A nap radioaktivitása. Napsugárzás vagy a nap ionizáló sugárzása

például +79131234567

txt fb2 ePub html

Mi ez

A telefonon lévő csalólapok nélkülözhetetlenek vizsgák letételekor, felkészüléskor tesztek stb. Szolgáltatásunknak köszönhetően lehetőséget kap meteorológiai és klimatológiai csalólapok letöltésére telefonjára. Az összes csalólap a népszerű fb2, txt, ePub, html formátumban jelenik meg, és a csalólapnak van egy java verziója is, kényelmes mobiltelefon-alkalmazás formájában, amely névleges díj ellenében letölthető. Csak töltse le a meteorológiáról és klimatológiáról szóló csalólapokat – és nem fog félni semmilyen vizsgától!

Közösség

Nem találtad meg, amit kerestél?

Ha egyéni kiválasztásra vagy egyedi munkára van szüksége, használja.

Következő kérdés "

A meteorológia tantárgy és főbb feladatai.

Meteorológia (a görög meteora szóból - légköri jelenségek és logosz - szó, doktrína), a Föld légkörének tudománya

Napsugárzás. A napsugárzás eloszlása a Föld felszínén.

Az elektromágneses sugárzás az anyagnak az anyagtól eltérő formája. A sugárzás speciális esete a látható fény; de a sugárzás magában foglalja a gamma-, röntgen-, ultraibolya és infravörös sugárzást is, amelyet a szem nem érzékel.

A sugárzás vákuumban fénysebességgel elektromágneses hullámok formájában minden irányba terjed kibocsátó forrásától. Mint minden hullámot, az elektromágneses hullámokat is a hullámhossz és az oszcilláció frekvenciája jellemzi. Minden magasabb hőmérsékletű test abszolút nulla, sugárzást bocsátanak ki. Bolygónk sugárzást kap a Naptól; Ugyanakkor maga a földfelszín és a légkör is bocsát ki hősugárzást, de más hullámhossz-tartományban. Ha figyelembe vesszük a Föld hőmérsékleti viszonyait hosszú időn keresztül, akkor elfogadhatjuk azt a hipotézist, hogy a Föld termikus egyensúlyban van: a Napból érkező hőt kiegyenlíti annak elvesztése a világűrbe.

Spektrális összetétel napsugárzás

A napsugárzás spektrumában a 0,1 és 4 mikron közötti hullámhossz-intervallum a napsugárzás teljes energiájának 99%-át teszi ki. Mindössze 1% marad a rövidebb és hosszabb hullámhosszú sugárzásnak, egészen a röntgen- és rádióhullámokig.

A látható fény egy szűk hullámhossz-tartományt foglal el. Ez az intervallum azonban tartalmazza az összes napsugárzási energia felét. Az infravörös sugárzás az összes sugárzó energia 44%-át, az ultraibolya sugárzás 9%-át teszi ki.

Az energia eloszlása a napsugárzás spektrumában, mielőtt az a légkörbe kerülne, jelenleg elég jól ismert a műholdakról végzett méréseknek köszönhetően. Meglehetősen közel áll az elméletileg kapott energiaeloszláshoz egy abszolút fekete test spektrumában, körülbelül 6000 K hőmérsékleten.

Egyes speciális állapotú anyagok nagyobb mennyiségben és eltérő hullámhossz-tartományban bocsátanak ki sugárzást,

mint ezt a hőmérsékletük határozza meg. Lehetséges például látható fényt bocsátani ilyeneken alacsony hőmérsékletek, nál nél

amely anyag általában nem izzik. Ezt a sugárzást, amely nem engedelmeskedik a hősugárzás törvényeinek, lumineszcensnek nevezzük.

Lumineszcencia akkor fordulhat elő, ha egy anyag korábban elnyelt bizonyos mennyiségű energiát, és úgynevezett gerjesztett állapotba került, amely energiában gazdagabb, mint az anyag hőmérsékletén lévő energiaállapot. Az anyag fordított átmenete során - gerjesztett állapotból normál állapotba - lumineszcencia lép fel. A lumineszcencia magyarázza az aurórákat és az éjszakai égbolt fényét.

A Napból származó sugárzó energia gyakorlatilag az egyetlen hőforrás a Föld felszínének és légkörének. A Föld mélyéről a felszínre áramló hő 5000-szer kisebb, mint a Napból kapott hő.

A napsugárzás egy része látható fény. Így a Nap a Föld számára nemcsak hőforrás, hanem fény is, ami fontos bolygónk életéhez.

