Különböző hosszúságúak. Tehát néhányat fény formájában mutatnak be, mások hőt hoznak, mások pedig az emberi szem számára láthatatlan sugarak egész csoportját (rádióhullámok, ultraibolya, röntgensugarak).
A rövid hatótávolságú rádióhullámok és a látható fény terjed a legjobban a Föld légkörén. a röntgensugarakat pedig a levegőburok nyeli el. A határon a napsugárzás intenzitása állandó és 1,35 kW/m2.
A Nap az egyetlen hő a bolygón. A szórt és a közvetlen sugárzás a napsugárzás fő típusai. A légkör meglévő rétegein áthaladó sugarak kis mértékben felmelegítik azokat. Közvetlennek nevezzük a Föld felszínét érő napsugárzást, amely nem szóródik és nem nyelődik el a légburokban. Ennek a sugárzásnak a intenzitása a területen a terepviszonyoktól függ: a földi egyenlítőtől a sarkok felé az áramlás csökken, az intenzitás csökken, különösen a felhőzet növekedésével és a légkör átlátszóságának csökkenésével.
Tekintettel arra, hogy a levegő apró porszemcséket tartalmaz, vízcseppek, sórészecskék, kristályok, a csillagból érkező egyedi sugarak, amelyek ezekkel az akadályokkal találkoznak, szétszóródnak. Ezt a napsugárzást szórtnak nevezzük. Az elnyelt sugarak teljes fluxusának körülbelül 25%-a válik belé. Felhőtlen napon a szórt sugárzás 0,07 kW/m2, felhős, borult időben - 0,5 kW/m2. A napforduló magasságának csökkenésével, a felhőzet növekedésével és a légköri átlátszóság csökkenésével ennek a sugárzásnak az aránya nő. A vizsgálatok azt mutatják, hogy az alacsony szélességi körökön a szórt sugárzás aránya lényegesen alacsonyabb, mint a közepes és magas szélességi körökön. A környező természetes fényt felhős napon teljes egészében ezek a sugarak biztosítják.
A teljes napsugárzás a Földet érő összes diffúz és közvetlen sugárzásból tevődik össze. Mennyisége különböző tényezőktől függ, többek között a nap hosszától, a sugarak beesési szögének átlátszóságától és a légkör felhőzetétől. Szóval, be trópusi szélességi körök a teljes sugárzás éves mutatói körülbelül 200 kcal / cm2, a poláris zónában - körülbelül 50 kcal / cm2.
Kis mennyiségű napsugárzást a szennyeződések és a légköri gázok molekulái nyelnek el. Ebben az esetben a Földre eső sugárzást részben elnyeli a bolygó felszíne, részben pedig visszaverődik a légkörbe.
Van egy mennyiség, amely a visszavert sugárzás és a Föld felszínén beeső sugárzás arányát jellemzi – az albedó. Ezt a mutatót százalékban fejezik ki. Meg kell jegyezni, hogy az albedóérték meglehetősen széles tartományt fed le, és a területtől függ. Tehát a sztyepp és az erdő esetében ez az érték körülbelül 13%, friss hótakarón pedig 90% -ra nő. A vízfelszín albedója jelentős mértékben függ a sugarak beesési szögétől. Közvetlen napsugárzással és nagy magasságban Amikor a nap áll, ennek a mutatónak az értéke körülbelül 3-4%, alacsony állásnál közel 100%. Szórt sugárzás esetén az albedó körülbelül 8-10%. Ebben az esetben gyakorlatilag nincs függés a napforduló magasságától.
Mint tudják, a Nap fénye az élet forrása a Földön, közvetlen hatással van az emberi testre, a termikus állapotra, az anyagcsere folyamatokra, a rendszerek és szervek funkcionális tevékenységére stb.
A felszínt érő ultraibolya sugárzás intenzitása a napforduló magasságától is függ. Amikor a Nap magassága 25%-nál kisebb, a biológiailag legaktívabb UV-sugárzás nem éri el a Földet.
2. ELŐADÁS.
NAPSUGÁRZÁS.
Terv:
1. A napsugárzás jelentősége a földi élet szempontjából.
2. A napsugárzás fajtái.
3. A napsugárzás spektrális összetétele.
4. Sugárzás abszorpciója és diszperziója.
5.PAR (fotoszintetikusan aktív sugárzás).
6. Sugárzási egyensúly.
1. A Földön minden élőlény (növények, állatok és emberek) fő energiaforrása a Nap energiája.
A Nap egy 695 300 km sugarú gázgömb. A Nap sugara 109-szer nagyobb, mint a Föld sugara (egyenlítői 6378,2 km, sarki 6356,8 km). A Nap elsősorban hidrogénből (64%) és héliumból (32%) áll. A többi csak tömegének 4%-át teszi ki.
A napenergia a bioszféra létezésének fő feltétele és az egyik fő klímaalkotó tényező. A Nap energiájának köszönhetően a légtömegek folyamatosan mozognak a légkörben, ami biztosítja a légkör gázösszetételének állandóságát. A napsugárzás hatására hatalmas mennyiségű víz párolog el a tározók felszínéről, a talajról és a növényekről. A szél által az óceánokból és a tengerekből a kontinensekre szállított vízgőz a szárazföldi csapadék fő forrása.
A napenergia nélkülözhetetlen feltétele a zöld növények létezésének, amelyek a napenergiát a fotoszintézis során nagy energiájú szerves anyagokká alakítják.
