Celotno sončno sevanje. Sončno sevanje: vrste

Svetla svetloba nas ogreva z vročimi žarki in nas naredi razmišljati o pomenu sevanja v našem življenju, njegovih koristih in škodah. Kaj je sončno sevanje? Lekcija šolske fizike nam omogoča, da se začnemo spoznavati s konceptom elektromagnetnega sevanja na splošno. Ta izraz se nanaša na drugo obliko snovi, ki se razlikuje od snovi. To vključuje vidno svetlobo, spektra pa ne zaznava oči. To so rentgenski žarki, gama žarki, ultravijolični in infrardeči žarki.

Elektromagnetni valovi

Ob prisotnosti vira sevanja oddajnika elektromagnetna valovanja širjenje v vse smeri hitrost svetlobe. Ti valovi imajo, tako kot vsi drugi, določene značilnosti. Ti vključujejo frekvenco vibracij in valovno dolžino. Lastnost za oddajanje sevanja ima katerokoli telo, katerega temperatura se razlikuje od absolutne ničle.

Sonce je glavni in najmočnejši vir sevanja v bližini našega planeta. Po drugi strani pa Zemlja (njeno ozračje in površina) sama oddaja sevanje, vendar v drugačnem obsegu. Opazovanje temperaturnih razmer na planetu za daljša časovna obdobja je povzročilo hipotezo o ravnovesju količine toplote, ki jo je prejelo od sonca in oddajalo v vesolje.

Sončno sevanje: Spektralna sestava

Absolutna večina (okoli 99%) sončne energije v spektru je v območju valovnih dolžin od 0,1 do 4 mikronov. Preostali 1% so žarki večje in manjše dolžine, vključno z radijskimi valovi in rentgenske žarke Približno polovica sevalne energije sonca pade na ta spekter, ki ga zaznavamo s pogledom, približno 44% - na infrardeče sevanje, 9% - na ultravijolično. Kako vemo, kako je sončno sevanje deljeno? Izračun njegove porazdelitve je mogoč zaradi raziskav vesoljskih satelitov.

Obstajajo snovi, ki lahko pridejo v posebno stanje in oddajajo dodatno sevanje drugega območja valovnih dolžin. Na primer, pri nizkih temperaturah obstaja sijaj, ki ni značilen za emisijo svetlobe s to snovjo. Ta vrsta sevanja, imenovana luminiscenčna, ni primerna običajnim načelom toplotnega sevanja.

Pojav luminescence se pojavi po absorpciji s snovjo določene količine energije in prehodu v drugo stanje (tako imenovano vzbujeno), ki je energijsko višje kot pri lastni temperaturi snovi. Luminescenca se pojavi na povratnem prehodu - iz vzburjenega v običajno stanje. V naravi jo lahko opazujemo v obliki nočnega sijaja neba in aurore.

Naša svetloba

Energija sončnih žarkov je skoraj edini vir toplote za naš planet. Intrinzično sevanje, ki prihaja iz njegovih globin na površino, je intenzivnost približno 5 tisoč krat manjša. Hkrati je vidna svetloba - eden najpomembnejših dejavnikov življenja na planetu - le del sončnega sevanja.

Energija sončnih žarkov prehaja v toploto v manjšem delu - v ozračju, več - na površini Zemlje. Tam se porabi za ogrevanje vode in tal (zgornje plasti), ki nato oddajajo toploto zraku. Vzdušje in zemeljska površina se v segrevanju sproščata v vesolje, medtem ko se hladita.

Sončno sevanje: Definicija

Sevanje, ki gre na površino našega planeta neposredno iz sončnega diska, se običajno imenuje neposredno sončno sevanje. Sonce ga razširi v vse smeri. Glede na ogromno razdaljo od Zemlje do Sonca lahko neposredno sončno sevanje na kateri koli točki Zemljine površine predstavimo kot žarek vzporednih žarkov, katerega vir je praktično v neskončnosti. Območje, ki je pravokotno na sončne žarke, tako dobi največjo količino.

Gostota toka sevanja (ali energetska osvetlitev) je merilo njegove količine, ki pada na določeno površino. To je količina sevalne energije, ki pade v časovno enoto na enoto površine. Ta vrednost se meri - energetska osvetlitev - v W / m ² . Naša Zemlja, kot vsi vemo, kroži okoli Sonca v elipsoidni orbiti. Sonce je v enem od žarkov te elipse. Zato vsako leto v določenem času (v začetku januarja) Zemlja zavzema položaj, ki je najbližji Soncu in drugemu (v začetku julija) - najbolj oddaljenemu od njega. V tem primeru se velikost energetske osvetljenosti spreminja v obratnem sorazmerju s kvadratom razdalje do zvezde.