A Nap sugárzó energiája részben magában a légkörben, de főként benne alakul hővé a Föld felszíne, ahol a talaj és a víz felső rétegeit, illetve azokból a levegőt melegíti. A felforrósodott földfelszín és a felforrósodott légkör viszont láthatatlan infravörös sugárzást bocsát ki. A világűrbe sugárzással a földfelszín és a légkör lehűl.

Közvetlen napsugárzás

A Föld felszínére közvetlenül a Napkorongról érkező sugárzást közvetlen napsugárzásnak nevezzük. 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. Könnyen megérthető, hogy az adott körülmények között lehetséges maximális sugárzást a napsugárzásra merőlegesen elhelyezkedő területegység kapja.

Napállandó

Az egy bizonyos felületre érkező napsugárzás mennyiségi mérőszáma a besugárzás, vagyis a sugárzási fluxussűrűség, azaz. az egységnyi területre eső sugárzó energia mennyisége egységnyi idő alatt. Az energia megvilágítás mértéke W/m2-ben történik. Mint ismeretes, a Föld egy enyhén megfeszített ellipszisben forog a Nap körül, amelynek egyik gócában a Nap található. Január elején a Föld van a legközelebb a Naphoz (147-106 km), július elején a legtávolabb (152-106 km). A besugárzási teljesítmény fordítottan változik a távolság négyzetével,

A légkörben szét nem szóródva és el nem nyelve közvetlen napsugárzás éri a földfelszínt. Ennek egy kis része visszaverődik róla, és a sugárzás nagy részét a földfelszín elnyeli, ennek hatására a földfelszín felmelegszik. A szórt sugárzás egy része a földfelszínt is eléri, részben visszaverődik róla, részben pedig elnyeli. A szórt sugárzás másik része felmegy a bolygóközi térbe.

A légkörben a sugárzás abszorpciója és szórása következtében a földfelszínt érő közvetlen sugárzás eltér attól, amely a légkör határára érkezett. A napsugárzás fluxusának mennyisége csökken, spektrális összetétele megváltozik, mivel a különböző hullámhosszú sugarak különböző módon nyelődnek el és szóródnak a légkörben

A közvetlen napsugárzás körülbelül 23%-a nyelődik el a légkörben. Ráadásul az abszorpció szelektív: a különböző gázok a spektrum különböző részein és különböző mértékben nyelnek el sugárzást

A napsugárzás közvetlen sugárzás formájában éri el a légkör felső határát. A Földre eső közvetlen napsugárzás mintegy 30%-a visszaverődik a világűrbe. A fennmaradó 70% a légkörbe kerül.

A napsugárzás teljes fluxusának energiájának körülbelül 26%-a alakul át a légkörben szórt sugárzássá. Közel

Ekkor a szórt sugárzás 2/3-a eléri a földfelszínt.

De ez egy speciális sugárzási típus lesz, amely jelentősen eltér a közvetlen sugárzástól. Először a szórt sugárzás jön

a földfelszínre nem a napkorongról, hanem az egész mennyboltozatról.

Másodszor, a szórt sugárzás spektrális összetételében különbözik a közvetlen sugárzástól, mivel a különböző hullámhosszú sugarak különböző mértékben szóródnak.

A szóródás törvényei a napsugárzás hullámhosszának és a szóró részecskék méretének arányától függően jelentősen eltérőek.

Az ózon erősen elnyeli a napsugárzást. Elnyeli az ultraibolya és a látható napsugárzást. Annak ellenére, hogy a levegőben nagyon kicsi a tartalma, a légkör felső rétegeiben olyan erősen nyeli el az ultraibolya sugárzást, hogy 0,29 mikronnál rövidebb hullámok egyáltalán nem figyelhetők meg a nap spektrumában a Föld felszínén.

A szén-dioxid (szén-dioxid) a spektrum infravörös tartományában erősen elnyeli a sugárzást, de a légkörben lévő tartalma még kicsi, így a közvetlen napsugárzás elnyelése általában alacsony.

Az atmoszférán áthaladó közvetlen napsugárzás nemcsak abszorpcióval, hanem szórással is gyengül, és jelentősebben csillapodik. A szóródás alapvető fizikai jelenség a fény kölcsönhatása az anyaggal. Az elektromágneses spektrum minden hullámhosszán előfordulhat, a szóródó részecskék méretének és a beeső sugárzás hullámhosszának arányától függően. A szórás során az elektromágneses hullám terjedési útján elhelyezkedő részecske folyamatosan „kiveszi” az energiát a beeső hullámból, és azt minden irányban visszasugározza. Így a részecske szórt energia pontforrásának tekinthető. A Nap korongjáról érkező, a légkörön áthaladó napfény szóródás hatására megváltoztatja színét. A napsugárzás légkörben való szóródásának gyakorlati nagy jelentősége van, mivel nappal szórt fényt hoz létre. Légkör nélkül létezne a Földön

csak ott világos, ahol a közvetlen napfény vagy a földfelszínről és a rajta lévő tárgyakról visszaverődő napfény esne. A szórt fénynek köszönhetően napközben a teljes légkör megvilágítási forrásként szolgál: nappal ott is világos, ahol a napsugarak közvetlenül nem esnek, és akkor is, ha

a napot felhők takarják.