A növények növekedése és fejlődése a napenergia asszimilációjának és feldolgozásának folyamata, ezért mezőgazdasági termelés csak akkor lehetséges, ha a napenergia eléri a Föld felszínét. Egy orosz tudós ezt írta: „Adj a legjobb szakácsnak annyi friss levegőt, napfényt és egy egész folyót, amennyit csak akar.” tiszta víz, kérje meg, hogy mindebből készítsen cukrot, keményítőt, zsírokat és gabonát, és azt fogja hinni, hogy kinevet. De ami az ember számára teljesen fantasztikusnak tűnik, az akadálytalanul megtörténik a növények zöld leveleiben a Nap energiája hatására.” Becslések szerint 1 négyzetméter. Egy méter levél óránként egy gramm cukrot termel. Tekintettel arra, hogy a Földet egy összefüggő légköri burok veszi körül, a napsugarak, mielőtt elérnék a Föld felszínét, a légkör teljes vastagságán áthaladnak, ami részben visszaveri, részben szétszórja, azaz megváltozik. a föld felszínére érkező napfény mennyisége és minősége. Az élő szervezetek érzékenyen reagálnak a napsugárzás által keltett megvilágítás intenzitásának változásaira. A fényintenzitásra adott eltérő reakciók miatt a növényzet minden formája fénykedvelőre és árnyéktűrőre oszlik. A növények elégtelen megvilágítása például a gabonanövények szalmaszövetének gyenge differenciálódását okozza. Ennek eredményeként a szövetek szilárdsága és rugalmassága csökken, ami gyakran a termés megrepedéséhez vezet. Sűrű kukoricanövényekben az alacsony napsugárzás miatt gyengül a csutkaképződés a növényeken.
Napsugárzásérinti kémiai összetétel mezőgazdasági termékek. Például a répa és a gyümölcs cukortartalma, a búzaszemek fehérjetartalma közvetlenül függ a napsütéses napok számától. A napraforgó- és lenmagban lévő olaj mennyisége is nő a napsugárzás növekedésével.
A növények föld feletti részeinek megvilágítása jelentősen befolyásolja a tápanyagok gyökerek általi felszívódását. Gyenge fényviszonyok között az asszimilátumok átjutása a gyökerekhez lelassul, ennek következtében a növényi sejtekben lezajló bioszintetikus folyamatok gátolódnak.
A megvilágítás hatással van a növénybetegségek megjelenésére, terjedésére és fejlődésére is. A fertőzési periódus két fázisból áll, amelyek eltérőek a fényfaktorral szembeni reakciójukban. Az első közülük - a spórák tényleges csírázása és a fertőző elv behatolása az érintett kultúra szöveteibe - a legtöbb esetben nem függ a fény jelenlététől és intenzitásától. A második - a spórák csírázása után - fokozott megvilágítás mellett a legaktívabb.
A fény pozitív hatása befolyásolja a kórokozó fejlődési ütemét is a gazdanövényben. Ez különösen a rozsdagombáknál nyilvánvaló. Minél több a fény, annál rövidebb a lappangási idő a búza lineáris rozsdájának, az árpa sárgarozsdájának, a len és a bab rozsdájának stb. Erős fényviszonyok mellett ebben a kórokozóban nő a termékenység
Egyes betegségek a legaktívabbak az elégtelen megvilágítás mellett, ami a növények gyengülését és a betegségekkel szembeni ellenállásuk csökkenését okozza (különböző típusú rothadás kórokozói, különösen a zöldségnövények).
A fény időtartama és a növények. A napsugárzás ritmusa (a nap világos és sötét részeinek váltakozása) a legstabilabb környezeti tényező, amely évről évre ismétlődik. Sok éves kutatás eredményeként a fiziológusok megállapították, hogy a növények generatív fejlődésbe való átmenete a nappal és az éjszaka hosszának egy bizonyos arányától függ. Ebből a szempontból a növényeket fotoperiodikus reakciójuk szerint csoportokba sorolhatjuk: rövid nap amelyek fejlődése késik, ha a nap hossza meghaladja a 10 órát. A rövid nap elősegíti a virágzást, míg a hosszú nap megakadályozza ezt. Ilyen termények közé tartozik a szójabab, rizs, köles, cirok, kukorica stb.;
hosszú nap 12-13 óráig, fejlődésükhöz hosszan tartó világításra van szükség. Fejlődésük felgyorsul, ha a nappalok hossza körülbelül 20 óra, ilyen növények a rozs, zab, búza, len, borsó, spenót, lóhere stb.
naphossz semleges, melynek fejlődése nem függ a nap hosszától, például paradicsom, hajdina, hüvelyesek, rebarbara.
Megállapítást nyert, hogy a növények virágzásának megkezdéséhez egy bizonyos spektrális összetétel túlsúlya szükséges a sugárzási fluxusban. A rövidnapos növények gyorsabban fejlődnek, ha a maximális sugárzás a kék-lila sugarakra esik, a hosszú napos növények pedig a pirosra. A nappali órák időtartama (csillagászati naphossz) függ az évszaktól és földrajzi szélesség. Az Egyenlítőn a nap hossza egész évben 12 óra ± 30 perc. Ahogy a tavaszi napéjegyenlőség (21.03) után az Egyenlítőtől a sarkok felé haladunk, a nap hossza észak felé növekszik, dél felé csökken. Az őszi napéjegyenlőség (szeptember 23.) után a nappalok hosszának eloszlása megfordul. Az északi féltekén június 22-e a leghosszabb nap, melynek időtartama a sarkkörtől északra 24 óra, az északi féltekén a legrövidebb nap december 22., az északi sarkkörön túl pedig a téli hónapokban nem kel fel a Nap. egyáltalán a horizont felett. A középső szélességeken, például Moszkvában, a nap hossza egész évben 7 és 17,5 óra között változik.
2. A napsugárzás fajtái.
A napsugárzás három összetevőből áll: közvetlen napsugárzás, diffúz és teljes.
