena na nagaganap dito. Samakatuwid, upang matiyak ang matatag na komunikasyon sa radyo, kinakailangang isaalang-alang ang oras ng araw, panahon at ang estado ng solar na aktibidad. Pagkatapos ng pinakamakapangyarihang solar flare, ang bilang ng mga ionized atoms sa ionosphere ay tumataas at ang mga radio wave ay bahagyang o ganap na nasisipsip nito. Ito ay humahantong sa pagkasira at maging sa pansamantalang pagtigil ng mga komunikasyon sa radyo.

Ang mga siyentipiko ay nagbibigay ng espesyal na pansin sa pag-aaral ng ozone layer sa atmospera ng daigdig. Ang ozone ay nabuo bilang isang resulta ng mga photochemical reactions (pagsipsip ng liwanag ng mga molekula ng oxygen) sa stratosphere, at ang bulk nito ay puro doon. Sa kabuuan, mayroong humigit-kumulang 3 10 9 tonelada ng ozone sa atmospera ng daigdig. Ito ay napakaliit: ang kapal ng purong ozone layer malapit sa ibabaw ng Earth ay hindi lalampas sa 3 mm! Ngunit ang papel ng ozone layer, na umaabot sa taas na ilang sampu-sampung kilometro sa ibabaw ng Earth, ay napakahusay, dahil pinoprotektahan nito ang lahat ng nabubuhay na bagay mula sa mga epekto ng mapanganib na short-wave (at, higit sa lahat, ultraviolet) radiation mula sa araw. Ang nilalaman ng ozone ay hindi pare-pareho sa iba't ibang latitude at sa iba't ibang oras ng taon. Maaari itong bumaba (kung minsan ay napakalaki) bilang isang resulta ng iba't ibang mga proseso. Ito ay maaaring mapadali, halimbawa, sa pamamagitan ng mga paglabas ng malalaking halaga ng mga sangkap na naglalaman ng chlorine na nakakaubos ng ozone mula sa pang-industriyang pinagmulan o mga emisyon ng aerosol sa atmospera, gayundin ng mga emisyon na kasama ng mga pagsabog ng bulkan. Ang mga lugar na may matinding pagbaba sa antas ng ozone ("mga butas ng ozone") ay natagpuan sa iba't ibang mga rehiyon ng ating planeta, hindi lamang sa Antarctica at ilang iba pang mga teritoryo ng Southern Hemisphere ng Earth, kundi pati na rin sa Northern Hemisphere. Noong 1992, nagsimulang lumitaw ang nakababahala na mga ulat tungkol sa pansamantalang pagkaubos ng ozone layer sa hilagang European Russia at pagbaba ng ozone sa Moscow at St. Petersburg. Ang mga siyentipiko, na napagtatanto ang pandaigdigang kalikasan ng problema, ay nag-aayos ng pananaliksik sa kapaligiran sa isang pandaigdigang sukat, kabilang ang pangunahin ng isang pandaigdigang sistema ng patuloy na pagsubaybay sa estado ng ozone layer. Ang mga internasyonal na kasunduan ay binuo at nilagdaan upang protektahan ang ozone layer at limitahan ang produksyon ng mga sangkap na nakakasira ng ozone.

Paglabas ng radyo ng araw

Ang isang sistematikong pag-aaral ng radio emission ng Araw ay nagsimula lamang pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, nang matuklasan na ang Araw ay isang malakas na pinagmumulan ng radio emission. Ang mga radio wave ay tumagos sa interplanetary space, na ibinubuga ng chromosphere (centimeter waves) at corona (decimeter at meter waves). Ang paglabas ng radyo na ito ay umabot sa Earth. Ang radio emission ng Araw ay may dalawang bahagi - isang pare-pareho, halos hindi nagbabago sa intensity, at isang variable (pagsabog, "mga ingay na bagyo").

Ang paglabas ng radyo ng tahimik na Araw ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mainit na solar plasma ay palaging naglalabas ng mga radio wave kasama ng mga electromagnetic oscillations ng iba pang mga wavelength (thermal radio emission). Sa panahon ng malalaking pagsiklab, ang paglabas ng radyo mula sa Araw ay tumataas ng libu-libo at kahit milyon-milyong beses kumpara sa paglabas ng radyo mula sa tahimik na Araw. Ang paglabas ng radyo na ito, na nabuo ng mabilis na hindi nakatigil na mga proseso, ay may likas na hindi thermal.

Corpuscular radiation ng Araw

Ang isang bilang ng mga geophysical phenomena (magnetic storms, i.e. panandaliang pagbabago sa magnetic field ng Earth, auroras, atbp.) ay nauugnay din sa solar activity. Ngunit ang mga phenomena na ito ay nangyayari isang araw pagkatapos ng solar flares. Ang mga ito ay sanhi hindi ng electromagnetic radiation na umaabot sa Earth sa loob ng 8.3 minuto, ngunit sa pamamagitan ng mga corpuscles (protons at electron na bumubuo ng isang rarefied plasma), na tumagos sa malapit sa Earth space na may pagkaantala (sa pamamagitan ng 1-2 araw), dahil sila ay gumagalaw sa bilis. ng 400 - 1000 km /c.