Az égbolt kék színe magának a levegőnek a színe, a benne szóródó napfény miatt.

Zavarossági tényező

A sugárzás abszorpcióval és szórással történő csillapítása két részre osztható: állandó gázokkal (ideális atmoszférával) és vízgőz- és aeroszolszennyeződésekkel történő csillapításra. Nyáron megnő a por és a légkör vízgőztartalma is, ami némileg csökkenti a sugárzást.

Teljes sugárzás

A Föld felszínére érkező összes napsugárzást – közvetlen és diffúz – teljes sugárzásnak nevezzük

Felhős időben csökkenti a teljes sugárzást. Ezért nyáron a délutáni összsugárzás átlagosan nagyobb, mint délután. Ugyanezen okból magasabb az első félévben, mint a másodikban.

A napsugárzás visszaverődése. elnyelt sugárzás. földi albedó

A földfelszínre esve a teljes sugárzás többnyire a felső vékony talajrétegben vagy egy vastagabb vízrétegben nyelődik el és hővé alakul, részben visszaverődik. A napsugárzás földfelszínről való visszaverődésének mértéke a felszín természetétől függ. A visszavert sugárzás mennyiségének és az adott felületre eső teljes sugárzás mennyiségének arányát felületi albedónak nevezzük. Ezt az arányt százalékban fejezzük ki.

A földfelszín sugárzása

A talaj és a víz felső rétegei, a hótakaró és a növényzet maguk bocsátanak ki hosszú hullámú sugárzást; ez földi sugárzás gyakrabban a földfelszín természetes sugárzásának nevezik.

A földfelszín sugárzási egyensúlya

Az elnyelt sugárzás és az effektív sugárzás közötti különbséget a földfelszín sugárzási egyensúlyának nevezzük.

éjszaka, amikor nincs teljes sugárzás, a negatív sugárzási mérleg megegyezik az effektív sugárzással.

Hatékony sugárzás

Az ellensugárzás mindig valamivel kisebb, mint a földi sugárzás. Ezért a földfelszín hőt veszít a saját és az ellensugárzás közötti pozitív különbség miatt. A Föld saját sugárzása és a légkör ellensugárzása közötti különbséget effektív sugárzásnak nevezzük.Az effektív sugárzás a földfelszín éjszakai sugárzási energiájának, így hőjének nettó vesztesége.

Hatékony sugárzás természetesen nappal is létezik. De napközben blokkolja vagy részben kompenzálja az elnyelt napsugárzás. Ezért nappal melegebb a földfelszín, mint éjszaka, de a nappali effektív sugárzás is nagyobb.

A teljes sugárzás földrajzi eloszlása

A teljes napsugárzás éves és havi mennyiségének eloszlása a földgömbön zónális: a sugárzási fluxus izolátumai (azaz egyenlő értékű vonalak) a térképeken nem esnek egybe a szélességi körökkel. Ezeket az eltéréseket az magyarázza, hogy a sugárzás eloszlását a Föld körül a légkör átlátszósága és a felhőzet befolyásolja.

Az éves teljes sugárzás mennyisége különösen magas a részben felhős szubtrópusi sivatagokban. De az egyenlítői erdőterületek felett a magas felhőzet miatt csökkennek. Mindkét félteke magasabb szélességére éves mennyiségeket a teljes sugárzás csökken. De aztán újra nőnek - az északi féltekén keveset, de nagyon jelentős mértékben a felhős és havas Antarktiszon. Az óceánok felett a sugárzás mennyisége kisebb, mint a szárazföldön.

A földfelszín éves sugárzási mérlege Grönland és az Antarktisz jégfennsíkjait kivéve mindenütt pozitív a Földön. Ez azt jelenti, hogy az abszorbeált sugárzás éves beáramlása nagyobb, mint az azonos időn belüli effektív sugárzás. De ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy a Föld felszíne évről évre melegebb lesz. Az elnyelt sugárzás sugárzás feletti feleslegét a földfelszínről a levegőbe történő hő átadása a hővezetéssel és a víz fázisátalakulásai során (a földfelszínről történő párolgás, majd a légkörben történő kondenzáció során) egyensúlyozza ki.