KÖZVETLEN NAPSUGÁRZÁSS – a Napból a légkörbe, majd a földfelszínre érkező sugárzás párhuzamos sugárnyaláb formájában. Intenzitását kalória per cm2-ben mérik percenként. Ez függ a nap magasságától és a légkör állapotától (felhősség, por, vízgőz). A Sztavropol Terület vízszintes felszínén a közvetlen napsugárzás éves mennyisége 65-76 kcal/cm2/perc. Tengerszinten kb magas pozíciót Nap (nyáron, délben) és jó átlátszóság, közvetlen napsugárzás 1,5 kcal/cm2/perc. Ez a spektrum rövid hullámhosszú része. Amikor a közvetlen napsugárzás áramlása áthalad a légkörön, az gyengül az energia gázok, aeroszolok és felhők általi elnyelése (kb. 15%) és disszipációja (kb. 25%) miatt.
A vízszintes felületre eső közvetlen napsugárzás áramlását besugárzásnak nevezzük S= S bűn ho– a közvetlen napsugárzás függőleges összetevője.
S – a gerendára merőleges felület által kapott hőmennyiség ,
ho – a Nap magassága, vagyis a vízszintes felületű napsugár által bezárt szög .
A légkör határán a napsugárzás intenzitása azÍgy= 1,98 kcal/cm2/perc. – az 1958-as nemzetközi egyezmény szerint És ezt szoláris állandónak hívják. Így nézne ki a felszín, ha a légkör teljesen átlátszó lenne.
Rizs. 2.1. A napsugár útja a légkörben a Nap különböző magasságaiban
SZÓRTOTT SUGÁRZÁSD – A légkör általi szóródás következtében a napsugárzás egy része visszakerül az űrbe, jelentős része azonban szórt sugárzás formájában érkezik a Földre. Maximális szórt sugárzás + 1 kcal/cm2/min. Megjelölve, hogy mikor tiszta ég, ha magas felhők vannak. Felhős égbolt alatt a szórt sugárzás spektruma hasonló a napéhoz. Ez a spektrum rövid hullámhosszú része. Hullámhossz 0,17-4 mikron.
TELJES SUGÁRZÁSK- vízszintes felületre irányuló diffúz és közvetlen sugárzásból áll. K= S+ D.
A közvetlen és a diffúz sugárzás aránya a teljes sugárzás összetételében a Nap magasságától, a felhőzettől és a légkör szennyezettségétől, valamint a felszín tengerszint feletti magasságától függ. A Nap magasságának növekedésével a szórt sugárzás aránya a felhőtlen égbolton csökken. Minél átlátszóbb a légkör és minél magasabb a Nap, annál kisebb a szórt sugárzás aránya. Folyamatos sűrű felhők esetén a teljes sugárzás teljes mértékben szórt sugárzásból áll. Télen a hótakaró sugárzásának visszaverődése és a légkörben való másodlagos szórása miatt a szórt sugárzás részaránya a teljes sugárzáson belül érezhetően megnő.
A növények által a Naptól kapott fény és hő a teljes napsugárzás eredménye. Ezért a mezőgazdaság számára nagy jelentőséggel bírnak a felszínre jutó sugárzások napi, hónapi, tenyészidőszaki, évenkénti mennyiségére vonatkozó adatok.
Visszavert napsugárzás. Albedo. Az elért teljes sugárzás a Föld felszíne, részben visszaverődik róla, visszavert napsugárzást (RK) hoz létre, amely a földfelszínről a légkörbe irányul. A visszavert sugárzás értéke nagymértékben függ a visszaverő felület tulajdonságaitól és állapotától: színtől, érdességtől, páratartalomtól stb. Bármely felület reflexiós képessége jellemezhető az albedójának (Ak) értékével, amelyen a visszaverő felület arányát értjük. visszavert napsugárzás teljes. Az albedót általában százalékban fejezik ki:
A megfigyelések azt mutatják, hogy a különböző felületek albedója viszonylag szűk határok között (10...30%) változik, a hó és a víz kivételével.
Az Albedo a talaj nedvességétől függ, és ennek növekedése csökken, ami fontos az öntözött mezők termikus rezsimjének megváltoztatása során. Az albedó csökkenése miatt, amikor a talaj nedves, az elnyelt sugárzás növekszik. A különböző felületek albedója jól körülhatárolható napi és éves ingadozással rendelkezik, az albedónak a Nap magasságától való függése miatt. A legalacsonyabb albedóérték a déli órákban, és egész évben - nyáron - figyelhető meg.
A Föld saját sugárzása és a légkörből származó ellensugárzás. Hatékony sugárzás. A Föld felszíne, mint magasabb hőmérsékletű fizikai test abszolút nulla(-273 °C) egy sugárzásforrás, amelyet a Föld saját sugárzásának (E3) neveznek. A légkörbe kerül, és szinte teljesen elnyeli a vízgőz, a vízcseppek és a levegőben lévő szén-dioxid. A Föld sugárzása a felszíni hőmérsékletétől függ.
A kis mennyiségű napsugárzást és a földfelszín által kibocsátott energia szinte teljes egészét elnyelő atmoszféra felmelegszik, majd energiát is bocsát ki. A légköri sugárzás körülbelül 30%-a a világűrbe kerül, körülbelül 70%-a pedig a Föld felszínére érkezik, és ezt ellenlégköri sugárzásnak (Ea) nevezik.
A légkör által kibocsátott energia mennyisége egyenesen arányos a hőmérsékletével, a szén-dioxiddal, az ózonnal és a felhőzetével.