Ang mga corpuscle ay inilalabas ng Araw kahit na walang mga kislap at mga batik dito. Ang solar corona ay ang pinagmulan ng patuloy na pag-agos ng plasma (solar wind) na nangyayari sa lahat ng direksyon. Ang solar wind, na nilikha ng patuloy na lumalawak na corona, ay bumabalot sa mga planeta na gumagalaw malapit sa Araw at . Ang mga flare ay sinamahan ng "gusts" ng solar wind. Ang mga eksperimento sa mga interplanetary station at artipisyal na Earth satellite ay naging posible na direktang makita ang solar wind sa interplanetary space. Sa panahon ng mga flare at sa panahon ng mahinahong pag-agos ng solar wind, hindi lamang mga corpuscles kundi pati na rin ang magnetic field na nauugnay sa gumagalaw na plasma ay tumagos sa interplanetary space.

Solar radiation (solar radiation) ay ang kabuuan ng solar matter at enerhiya na dumarating sa Earth. Binubuo ang solar radiation ng sumusunod na dalawang pangunahing bahagi: una, thermal at light radiation, na isang kumbinasyon ng mga electromagnetic wave; pangalawa, corpuscular radiation.

Sa Araw, ang thermal energy ng nuclear reactions ay na-convert sa radiant energy. Kapag ang sinag ng araw ay bumagsak sa ibabaw ng lupa, ang nagliliwanag na enerhiya ay muling na-convert sa thermal energy. Kaya ang solar radiation ay nagdadala ng liwanag at init.

Intensity ng solar radiation. solar constant. Ang solar radiation ay ang pinakamahalagang pinagmumulan ng init para sa geographic na sobre. Ang pangalawang pinagmumulan ng init para sa geographic na shell ay ang init na nagmumula sa mga panloob na sphere at layer ng ating planeta.

Dahil sa katotohanan na sa heograpikal na sobre mayroong isang uri ng enerhiya ( nagniningning na enerhiya ) ay katumbas ng isa pang anyo ( thermal energy ), kung gayon ang nagliliwanag na enerhiya ng solar radiation ay maaaring ipahayag sa mga yunit ng thermal energy - joules (J).

Ang intensity ng solar radiation ay dapat na masukat lalo na sa labas ng atmospera, dahil kapag dumadaan sa air sphere, ito ay nababago at humihina. Ang intensity ng solar radiation ay ipinahayag ng solar constant.

solar constant - ito ang daloy ng solar energy sa loob ng 1 minuto sa isang lugar na may cross section na 1 cm 2, patayo sa sinag ng araw at matatagpuan sa labas ng atmospera. Ang solar constant ay maaari ding tukuyin bilang ang dami ng init na natatanggap sa loob ng 1 minuto sa itaas na hangganan ng atmospera sa pamamagitan ng 1 cm 2 ng isang itim na ibabaw na patayo sa sinag ng araw.

Ang solar constant ay 1.98 cal / (cm 2 x min), o 1.352 kW / m 2 x min.

Dahil ang itaas na kapaligiran ay sumisipsip ng isang makabuluhang bahagi ng radiation, mahalagang malaman ang halaga nito sa itaas na hangganan ng geographic na sobre, ibig sabihin, sa mas mababang stratosphere. Ang solar radiation sa itaas na hangganan ng geographic na shell ay ipinahayag conditional solar constant . Ang halaga ng conditional solar constant ay 1.90 - 1.92 cal / (cm 2 x min), o 1.32 - 1.34 kW / (m 2 x min).

Ang solar constant, salungat sa pangalan nito, ay hindi nananatiling pare-pareho. Nagbabago ito dahil sa pagbabago ng distansya mula sa Araw patungo sa Earth habang gumagalaw ang Earth sa orbit nito. Gaano man kaliit ang mga pagbabagong ito, palaging nakakaapekto ang mga ito sa panahon at klima.

Sa karaniwan, ang bawat square kilometer ng troposphere ay tumatanggap ng 10.8 x 10 15 J bawat taon (2.6 x 10 15 cal). Ang dami ng init na ito ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsunog ng 400,000 toneladang karbon. Ang buong Earth sa isang taon ay tumatanggap ng ganoong dami ng init, na tinutukoy ng halaga na 5.74 x 10 24 J. (1.37 x 10 24 cal).

Ang pamamahagi ng solar radiation "sa itaas na hangganan ng kapaligiran" o may ganap na transparent na kapaligiran. Kaalaman sa pamamahagi ng solar radiation bago ang pagpasok nito sa atmospera, o ang tinatawag na klimang solar (solar). , ay mahalaga para sa pagtukoy sa papel at bahagi ng pakikilahok ng shell ng hangin ng Earth (atmosphere) sa pamamahagi ng init sa ibabaw ng lupa at sa pagbuo ng thermal regime nito.