Következésképpen a földfelszínre nincs sugárzási egyensúly a sugárzás felvételében és kibocsátásában, hanem termikus egyensúly van: a hő beáramlása a föld felszínére, mind sugárzási, mind nem sugárzási úton, megegyezik a földfelszínben történő felszabadulás mértékével. ugyanazon módokon.

Az óceánokon a sugárzási egyensúly nagyobb, mint a szárazföldön ugyanazon a szélességi körön. Ez azzal magyarázható, hogy az óceánokban a sugárzást nagyobb réteg nyeli el, mint a szárazföldön, és az effektív sugárzás a tengerfelszín alacsonyabb hőmérséklete miatt nem akkora, mint a szárazföldé. A zónális eloszlástól való jelentős eltérések a sivatagokban fordulnak elő, ahol a száraz és részben felhős levegőben a magas effektív sugárzás miatt alacsonyabb az egyensúly. Az egyenleg szintén csökken, de kisebb mértékben azokon a területeken, ahol monszun éghajlat, ahol a meleg évszakban nő a felhőzet és csökken az elnyelt sugárzás az azonos szélességi körhöz képest.

A sugárzási mérleg földrajzi megoszlása

Mint ismeretes, a sugárzási mérleg a teljes sugárzás és az effektív sugárzás különbsége. A földfelszín effektív sugárzása egyenletesebben oszlik el a földgömbön, mint a teljes sugárzás. A helyzet az, hogy a földfelszín hőmérsékletének növekedésével, azaz az alacsonyabb szélességekre való átállással a földfelszín saját sugárzása növekszik; ugyanakkor a légkör ellensugárzása is megnő a levegő magasabb nedvességtartalma és magasabb hőmérséklete miatt. Ezért az effektív sugárzás változása a földrajzi szélesség függvényében nem túl nagy.

Nap sugárzás. terjesztés nap sugárzás tovább felületek föld.
A spektrumban nap sugárzás tovább a 0,1 és 4 µm közötti hullámhossz-intervallum a teljes energia 99%-át teszi ki napos sugárzás.

Sugárzás hőmérleg számára felületek föld: Nap sugárzás jön felületek föld Nem
Fontos meteorológiai tényező, mert nagyban függ a méretétől terjesztés t-től a talajban és a szomszédos légrétegekben.

Főbb klímaformáló tényezők. Nap sugárzásés az általános keringés. Földrajzi szélesség.
és éves ciklus sugárzás, hőmérséklet, csapadék és egyéb mennyiségek, ezek változékonysága az egyes pontokban föld, átlagos terjesztés a földi által felületek
Nap sugárzás. terjesztés nap sugárzás tovább felületek föld.
A szél zavarokat okoz a vizekben felületek, sok óceáni áramlat, jégsodródás; az erózió és a domborzatképződés fontos tényezője.

Nap sugárzás sugárzás Nap.
Nap sugárzás. terjesztés nap sugárzás tovább felületek föld.

Nap sugárzás: elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás Nap.
Nap sugárzás. terjesztés nap sugárzás tovább felületek föld.

Nap sugárzás: elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás Nap.
Nap sugárzás. terjesztés nap sugárzás tovább felületek föld.

A légkör légáramlása egyenetlenséget okoz terjesztés napos hőség tovább felületek
Megjelenik az abszolút páratartalom, a madarak alacsonyan repülnek föld mert
A fő éghajlati tényezők a következők lesznek: * nap sugárzás*keringés...

Hasonló oldalak találhatók:10

Bevezetés

A napsugárzás fogalma

1 A napsugárzás fajtái

2 Sugárzásmérési módszerek

A napsugárzás intenzitása és eloszlása

A napsugárzás változása

1 A napsugárzás elnyelése a légkörben

3.2 A napsugárzás szórása a légkörben

3 A sugárzás szórásával kapcsolatos jelenségek

Napsugárzás a Föld felszínén

1 A napsugárzás hatása a növényi és állatvilág

2 A napsugárzás emberi felhasználása

A napsugárzás szezonális változásai

Következtetés

Bevezetés

Több száz könyvet írtak a Napról és energiájáról. Fizikusok és kémikusok, csillagászok és asztrofizikusok, geográfusok és geológusok, biológusok és mérnökök írnak róla. És ez nem meglepő, mert bolygónkon a Nap a fő energiaforrás, amely a meteorológiai és klímaalkotó folyamatok teljes mechanizmusát mozgatja.