A Föld felszíne ezt az ellensugárzást szinte teljes egészében (90...99%) elnyeli. Így az elnyelt napsugárzás mellett fontos hőforrás a földfelszín számára. A légkörnek a Föld termikus rezsimjére gyakorolt hatását üvegházhatásnak vagy üvegházhatásnak nevezik az üvegházakban és üvegházakban kifejtett üveg hatásával való külső analógia miatt. Az üveg jól átereszti a napsugarakat, felmelegíti a talajt és a növényeket, de blokkolja a felforrósodott talaj és a növények hősugárzását.
A Föld felszínének saját sugárzása és a légkör ellensugárzása közötti különbséget effektív sugárzásnak nevezzük: Eeff.
Eef= E3-EA
Derült és részben felhős éjszakákon az effektív sugárzás sokkal nagyobb, mint a felhős éjszakákon, ezért nagyobb a földfelszín éjszakai lehűlése. Napközben az elnyelt összsugárzás borítja, ennek hatására a felszíni hőmérséklet emelkedik. Ezzel párhuzamosan a hatékony sugárzás is növekszik. A földfelszín a középső szélességi körökben 70...140 W/m2-t veszít az effektív sugárzás hatására, ami megközelítőleg a fele annak a hőmennyiségnek, amit a napsugárzás elnyeléséből kap.
3. A sugárzás spektrális összetétele.
A napnak, mint sugárzási forrásnak számos kibocsátott hulláma van. A hullámhossz szerinti sugárzási energiaáramokat hagyományosan a következőkre osztjuk rövidhullámú (x < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 µm) sugárzás. A napsugárzás spektruma a Föld légkörének határán gyakorlatilag 0,17 és 4 mikron, a földi és légköri sugárzásé pedig 4 és 120 mikron között van. Ezért a szálak napsugárzás(S, D, RK) a rövidhullámú sugárzáshoz, a Föld sugárzása (£3) és a légkör (Ea) pedig a hosszúhullámú sugárzáshoz tartozik.
A napsugárzás spektruma három minőségileg különböző részre osztható: ultraibolya (Y< 0,40 мкм), видимую (0,40 мкм < Y < 0,75 µm) és infravörös (0,76 µm). < Y < 4 µm). A napsugárzási spektrum ultraibolya része előtt a röntgensugárzás, az infravörös részen túl pedig a Nap rádiósugárzása található. A légkör felső határán a spektrum ultraibolya része a napsugárzás energiájának körülbelül 7%-át, a látható sugárzás 46%-át, az infravörös sugárzás 47%-át teszi ki.
A Föld és a légkör által kibocsátott sugárzást ún távoli infravörös sugárzás.
Biológiai hatás különböző típusok a növényeket érő sugárzás változó. Ultraibolya sugárzás lelassítja a növekedési folyamatokat, de felgyorsítja a szaporítószervek kialakulásának szakaszait a növényekben.
Az infravörös sugárzás jelentése, amelyet a növények leveleiből és száraiból aktívan felszív a víz, a termikus hatása, amely jelentősen befolyásolja a növények növekedését és fejlődését.
Távoli infravörös sugárzás csak termikus hatást fejt ki a növényekre. A növények növekedésére és fejlődésére gyakorolt hatása elhanyagolható.
A napspektrum látható része, először is megvilágítást hoz létre. Másodszor, az úgynevezett élettani sugárzás (A, = 0,35...0,75 μm), amelyet a levél pigmentjei elnyelnek, szinte egybeesik a látható sugárzás tartományával (részben rögzíti az ultraibolya sugárzás tartományát). Energiájának fontos szabályozó és energetikai jelentősége van a növények életében. A spektrum ezen részén belül megkülönböztetik a fotoszintetikusan aktív sugárzás tartományát.
4. A sugárzás elnyelése és szétszóródása a légkörben.
Áthaladó a föld légköre, a napsugárzás a légköri gázok és aeroszolok abszorpciója és szórása miatt gyengül. Ugyanakkor a spektrális összetétele is megváltozik. A nap különböző magasságai és a megfigyelési pont földfelszín feletti különböző magasságai esetén a napsugár által megtett út hossza a légkörben nem azonos. A magasság csökkenésével a sugárzás ultraibolya része különösen erősen, a látható rész valamivel kevésbé, az infravörös rész pedig csak kis mértékben.
A sugárzás szétszóródása a légkörben főként a légsűrűség folyamatos ingadozása (fluktuációja) eredményeként következik be a légkör egyes pontjain, amelyet a légköri gázmolekulák bizonyos „csomóinak” (csomóinak) kialakulása és megsemmisülése okoz. A napsugárzást aeroszol részecskék is szórják. A szórási intenzitást a szórási együttható jellemzi.
K= képlet hozzáadása.
A szórás intenzitása függ az egységnyi térfogatra jutó szóródó részecskék számától, méretüktől és jellegüktől, valamint magának a szórt sugárzásnak a hullámhosszától.
Minél rövidebb a hullámhossz, annál erősebben szóródnak a sugarak. Például az ibolya sugarak 14-szer erősebben szóródnak, mint a vörösek, ami megmagyarázza az ég kék színét. Ahogy fentebb megjegyeztük (lásd a 2.2. szakaszt), a közvetlen napsugárzás, amely áthalad a légkörön, részben szórt. Tiszta és száraz levegőben a molekuláris szórási együttható intenzitása megfelel a Rayleigh-törvénynek:
k= c/Y4 ,
ahol C az egységnyi térfogatra jutó gázmolekulák számától függő együttható; X a szórt hullám hossza.