Ang dami ng solar heat at liwanag na pumapasok sa bawat unit area ay tinutukoy, una, sa pamamagitan ng anggulo ng saklaw ng mga sinag, na depende sa taas ng Araw sa itaas ng abot-tanaw, at pangalawa, sa haba ng araw.

Ang distribusyon ng radiation malapit sa itaas na hangganan ng geographic na sobre, na tinutukoy lamang ng mga astronomical na kadahilanan, ay higit na pantay kaysa sa aktwal na pamamahagi nito malapit sa ibabaw ng mundo.

Sa kawalan ng atmospera, ang taunang kabuuan ng radiation sa equatorial latitude ay magiging 13,480 MJ/cm 2 (322 kcal/cm 2), at sa mga pole 5,560 MJ/m 2 (133 kcal/cm 2). Sa mga polar latitude, ang Araw ay nagpapadala ng init na mas mababa sa kalahati (mga 42%) ng halaga na pumapasok sa ekwador.

Tila ang solar irradiation ng Earth ay simetriko na may paggalang sa eroplano ng ekwador. Ngunit ito ay nangyayari dalawang beses lamang sa isang taon, sa mga araw ng tagsibol at taglagas na mga equinox. Ang inclination ng axis ng pag-ikot at ang taunang paggalaw ng Earth ay tumutukoy sa asymmetric irradiation nito ng Araw. Sa bahagi ng Enero ng taon, ang southern hemisphere ay tumatanggap ng mas maraming init, sa Hulyo - ang hilagang isa. Ito ang pangunahing dahilan ng pana-panahong ritmo sa geographic na sobre.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng ekwador at ng poste ng summer hemisphere ay maliit: 6,740 MJ/m 2 (161 kcal/cm 2) ang dumarating sa ekwador, at humigit-kumulang 5,560 MJ/m 2 (133 kcal/cm 2 bawat kalahating taon) ang dumating. sa poste. Ngunit ang mga polar na bansa ng hemisphere ng taglamig sa parehong oras ay ganap na walang solar init at liwanag.

Sa araw ng solstice, ang poste ay tumatanggap ng mas maraming init kaysa sa ekwador - 46.0 MJ / m 2 (1.1 kcal / cm 2) at 33.9 MJ / m 2 (0.81 kcal / cm 2).

Sa pangkalahatan, ang taunang solar na klima sa mga pole ay 2.4 beses na mas malamig kaysa sa ekwador. Gayunpaman, dapat tandaan na sa taglamig ang mga poste ay hindi pinainit ng Araw.

Ang tunay na klima ng lahat ng latitude ay higit sa lahat ay dahil sa mga salik sa lupa. Ang pinakamahalaga sa mga salik na ito ay: una, ang paghina ng radiation sa atmospera, at pangalawa, ang iba't ibang intensity ng asimilasyon ng solar radiation ng ibabaw ng lupa sa iba't ibang mga heograpikal na kondisyon.

Ang pagbabago sa solar radiation habang dumadaan ito sa atmospera. Ang direktang sikat ng araw na tumatagos sa kapaligiran kapag ang kalangitan ay walang ulap ay tinatawag direktang solar radiation . Ang pinakamataas na halaga nito na may mataas na transparency ng atmospera sa isang ibabaw na patayo sa mga sinag sa tropikal na zone ay mga 1.05 - 1.19 kW / m 2 (1.5 - 1.7 cal / cm 2 x min. Sa gitnang latitude, ang boltahe ng radiation ng tanghali ay karaniwang mga 0.70 - 0.98 kW / m 2 x min (1.0 - 1.4 cal / cm 2 x min) Sa mga bundok, ang halagang ito ay tumataas nang malaki.

Ang bahagi ng sinag ng araw mula sa pakikipag-ugnay sa mga molekula ng gas at aerosol ay nakakalat at nagiging nakakalat na radiation . Sa ibabaw ng lupa, ang nakakalat na radiation ay hindi na nagmumula sa solar disk, ngunit mula sa buong kalangitan at lumilikha ng malawakang pag-iilaw ng araw. Mula dito sa maaraw na araw ito ay magaan kahit na kung saan ang mga direktang sinag ay hindi tumagos, halimbawa, sa ilalim ng canopy ng kagubatan. Bilang karagdagan sa direktang radiation, nagsisilbi rin ang diffuse radiation bilang pinagmumulan ng init at liwanag.

Ang ganap na halaga ng nakakalat na radiation ay mas malaki, mas matindi ang direktang linya. Ang kamag-anak na halaga ng nakakalat na radiation ay tumataas na may pagbawas sa papel ng direktang linya: sa gitnang latitude sa tag-araw ito ay 41%, at sa taglamig 73% ng kabuuang pagdating ng radiation. Ang proporsyon ng nakakalat na radiation sa kabuuang halaga ng kabuuang radiation ay nakasalalay din sa taas ng Araw. Sa matataas na latitude, ang scattered radiation ay humigit-kumulang 30%, at sa polar latitude, humigit-kumulang 70% ng lahat ng radiation.