A Nap energiája, amely főként sugárzási energia formájában szabadul fel, akkora, hogy azt még elképzelni is nehéz. Elég azt mondani, hogy ennek az energiának csak egy kétmilliárd része éri el a Földet, de ez körülbelül 2,5 × 1018 cal/perc. Ehhez képest minden más energiaforrás, mind külső (holdsugárzás, csillagok, kozmikus sugarak), mind belső (a Föld belső hője, radioaktív sugárzás, tartalékok) szén, olaj stb.) elhanyagolhatóak.

Nap - a hozzánk legközelebb eső csillag, amely egy hatalmas világító gázgömb, amelynek átmérője körülbelül 109-szerese a Föld átmérőjének, térfogata pedig körülbelül 1 millió 300 ezerszer nagyobb, mint a Föld térfogata. A Nap átlagos sűrűsége körülbelül 0,25 bolygónk sűrűsége.

A Nap felszínének hőmérséklete körülbelül 6000 O K. Ilyen magas hőmérsékleten a vas és más fémek nemcsak megolvadnak, hanem forró gázokká alakulnak. Ezért a Napon nincsenek szilárd vagy folyékony anyagok: csak forró gáz van. Nap - Ez egy hatalmas forró gázgömb, ezért feltételesen kell beszélnünk a méretéről, vagyis a Földről látható napkorong méretéről.

A nap belseje nem megfigyelhető. Ez egyfajta nukleáris kazán gigantikus méretű, ahol a hőmérséklet eléri a 15 milliárd fokot. Ilyen magas hőmérséklet a Nap belsejében több milliárd éve létezik, és körülbelül ugyanennyi ideig továbbra is fennáll. Mi történik a Nap belsejében? Miért nem alszik ki ez az óriási tűz? A csillagászok és fizikusok régóta töprengenek azon a kérdésen: hogyan tartják fenn a nagyon magas hőmérsékletet a Nap belsejében évmilliárdokon keresztül? A legtöbb tudós úgy véli, hogy a Nap belsejében kémiai elem A hidrogén egy másik kémiai elemmé, a héliummá alakul. A hidrogén részecskék nehezebb részecskévé egyesülnek, és e kombináció során energia szabadul fel fény és hő formájában, amelyet a Nap szétszór a világűrben, és a Földre érkezik, hogy életet adjon minden élőlénynek.

Cél: a napsugárzás hatásának tanulmányozása a földrajzi boríték Föld.

Feladatok :) megtudja, mi a napsugárzás;

b) ismertesse a sugárzás fajtáit;

c) tanulmányozza a napsugárzás hatását a növény- és állatvilágra;

d) mondjon példákat a napenergia felhasználására;

e) elemzi a napsugárzás évszakos változásait a Föld felszínén.

1. A napsugárzás fogalma

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 az átlag 1 cm 2A Föld felszíne évente körülbelül 220 J energiát kap 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-es területre belépő napsugárzás fluxusának ereje 2,felhőtlen nyáron (figyelembe véve a légkör gyengülését) 7 - 9 kW. Ez több, mint a krasznojarszki vízerőmű kapacitása. A Napból 1 másodperc alatt 15-ös területre érkező sugárzó energia mennyisége × 15 km-rel (ez kevesebb, mint Leningrád területe) nyáron dél körül meghaladja az összeomlott Szovjetunió összes erőművének kapacitását (166 millió kW).

1. ábra – A nap sugárzás forrása

.1 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 egész földgömb egésze is olyan kicsi a Nap távolságához képest, hogy az összes 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 -ez a vízszintes felületre érkező közvetlen és diffúz sugárzás fluxusainak 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%), azonban a napkorongot nem fedő részfelhőknél nagyobb lehet a fluxusa, mint felhőtlen égboltnál. 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).

1.2 Sugárzásmérési módszerek

napsugárzás légkör állat

A közvetlen és diffúz napsugárzás, a sugárzási egyensúly és más típusú sugárzás mérésére számos műszer áll rendelkezésre vizuális jelentésekkel és automatikus regisztrálással. Korlátozzuk magunkat felépítésük általános elveinek figyelembevételére.

A közvetlen napsugárzás mérésére szolgáló műszereket pirheliométereknek és aktinométereknek nevezik, a diffúz sugárzás mérésére. - piranométerek, a sugárzási egyensúly mérésére - mérlegmérők.

A sugárzás mérésére megfeketedett fémlemezt használnak, amely elnyelő tulajdonságaiban szinte megegyezik egy abszolút fekete testtel, azaz. elnyeli és hővé alakítja az összes ráeső sugárzást. Számos eszköz tartalmaz fehér felületű lemezeket is, amelyek szinte teljesen visszaverik a beeső sugárzást.