Mivel a vörös fény távoli hullámhossza majdnem kétszerese az ibolya fény hullámhosszának, az előbbit 14-szer kevésbé szórják szét a levegőmolekulák, mint az utóbbiakat. Mivel az ibolya sugarak kezdeti (szórás előtti) energiája kisebb, mint a kékeké és a ciánké, ezért a szórt fényben (szórt napsugárzás) a maximális energia a kék-kék sugárzás felé tolódik el, ami meghatározza az ég kék színét. Így a szórt sugárzás gazdagabb fotoszintetikusan aktív sugarakban, mint a közvetlen sugárzás.
A szennyeződéseket (apró vízcseppeket, jégkristályokat, porszemcséket stb.) tartalmazó levegőben a szóródás a látható sugárzás minden területén azonos. Ezért az égbolt fehéres árnyalatot vesz fel (köd jelenik meg). A felhőelemek (nagy cseppek és kristályok) egyáltalán nem szórják szét a napsugarakat, hanem szórt módon verik vissza azokat. Ennek eredményeként a Nap által megvilágított felhők fehérnek tűnnek.
5. PAR (fotoszintetikusan aktív sugárzás)
Fotoszintetikusan aktív sugárzás. A fotoszintézis során nem a napsugárzás teljes spektrumát használják fel, hanem csak azt
a 0,38...0,71 µm hullámhossz-tartományba eső rész - fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR).
Ismeretes, hogy az emberi szem által fehérnek érzékelt látható sugárzás színes sugarakból áll: vörös, narancssárga, sárga, zöld, kék, indigó és ibolya.
A napsugárzás energiájának a növényi levelek általi elnyelése szelektív. A levelek legintenzívebben szívják el a kék-ibolya (X = 0,48...0,40 µm) és a narancsvörös (X = 0,68 µm) sugarakat, kevésbé - a sárga-zöld (A. = 0,58...0,50 µm) és a távoli vörös ( A. > 0,69 µm) sugarak.
A Föld felszínén a közvetlen napsugárzás spektrumában a maximális energia, amikor a Nap magasan van, a sárga-zöld sugarak tartományába esik (a napkorong sárga). Ha a Nap a horizont közelében van, a távoli vörös sugarak energiája maximális (a napkorong vörös). Ezért a közvetlen napfény energiája kevéssé járul hozzá a fotoszintézis folyamatához.
Mivel a PAR az egyik a legfontosabb tényezők a mezőgazdasági növények termelékenysége, a beérkező PAR mennyiségére vonatkozó információ, figyelembe véve annak területi és időbeni megoszlását, nagy gyakorlati jelentőséggel bír.
A fázissor intenzitása mérhető, de ehhez speciális szűrőkre van szükség, amelyek csak a 0,38...0,71 mikron tartományba eső hullámokat továbbítják. Léteznek ilyen eszközök, de az aktinometriai állomások hálózatában nem használják, hanem a napsugárzás integrál spektrumának intenzitását mérik. A PAR-érték kiszámítható a közvetlen, diffúz vagy teljes sugárzás érkezési adataiból a X. G. Tooming által javasolt együtthatók és:
Qfar = 0,43 S" +0,57 D);
térképek készültek a havi és éves Fara összegek Oroszország területén való megoszlásáról.
A PAR haszonnövények általi felhasználási fokának jellemzésére a PAR hasznos felhasználási együtthatót használjuk:
KPIfar= (összegK/ fényszórók/mennyiségK/ fényszóró) 100%,
Ahol összegK/ fényszórók- a növények vegetációs időszakában a fotoszintézisre fordított PAR mennyisége; összegK/ fényszórók- az ebben az időszakban a növényekre kapott PAR összege;
A növényeket átlagos KPIAr értékük szerint csoportokra osztják (a szerint): általában megfigyelt - 0,5...1,5%; jó - 1,5...3,0; rekord - 3,5...5,0; elméletileg lehetséges - 6,0...8,0%.
6. A FÖLDFELÜLET SUGÁRZÁSEGYENSÚLYA
A bejövő és kimenő sugárzási energiaáramok különbségét a földfelszín sugárzási egyensúlyának (B) nevezzük.
A földfelszín sugárzási mérlegének napközben beérkező részét a közvetlen nap- és szórt sugárzás, valamint a légköri sugárzás alkotja. A mérleg kiadási része a földfelszín sugárzása és a visszavert napsugárzás:
B= S / + D+ Ea-E3-Rk
Az egyenlet más formában is felírható: B = K- RK - Ef.
Éjszaka a sugárzási egyensúly egyenlete a következő:
B = Ea - E3, vagy B = -Eeff.
Ha a sugárzás beáramlása nagyobb, mint a kiáramlás, akkor a sugárzási mérleg pozitív, és az aktív felület* felmelegszik. Ha az egyenleg negatív, lehűl. Nyáron a sugárzási mérleg nappal pozitív, éjszaka negatív. A nullapont átkelés reggel körülbelül 1 órával napkelte után, este pedig 1...2 órával napnyugta előtt történik.
Az éves sugárzási mérleg azokon a területeken, ahol stabil hótakaró alakul ki, a hideg évszakban negatív, a meleg évszakban pedig pozitív értékeket mutat.
A földfelszín sugárzási egyensúlya jelentősen befolyásolja a hőmérséklet eloszlását a talajban és a légkör felszíni rétegében, valamint a párolgási és hóolvadási folyamatokat, a köd- és fagyképződést, a tulajdonságok változását. légtömegek(az átalakulásuk).
A mezőgazdasági területek sugárzási rendszerének ismerete lehetővé teszi a növények és a talaj által elnyelt sugárzás mennyiségének kiszámítását a Nap magasságától, a termés szerkezetétől és a növény fejlődési szakaszától függően. A rezsimre vonatkozó adatok szükségesek a hőmérséklet, a talajnedvesség, a párolgás szabályozásának különféle módszereinek értékeléséhez is, amelyektől függ a növények növekedése és fejlődése, a termésképződés, annak mennyisége és minősége.