Sa pangkalahatan, ang diffuse radiation ay humigit-kumulang 25% ng kabuuang solar radiation na umaabot sa ating planeta.

Kaya, ang direkta at nagkakalat na radiation ay pumapasok sa ibabaw ng lupa. Magkasama, direkta at nagkakalat na radiation form kabuuang radiation , na tumutukoy thermal rehimen ng troposphere .

Sa pamamagitan ng pagsipsip at pagkalat ng radiation, ang atmospera ay makabuluhang nagpapahina nito. Dami ng pagpapalambing depende sa koepisyent ng transparency, na nagpapakita kung gaano karaming radiation ang umaabot sa ibabaw ng mundo. Kung ang troposphere ay binubuo lamang ng mga gas, kung gayon ang koepisyent ng transparency ay magiging katumbas ng 0.9, ibig sabihin, papasa ito ng halos 90% ng radiation na papunta sa Earth. Gayunpaman, ang mga aerosol ay palaging naroroon sa hangin, na binabawasan ang koepisyent ng transparency sa 0.7 - 0.8. Ang transparency ng atmospera ay nagbabago habang nagbabago ang panahon.

Dahil ang density ng hangin ay bumababa sa taas, ang layer ng gas na natagos ng mga sinag ay hindi dapat ipahayag sa km ng kapal ng atmospera. Ang yunit ng pagsukat ay optical mass, katumbas ng kapal ng layer ng hangin na may patayong saklaw ng mga sinag.

Ang paghina ng radiation sa troposphere ay madaling maobserbahan sa araw. Kapag ang Araw ay malapit sa abot-tanaw, ang mga sinag nito ay tumagos sa ilang optical mass. Kasabay nito, ang kanilang intensity ay humina na ang isang tao ay maaaring tumingin sa Araw na may hindi protektadong mata. Sa pagsikat ng Araw, ang bilang ng mga optical mass na dinaraanan ng mga sinag nito ay bumababa, na humahantong sa pagtaas ng radiation.

Ang antas ng attenuation ng solar radiation sa atmospera ay ipinahayag bilang Ang formula ni Lambert :

I i = I 0 p m , saan

I i - radiation na umaabot sa ibabaw ng lupa,

I 0 - solar constant,

p ay ang koepisyent ng transparency,

m ay ang bilang ng mga optical mass.

Solar radiation malapit sa ibabaw ng mundo. Ang dami ng nagniningning na enerhiya sa bawat yunit ng ibabaw ng mundo ay pangunahing nakasalalay sa anggulo ng saklaw ng mga sinag ng araw. Ang mga pantay na lugar sa ekwador, gitna at mataas na latitude ay may magkaibang dami ng radiation.

Ang solar insolation (ilaw) ay lubhang humina maulap. Ang malaking cloudiness ng equatorial at temperate latitude at ang mababang cloudiness ng tropical latitude ay gumagawa ng makabuluhang pagsasaayos sa zonal distribution ng radiant energy ng Araw.

Ang distribusyon ng init ng araw sa ibabaw ng mundo ay inilalarawan sa mga mapa ng kabuuang solar radiation. Tulad ng ipinapakita ng mga mapa na ito, ang mga tropikal na latitude ay tumatanggap ng pinakamaraming init ng araw - mula 7,530 hanggang 9,200 MJ / m 2 (180-220 kcal / cm 2). Ang mga equatorial latitude, dahil sa mataas na cloudiness, ay tumatanggap ng medyo mas kaunting init: 4,185 - 5,860 MJ / m 2 (100-140 kcal / cm 2).

Mula sa tropikal hanggang sa mapagtimpi na latitude, bumababa ang radiation. Sa mga isla ng Arctic, ito ay hindi hihigit sa 2,510 MJ/m 2 (60 kcal/cm 2) bawat taon. Ang distribusyon ng radiation sa ibabaw ng mundo ay may zonal-regional na katangian. Ang bawat zone ay nahahati sa magkakahiwalay na mga lugar (rehiyon), medyo naiiba sa bawat isa.

Pana-panahong pagbabagu-bago sa kabuuang radiation.

Sa ekwador at tropikal na latitude, ang taas ng Araw at ang anggulo ng saklaw ng sinag ng araw ay bahagyang nag-iiba sa mga buwan. Ang kabuuang radiation sa lahat ng buwan ay nailalarawan sa pamamagitan ng malalaking halaga, ang pana-panahong pagbabago sa mga kondisyon ng thermal ay alinman sa wala o napakaliit. Sa equatorial belt, dalawang maxima ang mahinang nakabalangkas, na tumutugma sa zenithal na posisyon ng Araw.