Az Angstrom kompenzációs pirheliométerében egy megfeketedett fémlemez van kitéve a Napnak, míg egy másik hasonló lemez az árnyékban marad. A lemezek között hőmérséklet-különbség lép fel. Ez a hőmérsékletkülönbség átkerül a lemezekre ragasztott (szigeteléssel) termoelem csomópontokra, és ezáltal termoelektromos áramot gerjeszt. Az akkumulátorból származó áram áthalad a sötétített lemezen, amíg a lemez fel nem melegszik arra a hőmérsékletre, amelyre az első lemezt a napsugarak melegítették; akkor a termoelektromos áram eltűnik. Az áthaladó „kompenzáló” áram erőssége alapján Joule-Lenz segítségével meghatározható, hogy az első lemez mekkora hőmennyiséget kapott a Naptól. Innen lehet meghatározni a napsugárzás mennyiségét. Vannak más típusú pirheliométerek is.

A Savinov-Yanishevsky termoelektromos aktinométerben a fogadó rész egy vékony fém megfeketedett korong. A hőcső páratlan csomópontjait a szigetelésen keresztül ragasztják rá. A hőcső páros csomópontjai szintén szigetelésen keresztül vannak ragasztva a készüléktestben lévő rézgyűrűhöz. A napsugárzás hatására elektromos áram keletkezik, melynek erőssége határozza meg a sugárzás intenzitását. Ehhez szükség van az eszköz konverziós tényezőjére, amelyet az abszolút pirheliométerrel összehasonlítva határoznak meg.

A piranométerben a fogadó rész leggyakrabban egy termoelem elem, például manganinból és konstansból, fekete és fehér csomópontokkal. A készülék fogadó részének vízszintes helyzetben kell lennie ahhoz, hogy a teljes mennyboltról szórt sugárzást érzékeljen. Képernyő árnyékolja a közvetlen napsugárzástól, és üvegkupak védi a légköri sugárzás ellen. A szórt sugárzás hatására a fekete-fehér csomópontok egyenlőtlenül melegszenek fel, és termoelektromos áram keletkezik, amelynek erőssége határozza meg a sugárzás értékét (a készülék konverziós tényezője előre be van állítva). A teljes sugárzás mérésekor a piranométer nincs árnyékolva a közvetlen napfénytől.

A sugárzási egyensúlyt termoelektromos mérlegmérővel határozzuk meg, amelyben az egyik megfeketedett vevőlemez felfelé, a másik pedig - le a föld felszínére. A lemezek fűtési különbsége lehetővé teszi a sugárzási mérleg értékének meghatározását. Éjszaka megegyezik az effektív sugárzással.

A mérések automatikus rögzítéséhez az aktinométerben, piranométerben és egyensúlymérőben generált termoelektromos áramot egy rögzítő elektronikus potenciométerhez juttatják. Az áramerősség változásait mozgó papírszalagra rögzítik. Ebben az esetben az aktinométernek automatikusan úgy kell forognia, hogy a vevő része a Napot kövesse, és a piranométert mindig speciális gyűrűvédelemmel kell árnyékolni a közvetlen sugárzástól.

Pirheliométer; 2 - aktinométer; 3 - piranométer

2. ábra - Napsugárzás mérésére szolgáló műszerek

Így a napsugárzás mérésére szolgáló módszerek segítségével számos mutatót meghatározhatunk, mert a napsugárzás intenzitása, a visszavert sugárzás, a hatásos sugárzás mennyisége, a hőmérleg összetevői stb.

2. A napsugárzás intenzitása és eloszlása

A napsugárzás intenzitását, mielőtt az atmoszférába kerül (általában úgy mondják: „a légkör felső határán” vagy „atmoszféra hiányában”) napállandónak nevezzük. Az állandó szó jelentése itt az, hogy ez az érték nem függ a sugárzás légkörben való elnyelődésétől és szóródásától. Olyan sugárzásra utal, amelyet még nem érintett a légkör. A szoláris állandó tehát csak a Nap emissziós tényezőjétől, valamint a Föld és a Nap távolságától függ.

A Föld egy enyhén megfeszített ellipszis mentén forog a Nap körül, amelynek egyik gócában a Nap található. Január elején van legközelebb a Naphoz (147 millió km), július elején a legtávolabb van tőle (152 millió km). Mivel a sugárzás intenzitása a távolság négyzetével fordított arányban változik, a napállandó ±3,5%-kal változik egész évben. A Földnek a Naptól való átlagos távolságánál a napállandó a legújabb rakétaméréses definíciók szerint 2,00 ±0,04 cal/cm 2 min. Ennek szabványértéke azonban nemzetközi megállapodás szerint 1,98 cal/cm 2min. A napsugárzás intenzitása 2 cal per 1 cm 21 perc alatt akkora hőmennyiséget ad egész évben, hogy egy 35 méter vastag jégréteg felolvasztásához elegendő lenne, ha egy ilyen réteg az egész földfelszínt beborítaná.