Hatékony agrotechnikai technikák az aktív felület sugárzásának és ebből következően termikus rezsimjének befolyásolására a talajtakarás (a talaj vékony réteg tőzegforgáccsal, korhadt trágyával, fűrészporral stb.), a talaj műanyag fóliával való lefedése és az öntözés. . Mindez megváltoztatja az aktív felület reflexiós és abszorpciós képességét.
* Aktív felület - a talaj, a víz vagy a növényzet felszíne, amely közvetlenül elnyeli a nap- és légköri sugárzást, és sugárzást bocsát ki a légkörbe, ezáltal szabályozza a szomszédos levegőrétegek és az alatta lévő talaj-, víz-, növényzetrétegek hőkezelését.
NAPSUGÁRZÁS
NAPSUGÁRZÁS- a Nap elektromágneses és korpuszkuláris sugárzása. Az elektromágneses sugárzás elektromágneses hullámként terjed fénysebességgel, és behatol a föld légkörébe. A napsugárzás közvetlen és diffúz sugárzás formájában éri el a Föld felszínét.
A napsugárzás a földfelszínen és a légkörben végbemenő összes fizikai és földrajzi folyamat fő energiaforrása (lásd Insoláció). A napsugárzást általában a termikus hatása alapján mérik, és egységnyi felületre jutó kalóriában fejezik ki egységnyi idő alatt. Összességében a Föld sugárzásának kevesebb mint kétmilliárd részét kapja a Naptól.
A Nap elektromágneses sugárzásának spektrális tartománya igen széles - a rádióhullámoktól a röntgensugárzásig -, de maximális intenzitása a spektrum látható (sárga-zöld) részére esik.
A napsugárzásnak van egy korpuszkuláris része is, amely főleg a Napból 300-1500 km/s sebességgel mozgó protonokból áll (napszél). A napkitörések során nagy energiájú részecskék (főleg protonok és elektronok) is keletkeznek, amelyek a kozmikus sugarak napkomponensét alkotják.
A napsugárzás korpuszkuláris komponensének energetikai hozzájárulása a teljes intenzitáshoz kicsi az elektromágneseshez képest. Ezért számos alkalmazásban a „napsugárzás” kifejezést szűk értelemben használják, csak az elektromágneses részét jelenti.
A napsugárzás mennyisége függ a nap magasságától, az évszaktól és a légkör átlátszóságától. A napsugárzás mérésére aktinométereket és pirheliométereket használnak. A napsugárzás intenzitását általában a hőhatáson mérik, és egységnyi felületre jutó kalóriában fejezik ki egységnyi idő alatt.
A napsugárzás természetesen csak nappal érinti erősen a Földet - amikor a Nap a horizont felett van. Ezenkívül a napsugárzás nagyon erős a sarkok közelében, sarki napokon, amikor a Nap még éjfélkor is a horizont felett van. Télen azonban ugyanazokon a helyeken a Nap egyáltalán nem emelkedik a horizont fölé, ezért nem hat a régióra. A napsugárzást nem akadályozzák a felhők, ezért még mindig eléri a Földet (amikor a Nap közvetlenül a horizont felett van). A napsugárzás a Nap élénksárga színének és a hőnek a kombinációja, a hő a felhőkön is áthalad. A napsugárzás sugárzással jut át a Földre, nem pedig hővezetés útján.
Az égitest által kapott sugárzás mennyisége a bolygó és a csillag távolságától függ - a távolság megkétszerezésével a csillagtól a bolygóig érkező sugárzás mennyisége négyszeresére csökken (a bolygó és a csillag közötti távolság négyzetével arányosan) a Csillag). Így a bolygó és a csillag távolságának kismértékű változása is (a pálya excentricitásától függően) a bolygóra jutó sugárzás mennyiségének jelentős változásához vezet. A Föld pályájának excentricitása sem állandó - évezredek során változik, periodikusan szinte tökéletes kört alkotva, néha az excentricitás eléri az 5%-ot (jelenleg 1,67%), vagyis a perihéliumon a Föld jelenleg 1,033-at kap. több napsugárzás, mint az aphelionnál, és a legnagyobb excentricitás mellett - több mint 1,1-szer. A beérkező napsugárzás mennyisége azonban sokkal erősebben függ az évszakok változásától - jelenleg a Földre jutó napsugárzás teljes mennyisége gyakorlatilag változatlan marad, de a 65 É szélességi körön (Oroszország és Kanada északi városainak szélessége) ) nyáron a beérkező napsugárzás mennyisége több mint 25%-kal több, mint télen. Ez azért van így, mert a Föld 23,3 fokos szöget zár be a Naphoz képest. A téli és a nyári változások kölcsönösen kompenzálódnak, de ennek ellenére a megfigyelési hely szélességi fokának növekedésével egyre nagyobb a különbség a tél és a nyár között, így az Egyenlítőnél nincs különbség tél és nyár között. Az Északi-sarkkörön túl a napsugárzás nyáron nagyon magas, télen pedig nagyon alacsony. Ez alakítja a Föld klímáját. Emellett a Föld keringési pályájának excentricitásának időszakos változása különböző geológiai korszakok kialakulásához vezethet: pl.
A Nap által kibocsátott energiát napsugárzásnak nevezzük. A Földet érve a napsugárzás többnyire hővé alakul.