Sa temperate zone sa taunang kurso ng radiation, ang maximum na tag-init ay malinaw na ipinahayag, kung saan ang buwanang halaga ng kabuuang radiation ay hindi mas mababa kaysa sa tropikal. Ang bilang ng mga maiinit na buwan ay bumababa sa latitude.

Sa mga polar na rehiyon kapansin-pansing nagbabago ang rehimeng radiation. Dito, depende sa latitude, mula sa ilang araw hanggang ilang buwan, hindi lamang pag-init, kundi pati na rin ang paghinto ng pag-iilaw. Sa tag-araw, ang pag-iilaw dito ay tuluy-tuloy, na makabuluhang pinatataas ang dami ng buwanang radiation.

Assimilation ng radiation sa ibabaw ng lupa. Albedo. Ang kabuuang radiation na umaabot sa ibabaw ng lupa ay bahagyang nasisipsip ng lupa at mga anyong tubig at nagiging init. Sa mga karagatan at dagat, ang kabuuang radiation ay ginugugol sa pagsingaw. Ang bahagi ng kabuuang radiation ay makikita sa atmospera ( sumasalamin sa radiation).

Ang maliwanag na luminary ay sinusunog tayo ng mga maiinit na sinag at pinapaisip tayo tungkol sa kahalagahan ng radiation sa ating buhay, ang mga benepisyo at pinsala nito. Ano ang solar radiation? Ang aralin ng pisika ng paaralan ay nag-aanyaya sa atin na makilala ang konsepto ng electromagnetic radiation sa pangkalahatan. Ang terminong ito ay tumutukoy sa isa pang anyo ng bagay - iba sa sangkap. Kabilang dito ang parehong nakikitang liwanag at ang spectrum na hindi nakikita ng mata. Iyon ay, x-ray, gamma ray, ultraviolet at infrared.

Mga electromagnetic wave

Sa pagkakaroon ng source-emitter ng radiation, ang mga electromagnetic wave nito ay kumakalat sa lahat ng direksyon sa bilis ng liwanag. Ang mga alon na ito, tulad ng iba pa, ay may ilang mga katangian. Kabilang dito ang dalas ng oscillation at wavelength. Anumang katawan na ang temperatura ay naiiba sa absolute zero ay may ari-arian na naglalabas ng radiation.

Ang araw ang pangunahing at pinakamakapangyarihang pinagmumulan ng radiation malapit sa ating planeta. Sa turn, ang Earth (atmospera at ibabaw nito) mismo ay naglalabas ng radiation, ngunit sa ibang saklaw. Ang pagmamasid sa mga kondisyon ng temperatura sa planeta sa mahabang panahon ay nagbigay ng hypothesis tungkol sa balanse ng dami ng init na natanggap mula sa Araw at ibinibigay sa outer space.

Solar radiation: parang multo na komposisyon

Ang karamihan (mga 99%) ng solar energy sa spectrum ay nasa hanay ng wavelength mula 0.1 hanggang 4 microns. Ang natitirang 1% ay mas mahaba at mas maiikling ray, kabilang ang mga radio wave at x-ray. Halos kalahati ng nagliliwanag na enerhiya ng araw ay nahuhulog sa spectrum na nakikita natin sa ating mga mata, humigit-kumulang 44% - sa infrared radiation, 9% - sa ultraviolet. Paano natin malalaman kung paano nahahati ang solar radiation? Ang pagkalkula ng pamamahagi nito ay posible salamat sa pananaliksik mula sa mga satellite ng kalawakan.

May mga substance na maaaring pumasok sa isang espesyal na estado at naglalabas ng karagdagang radiation ng ibang wave range. Halimbawa, mayroong isang glow sa mababang temperatura na hindi katangian ng paglabas ng liwanag ng isang naibigay na sangkap. Ang ganitong uri ng radiation, na tinatawag na luminescent, ay hindi nagpapahiram sa sarili nito sa karaniwang mga prinsipyo ng thermal radiation.

Ang kababalaghan ng luminescence ay nangyayari pagkatapos ng pagsipsip ng isang tiyak na halaga ng enerhiya ng sangkap at ang paglipat sa ibang estado (ang tinatawag na excited na estado), na mas mataas sa enerhiya kaysa sa sariling temperatura ng sangkap. Lumilitaw ang luminescence sa panahon ng reverse transition - mula sa isang nasasabik sa isang pamilyar na estado. Sa kalikasan, maaari nating obserbahan ito sa anyo ng night sky glows at aurora.

Ang ating ningning

Ang enerhiya ng sinag ng araw ay halos ang tanging pinagmumulan ng init para sa ating planeta. Ang sarili nitong radiation, na nagmumula sa kalaliman nito hanggang sa ibabaw, ay may intensity na halos 5 libong beses na mas mababa. Kasabay nito, ang nakikitang liwanag - isa sa pinakamahalagang salik ng buhay sa planeta - ay bahagi lamang ng solar radiation.