Változik-e a napállandó időben, és mennyivel jelentősen, függetlenül a Nap és a Föld távolságának változásától? Más szóval, változik-e a napsugárzás az idő múlásával? Kétségtelen, hogy a Nap fennállása alatt a szoláris állandónak változnia kellett. Ennél vitatottabb kérdés, hogy a Föld geológiai története során jelentősen megváltozott-e. Végül még nem tudni, hogy a napállandó ingadozik-e, és mennyit, napról napra és évről évre. Ha azonban léteznek ilyen ingadozások, akkor olyan kicsik, hogy a szoláris állandó meghatározásának pontosságán belülre esnek.

3. A napsugárzás változása

Az atmoszférán áthaladva a napsugárzás a légköri gázok és a levegőben lévő aeroszolszennyeződések hatására részben szétszóródik, és a szórt sugárzás egy speciális formájává alakul. Részben a légköri gázok molekulái és a levegőben lévő szennyeződések abszorbeálják, és hővé alakul, amelyet a légkör felmelegítésére használnak.

A légkörben szét nem szóródva és el nem nyelve közvetlen napsugárzás éri a földfelszínt. Részben visszaverődik a földfelszínről, de többnyire elnyeli és felmelegíti. A szórt sugárzás egy része a földfelszínt is eléri, részben visszaverődik róla, részben pedig elnyeli. A szórt sugárzás másik része felmegy a bolygóközi térbe.

A sugárzás légkörben történő elnyelése és szórása következtében a földfelszínt érő közvetlen sugárzás megváltozik a légkör határán lévőhöz képest. A sugárzás intenzitása csökken, spektrális összetétele megváltozik, mivel a különböző hullámhosszú sugarak különböző módon nyelődnek el és szóródnak a légkörben.

A légkör a közvetlen napsugárzás körülbelül 23%-át nyeli el. Ráadásul ez az abszorpció szelektív: a különböző gázok a spektrum különböző részein és eltérő mértékben nyelnek el sugárzást. A spektrum rövidhullámú tartományában a sugárzás fő elnyelője a nitrogén és az ózon, a hosszú hullámú régióban - a vízgőz és a szén-dioxid.

A nitrogén csak nagyon rövid hullámhosszon nyeli el a sugárzást a spektrum ultraibolya részében. A napsugárzás energiája a spektrum ezen részén teljesen elhanyagolható, így a nitrogén általi elnyelés gyakorlatilag nincs hatással a napsugárzás fluxusára. Az oxigén valamivel nagyobb mértékben, de még mindig nagyon kevéssé nyeli el a napsugárzást a spektrum látható részének két szűk tartományában és annak ultraibolya részében.

Az ózon erősebben elnyeli a napsugárzást. Annak ellenére, hogy a légkörben nagyon alacsony, teljesen elnyeli a 0,29 mikronnál kisebb hullámhosszú napsugárzást, aminek következtében ilyen hullámok nem figyelhetők meg a napsugárzás spektrumában a földfelszín közelében. Az ultraibolya hullámok, különösen a legrövidebbek, biológiailag nagyon aktívak, és túlzott mennyiségben káros, vagy akár pusztító hatással vannak az élő szervezetekre. A légköri ózonréteg egyfajta védőernyő, egy „biológiai pajzs”, amely védi a Földön az életet. A Nap ultraibolya sugárzásának egy részének a sztratoszférikus ózon általi elnyelése magyarázza a sztratoszférára jellemző hőmérséklet-eloszlást a magassággal és a levegő viszonylag magas hőmérsékletével ebben a rétegben.

Az ultraibolya sugárzás mellett az ózon a spektrum látható és infravörös tartományában bizonyos hullámhosszúságú sugárzást is elnyel, bár sokkal gyengébb. A napsugárzás ózon általi teljes elnyelése eléri a közvetlen napsugárzás 3%-át.

A spektrum hosszúhullámú tartományában a sugárzás legnagyobb részét a vízgőz nyeli el. A szén-dioxid az infravörös sugárzás erős elnyelője is, de a légkör alacsony tartalma miatt kicsi az általa elnyelt sugárzás összmennyisége.

Mind a rövid-, mind a hosszúhullámú sugárzás jelentős részét elnyelik a felhők és a különböző légköri aeroszolok, különösen akkor, ha a légkör erősen felhős (városokban, erős erdő- és tőzegtüzek idején stb.)