A napsugárzás gyakorlatilag az egyetlen energiaforrás a Föld és a légkör számára. A napenergiához képest az egyéb energiaforrások jelentősége a Föld számára elenyésző. Például a Föld hőmérséklete átlagosan a mélységgel nő (kb. 1 o C 35 m-enként). Ennek köszönhetően a Föld felszíne kap némi hőt a belső részektől. Becslések szerint a Föld felszínének átlagosan 1 cm 2 -re évente körülbelül 220 J érkezik a Föld belsejéből. Ez a mennyiség 5000-szer kevesebb, mint a Naptól kapott hő. A Föld kap némi hőt a csillagoktól és a bolygóktól, de ez is sokszorosa (kb. 30 millióval) kevesebb, mint a Napból érkező hő.
A Nap által a Földre küldött energia mennyisége óriási. Így a 10 km 2 -es területre belépő napsugárzás áramlásának ereje felhőtlen nyáron 7-9 kW (figyelembe véve a légkör gyengülését). Ez több, mint a krasznojarszki vízerőmű kapacitása. A Napból 1 másodperc alatt 15×15 km-es területre érkező sugárzó energia mennyisége (ez kisebb terület Leningrád) nyáron dél körül meghaladja az összeomlott Szovjetunió összes erőművének kapacitását (166 millió kW).
1. ábra – A nap sugárzás forrása
> A napsugárzás fajtái
A légkörben a földfelszín felé tartó napsugárzás részben elnyelődik, részben szétszóródik és visszaverődik a felhőkről és a földfelszínről. A légkörben háromféle napsugárzás létezik: közvetlen, diffúz és teljes.
Közvetlen napsugárzás- közvetlenül a Nap korongjáról a Föld felszínére érkező sugárzás. A Nap sugárzása minden irányba terjed. De a Föld és a Nap távolsága olyan nagy, hogy a közvetlen sugárzás a Föld bármely felületére párhuzamos sugárnyaláb formájában esik, amely mintha a végtelenségből eredne. Még az egészet is földáltalában olyan kicsi a Nap távolságához képest, hogy minden ráeső napsugárzás észrevehető hiba nélkül párhuzamos sugarak nyalábjának tekinthető.
Csak a közvetlen sugárzás éri el a légkör felső határát. A Földre eső sugárzás mintegy 30%-a visszaverődik a világűrbe. Az oxigén, nitrogén, ózon, szén-dioxid, vízgőz (felhők) és aeroszol részecskék elnyelik a légkörben lévő közvetlen napsugárzás 23%-át. Az ózon elnyeli az ultraibolya és a látható sugárzást. Annak ellenére, hogy a levegő tartalma nagyon kicsi, az ultraibolya sugárzás teljes mennyiségét (kb. 3%) elnyeli. Így egyáltalán nem figyelhető meg a földfelszín közelében, ami nagyon fontos a földi élet szempontjából.
A közvetlen napsugárzás is szétszóródik a légkörben. Az elektromágneses hullám útján elhelyezkedő levegőrészecske (csepp, kristály vagy molekula) folyamatosan „kivonja” az energiát a beeső hullámból, és azt minden irányban újra kisugározza, energiakibocsátóvá válik.
Az atmoszférán áthaladó teljes napsugárzási fluxus energiájának körülbelül 25%-át a légköri gázok és az aeroszol molekulák szórják szét, és szórt napsugárzássá alakul a légkörben. És így diffúz napsugárzás- a napsugárzás, amely a légkörben szétszóródott. A szórt sugárzás nem a napkorongról, hanem a teljes mennyboltozatról érkezik a Föld felszínére. A szórt sugárzás spektrális összetételében különbözik a közvetlen sugárzástól, mivel a különböző hullámhosszú sugarak különböző mértékben szóródnak.
Mivel a szórt sugárzás elsődleges forrása a közvetlen napsugárzás, a szórt fluxus ugyanazoktól a tényezőktől függ, amelyek a közvetlen sugárzás fluxusát befolyásolják. Különösen a szórt sugárzás fluxusa növekszik a Nap magasságának növekedésével és fordítva. A légkörben lévő szóródó részecskék számának növekedésével is növekszik, i.e. a légköri átlátszóság csökkenésével, és a magassággal csökken a légkör fedőrétegeiben a szóródó részecskék számának csökkenése miatt. A szórt sugárzásra igen nagy befolyást gyakorol a felhőzet és a hótakaró, amely a rájuk eső direkt és szórt sugárzás szórása, visszaverődése, illetve a légkörben való visszaszóródása miatt többszörösére növelheti a szórt napsugárzást.
A szórt sugárzás jelentősen kiegészíti a közvetlen napsugárzást, és jelentősen növeli a földfelszín napenergia ellátását. Ebben különösen nagy a szerepe téli idő nagy szélességi körökben és más erősen felhős területeken, ahol a diffúz sugárzás aránya meghaladhatja a közvetlen sugárzás arányát. Például a napenergia éves mennyiségében a szórt sugárzás aránya Arhangelszkben 56%, Szentpéterváron - 51%.
Teljes napsugárzás a vízszintes felületre érkező direkt és diffúz sugárzások összege. Napkelte előtt és napnyugta után, valamint napközben borús időben a teljes sugárzás teljes, alacsony napmagasságon pedig főként szórt sugárzásból áll. Felhőtlen vagy részben felhős égbolt alatt a Nap magasságának növekedésével a közvetlen sugárzás aránya a teljes sugárzáson belül rohamosan növekszik, nappal pedig a fluxusa sokszorosa a szórt sugárzás fluxusának. A felhősödés átlagosan gyengíti a teljes sugárzást (20-30%-kal), azonban a napkorongot nem fedő részfelhőknél nagyobb lehet a fluxusa, mint a felhőtlen égbolton. A hótakaró jelentősen megnöveli a teljes sugárzás fluxusát a szórt sugárzás fluxusának növekedése miatt.