Ang enerhiya ng mga sinag ng araw ay na-convert sa init ng isang mas maliit na bahagi - sa atmospera, isang mas malaki - sa ibabaw ng Earth. Doon ito ay ginugugol sa pagpainit ng tubig at lupa (itaas na mga layer), na pagkatapos ay nagbibigay ng init sa hangin. Dahil pinainit, ang atmospera at ang ibabaw ng lupa, sa turn, ay naglalabas ng mga infrared ray sa kalawakan, habang lumalamig.

Solar radiation: kahulugan

Ang radiation na dumarating sa ibabaw ng ating planeta nang direkta mula sa solar disk ay karaniwang tinutukoy bilang direktang solar radiation. Ipinakalat ito ng araw sa lahat ng direksyon. Isinasaalang-alang ang malaking distansya mula sa Earth hanggang sa Araw, ang direktang solar radiation sa anumang punto sa ibabaw ng mundo ay maaaring kinakatawan bilang isang sinag ng parallel rays, ang pinagmulan nito ay halos walang hanggan. Ang lugar na matatagpuan patayo sa mga sinag ng sikat ng araw kaya tumatanggap ng pinakamalaking halaga nito.

Ang density ng radiation ng flux (o irradiance) ay isang sukatan ng dami ng insidente ng radiation sa isang partikular na ibabaw. Ito ang dami ng nagliliwanag na enerhiya na bumabagsak sa bawat yunit ng oras bawat yunit ng lugar. Ang halagang ito ay sinusukat - pag-iilaw ng enerhiya - sa W / m 2. Ang ating Daigdig, tulad ng alam ng lahat, ay umiikot sa Araw sa isang ellipsoidal orbit. Ang araw ay nasa isa sa mga foci ng ellipse na ito. Samakatuwid, bawat taon sa isang tiyak na oras (sa simula ng Enero) ang Earth ay sumasakop sa isang posisyon na pinakamalapit sa Araw at sa isa pa (sa simula ng Hulyo) - pinakamalayo mula dito. Sa kasong ito, ang magnitude ng pag-iilaw ng enerhiya ay nag-iiba sa kabaligtaran na proporsyon na may paggalang sa parisukat ng distansya sa luminary.

Saan napupunta ang solar radiation na umaabot sa Earth? Ang mga uri nito ay tinutukoy ng maraming mga kadahilanan. Depende sa heograpikal na latitude, halumigmig, cloudiness, ang bahagi nito ay nawala sa atmospera, ang bahagi ay hinihigop, ngunit karamihan ay umaabot pa rin sa ibabaw ng planeta. Sa kasong ito, ang isang maliit na halaga ay makikita, at ang pangunahing isa ay hinihigop ng ibabaw ng lupa, sa ilalim ng impluwensya kung saan ito ay pinainit. Ang nakakalat na solar radiation ay bahagyang bumabagsak din sa ibabaw ng mundo, bahagyang nasisipsip nito at bahagyang nasasalamin. Ang natitirang bahagi nito ay napupunta sa outer space.

Paano ang pamamahagi

Ang solar radiation ba ay homogenous? Ang mga uri nito pagkatapos ng lahat ng "pagkalugi" sa kapaligiran ay maaaring magkakaiba sa kanilang parang multo na komposisyon. Pagkatapos ng lahat, ang mga sinag na may iba't ibang haba ay nakakalat at hinihigop nang iba. Sa karaniwan, humigit-kumulang 23% ng paunang halaga nito ay hinihigop ng atmospera. Humigit-kumulang 26% ng kabuuang pagkilos ng bagay ay na-convert sa nagkakalat na radiation, 2/3 nito pagkatapos ay bumagsak sa Earth. Sa esensya, ito ay ibang uri ng radiation, naiiba sa orihinal. Ang nakakalat na radiation ay ipinadala sa Earth hindi sa pamamagitan ng disk ng Araw, ngunit sa pamamagitan ng vault ng langit. Mayroon itong ibang spectral na komposisyon.

Sumisipsip ng radiation pangunahin ang ozone - ang nakikitang spectrum, at ultraviolet rays. Ang infrared radiation ay hinihigop ng carbon dioxide (carbon dioxide), na, sa pamamagitan ng paraan, ay napakaliit sa atmospera.

Ang pagkalat ng radiation, pagpapahina nito, ay nangyayari para sa anumang wavelength ng spectrum. Sa proseso, ang mga particle nito, na nahuhulog sa ilalim ng electromagnetic na impluwensya, ay muling namamahagi ng enerhiya ng alon ng insidente sa lahat ng direksyon. Iyon ay, ang mga particle ay nagsisilbing point source ng enerhiya.