Kje sončno sevanje doseže na Zemlji? Njegove vrste določajo številni dejavniki. Odvisno od geografske širine, vlažnosti, oblačnosti, del je razpršen v ozračju, del se absorbira, vendar večina še vedno doseže površino planeta. V tem primeru se odbije majhna količina, glavna pa absorbira zemeljska površina, pod njo pa se ogreje. Razpršeno sončno sevanje, ki je delno padlo tudi na zemeljsko površino, se delno absorbira in delno odbija. Preostali del gre v vesolje.

Kako je distribucija

Ali je sončno sevanje enotno? Njene vrste po vseh "izgubah" v ozračju se lahko razlikujejo po spektralni sestavi. Navsezadnje so žarki različnih dolžin razpršeni in absorbirani na različne načine. V povprečju atmosfera absorbira približno 23% prvotne količine. Približno 26% celotnega toka se pretvori v razpršeno sevanje, od tega 2/3, nato pa vstopi v Zemljo. V bistvu je to drugačna vrsta sevanja, drugačna od prvotne. Razpršeno sevanje je poslano na Zemljo ne z diskom Sonca, temveč z nebesnim svodom. Ima drugačno spektralno sestavo.

Sevanje absorbira predvsem ozon - vidni spekter in ultravijolične žarke. Infrardeče sevanje absorbira ogljikov dioksid (ogljikov dioksid), ki je mimogrede zelo malo v ozračju.

Razpršitev sevanja, ki jo oslabi, se pojavi za vsako valovno dolžino spektra. Pri procesu delcev, ki spadajo pod elektromagnetni vpliv, prerazporedimo energijo vpadnega vala v vse smeri. To pomeni, da so delci točkovni viri energije.

Dnevna svetloba

Zaradi razprševanja svetloba, ki prihaja iz sonca, spremeni barvo, ko prehajajo ozračja. Praktični pomen sipanja je v ustvarjanju dnevne svetlobe. Če bi Zemljo prikrajšali za atmosfero, bi osvetlitev obstajala samo na mestih, kjer se sončni žarki neposredno odbijajo ali odbijajo od površinskih žarkov. To pomeni, da je atmosfera - vir svetlobe popoldan. Zahvaljujoč temu je svetloba in na mestih, ki niso dostopna neposrednim žarkom, in potem, ko se sonce skriva za oblaki. Razpršenost daje barvo zraka - vidimo nebo modro.

Kaj je še vedno odvisno od sončnega sevanja? Ne spreglejte faktorja motnosti. Konec koncev se dušenje sevanja pojavi na dva načina - ozračje in vodna para ter različne nečistoče. Poleti narašča raven prahu (kot tudi vsebnost vodne pare v ozračju).

Celotno sevanje

To pomeni skupno količino sevanja, ki pada na zemeljsko površino, tako neposredno kot razpršeno. Celotno sončno sevanje zmanjšuje ob oblačnem vremenu.

Zato je celotno sevanje poleti v povprečju večje pred poldnevom kot po njem. In v prvi polovici leta - več kot v drugi.

Kaj se zgodi s celotnim sevanjem na zemeljski površini? Ko je tam, ga večinoma absorbira zgornja plast zemlje ali vode in se spremeni v toploto, del pa se odraža. Stopnja refleksije je odvisna od narave zemeljske površine. Indikator, ki izraža odstotek odsevnega sončnega sevanja do njegove celotne količine, ki pada na površino, se imenuje površinski albedo.

Izraz samo-sevanje zemeljske površine se razume kot dolgo valovno sevanje, ki ga oddaja vegetacija, snežni pokrov, zgornje plasti vode in tal. Sevalna bilanca površine se nanaša na razliko med absorbirano količino in oddajo.

Učinkovito sevanje

Dokazano je, da je nasprotno sevanje skoraj vedno manjše od zemeljskega. Zaradi tega površina zemlje povzroča toplotne izgube. Razlika med vrednostmi notranjega sevanja površine in atmosfere se imenuje učinkovito sevanje. To je dejansko čista izguba energije in posledično toplota ponoči.

Obstaja to podnevi. Toda čez dan je delno kompenzirana ali celo blokirana zaradi absorbiranega sevanja. Zato je površina Zemlje toplejša kot ponoči.

O geografski porazdelitvi sevanja

Sončno sevanje na Zemlji skozi celo leto je neenakomerno porazdeljeno. Njegova porazdelitev je v conski naravi in ​​izolinije (povezovalne točke enakih vrednosti) sevanja sevanja niso povsem enake širinskim krogom. To razliko povzročajo različne stopnje oblačnosti in preglednosti atmosfere v različnih delih sveta.