A földfelszínre eső teljes sugárzást többnyire a talaj felső rétege vagy egy vastagabb vízréteg nyeli el (elnyelt sugárzás), és hővé alakul, részben visszaverődik (visszavert sugárzás).
A napsugárzás minden fajtája három módon éri el a Föld felszínét - közvetlen, visszavert és szórt napsugárzás formájában.
Közvetlen napsugárzás- Ezek közvetlenül a napból érkező sugarak. Intenzitása (hatékonysága) a nap horizont feletti magasságától függ: a maximumot délben, a minimumot pedig reggel és este figyeljük meg; az évszaktól függően: maximum - nyáron, minimum - télen; a terület tengerszint feletti magasságán (magasabban a hegyekben, mint a síkságon); a légkör állapotáról (a légszennyezés csökkenti). A napsugárzás spektruma a Nap horizont feletti magasságától függ (minél alacsonyabban van a nap a horizont felett, annál kevesebb az ultraibolya sugárzás).
Visszavert napsugárzás- Ezek a nap sugarai, amelyeket a föld vagy a víz felszíne tükröz vissza. Ezt a visszavert sugarak teljes fluxusához viszonyított százalékában fejezik ki, és albedónak nevezik. Az albedó nagysága a visszaverő felületek természetétől függ. A napozás megszervezésénél és lebonyolításánál ismerni és figyelembe kell venni azon felületek albedóját, amelyeken napozás történik. Néhányukat szelektív reflexió jellemzi. A hó teljesen visszaveri az infravörös sugarakat, az ultraibolya sugarakat kisebb mértékben.
Szórt napsugárzás a napfény légköri szórása következtében alakult ki. A levegőmolekulák és a benne szuszpendált részecskék (apró vízcseppek, jégkristályok stb.), úgynevezett aeroszolok, visszaverik a sugarak egy részét. A többszöri visszaverődés következtében néhányuk mégis eléri a földfelszínt; Ezek szórt napsugarak. Többnyire ultraibolya, ibolya és kék sugarak szóródnak, ami tiszta időben meghatározza az égbolt kék színét. A szórt sugarak aránya magas a nagy szélességi fokokon (a északi régiók). Ott a nap alacsonyan van a horizont felett, ezért a sugarak útja a földfelszín felé hosszabb. Hosszú úton a sugarak több akadályba ütköznek, és nagyobb mértékben szóródnak szét.
(http://new-med-blog.livejournal.com/204
Teljes napsugárzás- minden közvetlen és szórt napsugárzás, amely eléri a Föld felszínét. A teljes napsugárzást az intenzitás jellemzi. Felhőtlen égbolt esetén a teljes napsugárzás dél körül, egész évben pedig nyáron éri el a maximumot.
Sugárzási egyensúly
A földfelszín sugárzási mérlege a földfelszín által elnyelt teljes napsugárzás és annak effektív sugárzása közötti különbség. A föld felszínére
- a bejövő rész elnyeli a közvetlen és diffúz napsugárzást, valamint a légkörből származó ellensugárzást;
- a fogyasztható rész a föld saját sugárzása miatti hőveszteségből áll.
A sugárzási egyensúly lehet pozitív(nappali, nyári) és negatív(éjszaka, télen); kW/sq.m/perc mértékegységben mérve.
A földfelszín sugárzási mérlege a földfelszín hőmérlegének legfontosabb összetevője; az egyik fő klímaformáló tényező.
A földfelszín hőegyensúlya- a szárazföld és az óceán felszínére be- és kiáramlás valamennyi típusának algebrai összege. A hőmérleg jellege és energiaszintje meghatározza a legtöbb exogén folyamat jellemzőit és intenzitását. Az óceán hőegyensúlyának fő összetevői a következők:
- sugárzási egyensúly;
- párolgási hőfogyasztás;
- turbulens hőcsere az óceán felszíne és a légkör között;
- az óceán felszínének vertikális turbulens hőcseréje az alatta lévő rétegekkel; És
- vízszintes óceáni advekció.
(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)tux yo)
Napsugárzás mérése.
A napsugárzás mérésére aktinométereket és pirheliométereket használnak. A napsugárzás intenzitását általában a hőhatáson mérik, és egységnyi felületre jutó kalóriában fejezik ki egységnyi idő alatt.
(http://www.ecosystema.ru/07referats/slo vgeo/967.htm)
A napsugárzás intenzitását Janiszewski piranométerrel mérik galvanométerrel vagy potenciométerrel.
A teljes napsugárzás mérésénél a piranométer árnyékernyő nélkül, míg szórt sugárzás mérésénél árnyékernyővel kerül beépítésre. A közvetlen napsugárzást a teljes és a diffúz sugárzás különbségeként számítják ki.
A kerítésre beeső napsugárzás intenzitásának meghatározásakor a piranométert úgy kell felszerelni, hogy a készülék érzékelt felülete szigorúan párhuzamos legyen a kerítés felületével. Ha nincs automatikus sugárzásrögzítés, napkelte és napnyugta között 30 percenként kell méréseket végezni.
A kerítés felületére eső sugárzás nem nyelődik el teljesen. A kerítés textúrájától és színétől függően a sugarak egy része visszaverődik. A visszavert sugárzás és a beeső sugárzás arányát százalékban kifejezve nevezzük felszíni albedóés P.K albedométerrel mérik. Kalitina komplett galvanométerrel vagy potenciométerrel.
A nagyobb pontosság érdekében a megfigyeléseket derült égbolt alatt és a kerítést erős napfény mellett kell végezni.
(http://www.constructioncheck.ru/default.a spx?textpage=5)