Liwanag ng araw

Dahil sa pagkalat, ang liwanag na nagmumula sa araw ay nagbabago ng kulay kapag dumadaan sa mga layer ng atmospera. Ang praktikal na halaga ng scattering ay sa paglikha ng liwanag ng araw. Kung ang Earth ay walang atmospera, ang pag-iilaw ay iiral lamang sa mga lugar kung saan ang direkta o sinasalamin na sinag ng araw ay tumama sa ibabaw. Ibig sabihin, ang kapaligiran ang pinagmumulan ng pag-iilaw sa araw. Salamat dito, ito ay magaan kapwa sa mga lugar na hindi naa-access sa direktang mga sinag, at kapag ang araw ay nakatago sa likod ng mga ulap. Nagkakalat na nagbibigay kulay sa hangin - nakikita natin ang asul na langit.

Ano pa ang nakakaimpluwensya sa solar radiation? Ang turbidity factor ay hindi rin dapat bawasan. Pagkatapos ng lahat, ang pagpapahina ng radiation ay nangyayari sa dalawang paraan - ang kapaligiran mismo at singaw ng tubig, pati na rin ang iba't ibang mga impurities. Ang antas ng alikabok ay tumataas sa tag-araw (tulad ng nilalaman ng singaw ng tubig sa kapaligiran).

Kabuuang radiation

Ito ay tumutukoy sa kabuuang dami ng radiation na bumabagsak sa ibabaw ng mundo, parehong direkta at nagkakalat. Bumababa ang kabuuang solar radiation sa maulap na panahon.

Para sa kadahilanang ito, sa tag-araw, ang kabuuang radiation ay nasa average na mas mataas bago ang tanghali kaysa pagkatapos nito. At sa unang kalahati ng taon - higit pa kaysa sa pangalawa.

Ano ang nangyayari sa kabuuang radiation sa ibabaw ng mundo? Pagdating doon, ito ay kadalasang hinihigop ng itaas na layer ng lupa o tubig at nagiging init, bahagi nito ay makikita. Ang antas ng pagmuni-muni ay nakasalalay sa likas na katangian ng ibabaw ng mundo. Ang tagapagpahiwatig na nagpapahayag ng porsyento ng sinasalamin na solar radiation sa kabuuang halaga nito na bumabagsak sa ibabaw ay tinatawag na surface albedo.

Ang konsepto ng self-radiation ng ibabaw ng mundo ay nauunawaan bilang long-wave radiation na ibinubuga ng mga halaman, snow cover, upper layers ng tubig at lupa. Ang balanse ng radiation ng isang ibabaw ay ang pagkakaiba sa pagitan ng dami nito na hinihigop at ibinubuga.

Mabisang Radiation

Ito ay pinatunayan na ang counter radiation ay halos palaging mas mababa kaysa sa terrestrial isa. Dahil dito, ang ibabaw ng lupa ay nagdadala ng pagkawala ng init. Ang pagkakaiba sa pagitan ng intrinsic radiation ng ibabaw at ng atmospheric radiation ay tinatawag na epektibong radiation. Ito ay talagang isang netong pagkawala ng enerhiya at, bilang isang resulta, init sa gabi.

Umiiral din ito sa araw. Ngunit sa araw na ito ay bahagyang nabayaran o kahit na hinarangan ng hinihigop na radiation. Samakatuwid, ang ibabaw ng lupa ay mas mainit sa araw kaysa sa gabi.

Sa heograpikal na pamamahagi ng radiation

Ang solar radiation sa Earth ay hindi pantay na ipinamamahagi sa buong taon. Ang pamamahagi nito ay may zonal na karakter, at ang mga isoline (pagkonekta ng mga punto ng pantay na halaga) ng radiation flux ay hindi magkapareho sa mga latitudinal na bilog. Ang pagkakaibang ito ay sanhi ng iba't ibang antas ng cloudiness at transparency ng atmospera sa iba't ibang rehiyon ng globo.

Ang kabuuang solar radiation sa taon ay may pinakamalaking halaga sa mga subtropikal na disyerto na may mababang ulap na kapaligiran. Ito ay mas mababa sa mga rehiyon ng kagubatan ng equatorial belt. Ang dahilan nito ay ang pagtaas ng cloudiness. Ang tagapagpahiwatig na ito ay bumababa patungo sa parehong mga poste. Ngunit sa rehiyon ng mga pole ito ay tumataas muli - sa hilagang hemisphere ay mas mababa, sa rehiyon ng maniyebe at bahagyang maulap na Antarctica - higit pa. Sa itaas ng ibabaw ng mga karagatan, sa karaniwan, ang solar radiation ay mas mababa kaysa sa ibabaw ng mga kontinente.

Halos saanman sa Earth, ang ibabaw ay may positibong balanse ng radiation, iyon ay, sa parehong oras, ang pag-agos ng radiation ay mas malaki kaysa sa epektibong radiation. Ang mga eksepsiyon ay ang mga rehiyon ng Antarctica at Greenland kasama ang kanilang mga talampas na yelo.

Nahaharap ba tayo sa global warming?

Ngunit ang nasa itaas ay hindi nangangahulugan ng taunang pag-init ng ibabaw ng daigdig. Ang labis na hinihigop na radiation ay binabayaran ng pagtagas ng init mula sa ibabaw patungo sa atmospera, na nangyayari kapag nagbabago ang yugto ng tubig (pagsingaw, paghalay sa anyo ng mga ulap).