Največja vrednost skupnega sončnega sevanja med letom je v subtropskih puščavah z motnim ozračjem. Veliko manj je v gozdnih predelih ekvatorialnega pasu. Razlog za to - povečana oblačnost. Za oba pola se ta indikator zmanjša. V regiji polov pa se na novo povečuje - na severni polobli manj, v regiji zasnežene in oblačne Antarktike - več. Nad površino oceanov je povprečno sončno sevanje manj kot nad celinami.

Skoraj povsod na Zemlji ima površina pozitivno sevalno ravnotežje, kar pomeni, da je pritok sevanja večji od učinkovitega sevanja. Izjeme so regije Antarktike in Grenlandije s svojimi ledenimi platoji.

Ali nas ogroža globalno segrevanje?

Vendar zgoraj navedeno ne pomeni letnega segrevanja zemeljske površine. Presežek absorbiranega sevanja se kompenzira s puščanjem toplote s površine v ozračje, ki se pojavi, ko se vodna faza spremeni (izhlapevanje, kondenzacija v oblak).

Tako ravnotežje sevanja kot takega ne obstaja na površini Zemlje. Vendar pa obstaja toplotno ravnovesje - dobava in izguba toplote sta uravnoteženi na različne načine, vključno z sevanjem.

Porazdelitev bilance s kartico

Na istih zemljepisnih širinah sveta je ravnotežje sevanja večje na površini oceana kot na kopnem. To je mogoče razložiti z dejstvom, da je plast, ki absorbira sevanje v oceanih, debelejša, hkrati pa je zaradi hladne površine morja v primerjavi z zemljo tam manj učinkovito sevanje.

Pomembna nihanja v amplitudi njene porazdelitve so opažena v puščavah. Ravnotežje je nižje zaradi visokega sevanja v suhem zraku in nizkih oblakih. V manjši meri se zmanjša na območjih monsunskega podnebja. V topli sezoni se tam povečuje oblačnost, absorbirano sončno sevanje pa je manj kot na drugih območjih iste zemljepisne širine.

Seveda je glavni dejavnik, od katerega je odvisno povprečno letno sončno sevanje, širina ene ali druge regije. Posnemite "dele" ultravijoličnega zraka v države, ki se nahajajo v bližini ekvatorja. To je severovzhodna Afrika, njena vzhodna obala, Arabski polotok, severno in zahodno od Avstralije, del otokov Indonezije, zahodni del obale Južne Amerike.

V Evropi Turčija, jug Španije, Sicilija, Sardinija, otoki Grčije, francoska obala (južni del), pa tudi deli Italije, Cipra in Krete, vzamejo največjo dozo svetlobe in sevanja.

Kaj pa mi?

Celotno sončno sevanje v Rusiji je na prvi pogled porazdeljeno nepričakovano. Na ozemlju naše države, nenavadno dovolj, ne na vseh območjih Črnega morja držite dlani. Najvišji odmerki sončnega sevanja padajo na ozemlje, ki meji na Kitajsko in Severnaya Zemlya. Na splošno se sončno sevanje v Rusiji ne razlikuje po intenzivnosti, kar je v celoti pojasnjeno z našo severno geografsko lego. Najmanjša količina sončne svetlobe gre v severozahodno regijo - Sankt Peterburg, skupaj z okoliškimi območji.

Sončno sevanje v Rusiji je slabše od Ukrajine. Tam, najbolj ultravijolični gre za Krim in ozemlja zunaj Donave, na drugem mestu so Karpati z južnimi regijami Ukrajine.

Celotno (neposredno in razpršeno) sončno sevanje, ki pada na vodoravno površino, je mesečno podano za vsako posebej v posebej izdelanih mizah za različna ozemlja in se meri v MJ / m ² . Na primer, sončno sevanje v Moskvi ima kazalnike od 31-58 v zimskih mesecih do 568-615 poleti.

O sončni insolaciji

Insolacija ali količina koristnega sevanja na površini, ki jo osvetljuje sonce, se močno razlikuje na različnih geografskih točkah. Letna insolacija se izračuna na kvadratni meter v megavatih. Na primer, v Moskvi je ta vrednost 1,01, v Arkhangelsku - 0,85, v Astrahanu - 1,38 MW.

Pri določanju je treba upoštevati dejavnike, kot so letni čas (nižja osvetlitev in zimska dolžina), značilnost terena (gora lahko blokira sonce), tipične vremenske razmere za območje - megla, pogost dež in oblačnost. Ravnina sprejemanja svetlobe je lahko usmerjena navpično, vodoravno ali nagnjeno. Količina insolacije, kot tudi porazdelitev sončnega sevanja v Rusiji, so podatki, razvrščeni v tabelo po mestu in regiji, kar kaže geografsko širino.