Kaya, walang radiation equilibrium tulad nito sa ibabaw ng Earth. Ngunit mayroong isang thermal equilibrium - ang pag-agos at pagkawala ng init ay balanse sa iba't ibang paraan, kabilang ang radiation.

Pamamahagi ng balanse sa card

Sa parehong mga latitude ng globo, ang balanse ng radiation ay mas malaki sa ibabaw ng karagatan kaysa sa ibabaw ng lupa. Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang layer na sumisipsip ng radiation sa mga karagatan ay mas makapal, habang kasabay nito, ang epektibong radiation doon ay mas mababa dahil sa lamig ng ibabaw ng dagat kumpara sa lupa.

Ang mga makabuluhang pagbabagu-bago sa amplitude ng pamamahagi nito ay sinusunod sa mga disyerto. Ang balanse ay mas mababa doon dahil sa mataas na epektibong radiation sa tuyong hangin at mababang takip ng ulap. Sa mas mababang lawak, ito ay ibinababa sa mga lugar na may klimang tag-ulan. Sa mainit-init na panahon, ang cloudiness doon ay tumaas, at ang absorbed solar radiation ay mas mababa kaysa sa iba pang mga rehiyon ng parehong latitude.

Siyempre, ang pangunahing kadahilanan kung saan nakasalalay ang average na taunang solar radiation ay ang latitude ng isang partikular na lugar. Itala ang "mga bahagi" ng ultraviolet na pumupunta sa mga bansang malapit sa ekwador. Ito ang Northeast Africa, ang silangang baybayin nito, ang Arabian Peninsula, ang hilaga at kanluran ng Australia, bahagi ng mga isla ng Indonesia, ang kanlurang baybayin ng South America.

Sa Europa, Turkey, timog ng Espanya, Sicily, Sardinia, mga isla ng Greece, baybayin ng France (timog na bahagi), pati na rin ang bahagi ng mga rehiyon ng Italya, Cyprus at Crete ay kumukuha ng pinakamalaking dosis ng parehong liwanag at radiation.

Paano naman tayo?

Ang kabuuang radiation ng solar sa Russia ay ibinahagi, sa unang tingin, nang hindi inaasahan. Sa teritoryo ng ating bansa, kakaiba, hindi ang mga resort sa Black Sea ang may hawak ng palad. Ang pinakamalaking dosis ng solar radiation ay nahuhulog sa mga teritoryo na karatig ng Tsina at Severnaya Zemlya. Sa pangkalahatan, ang solar radiation sa Russia ay hindi partikular na matindi, na ganap na ipinaliwanag ng aming hilagang heograpikal na posisyon. Ang pinakamababang dami ng sikat ng araw ay napupunta sa hilagang-kanlurang rehiyon - St. Petersburg, kasama ang mga nakapalibot na lugar.

Ang solar radiation sa Russia ay mas mababa sa Ukraine. Doon, ang pinakamaraming ultraviolet radiation ay napupunta sa Crimea at mga teritoryo sa kabila ng Danube, sa pangalawang lugar ay ang mga Carpathians kasama ang timog na mga rehiyon ng Ukraine.

Ang kabuuang (parehong direkta at nakakalat) na solar radiation na bumabagsak sa isang pahalang na ibabaw ay ibinibigay ng mga buwan sa mga espesyal na idinisenyong talahanayan para sa iba't ibang mga teritoryo at sinusukat sa MJ / m 2. Halimbawa, ang solar radiation sa Moscow ay mula 31-58 sa mga buwan ng taglamig hanggang 568-615 sa tag-araw.

Tungkol sa solar insolation

Ang insolation, o ang dami ng kapaki-pakinabang na radyasyon na bumabagsak sa ibabaw na pinaliwanagan ng araw, ay lubhang nag-iiba sa iba't ibang heyograpikong lokasyon. Ang taunang insolation ay kinakalkula bawat metro kuwadrado sa megawatts. Halimbawa, sa Moscow ang halagang ito ay 1.01, sa Arkhangelsk - 0.85, sa Astrakhan - 1.38 MW.

Kapag tinutukoy ito, kinakailangang isaalang-alang ang mga kadahilanan tulad ng oras ng taon (sa taglamig, ang pag-iilaw at longitude ng araw ay mas mababa), ang likas na katangian ng lupain (maaaring harangan ng mga bundok ang araw), mga kondisyon ng panahon na katangian ng ang lugar - hamog na ulap, madalas na pag-ulan at maulap. Ang light-receiving plane ay maaaring i-orient nang patayo, pahalang o pahilig. Ang halaga ng insolation, pati na rin ang pamamahagi ng solar radiation sa Russia, ay isang data na nakapangkat sa isang talahanayan ayon sa lungsod at rehiyon, na nagpapahiwatig ng heograpikal na latitude.