Általában a vízgőz és az aeroszol abszorpció körülbelül 15%-át teszi ki, a fennmaradó 5%-ot pedig a felhők abszorbeálják.

Minden egyes helyen az abszorpció idővel változik, mind a levegőben lévő elnyelő anyagok, elsősorban vízgőz, felhők és por változó tartalmától, mind a Nap horizont feletti magasságától függően, pl. a sugarak által a Föld felé tartó úton áthaladó légréteg vastagságán.

.2 A napsugárzás szórása a légkörben

Az atmoszférán áthaladó közvetlen napsugárzás nemcsak abszorpcióval, hanem szórással is gyengül, és jelentősebben csillapodik. Szórás - a fény és az anyag kölcsönhatásának alapvető fizikai jelensége. Az elektromágneses spektrum minden hullámhosszán előfordulhat, a szóródó részecskék méretének és a beeső sugárzás hullámhosszának arányától függően. A szórás során egy elektromágneses hullám eloszlási útján elhelyezkedő részecske folyamatosan „kiveszi” az energiát a beeső hullámból, és azt minden irányban visszasugározza. Így a részecske szórt energia pontforrásának tekinthető. A szórás tehát a közvetlen napsugárzás részecskéjének átalakulása, amely a szórást megelőzően párhuzamos sugarak formájában egy bizonyos irányban terjed, minden irányban terjedő sugárzássá. A szóródás az optikailag inhomogén légköri levegőben történik, amely apró folyékony és szilárd szennyeződéseket tartalmaz - cseppek, kristályok, apró aeroszolok, pl. olyan környezetben, ahol a törésmutató pontról pontra változik. De a tiszta, szennyeződésektől mentes levegő egyben optikailag inhomogén közeg is, hiszen benne a molekulák hőmozgása miatt folyamatosan kondenzáció, ritkulás, sűrűségingadozás keletkezik. Amikor molekulákkal és szennyeződésekkel találkoznak a légkörben, a napsugarak elvesztik lineáris terjedési irányukat, és szétszóródnak. A szétszóródó részecskékből a sugárzás úgy terjed, mintha maguk is kibocsátók lennének.

Így a napsugárzás teljes fluxusának energiájának körülbelül 26%-a alakul át a légkörben szórt sugárzássá. Ekkor a szórt sugárzás körülbelül 2/3-a eléri a földfelszínt.

.3 A sugárzás szórásával kapcsolatos jelenségek

A sugárzás szórásával kapcsolatos egyik primitív példa, amelyet szinte minden nap megfigyelhetünk, az égbolt kék színe. Az ég kék színe - Ez magának a levegőnek a színe, a benne lévő napfény szóródása miatt. A levegő vékony rétegben átlátszó, ahogy a víz is átlátszó vékony rétegben. De a légkör vastag rétegében a levegő kék színű, mint ahogy a víznek már viszonylag kis rétegben

(néhány méter) zöld. Mivel a fény molekuláris szóródása fordított arányban történik, ezért a mennyboltozat által kibocsátott szórt fény spektrumában a maximális energia kékre tolódik el. Így a menny boltozata kék. A levegő kék színe nemcsak a menny boltozatára nézve látható, hanem az egyes, kékes ködbe burkolózó tárgyak vizsgálatával is. A magassággal, ahogy a levegő sűrűsége csökken, i.e. a szóródó részecskék száma, az égbolt színe sötétebbé válik és mélykékre változik, és a légkörben - feketében és lilában. Az űrhajósok szerint 300 km-es magasságban az égbolt színe fekete. A hegyekben jól látható a szórt ibolya sugarak arányának növekedése a magassággal, amelyek tiszta levegőn kékeslilának tűnnek.

Minél több a levegőben nagyobb méretű szennyeződés, mint a levegőmolekulák, annál nagyobb a hosszúhullámú sugarak aránya a napsugárzás spektrumában, és annál fehérebb lesz az égbolt színe. Amikor a köd, a felhők és az aeroszolok részecskeátmérője 1-nél nagyobb - 2 µm, akkor az összes hullámhosszú sugarak már nem szóródnak szét, hanem egyformán diffúz módon verődnek vissza; ezért az egyes tárgyakat ködben és poros sötétségben már nem kék, hanem fehér vagy szürke függöny borítja. Ezért tűnnek fehérnek azok a felhők, amelyekre a napfény (azaz fehér) fény esik.

3. ábra - Az ég kék színe

A Nap korongjáról érkező, a légkörön áthaladó napfény szóródás hatására megváltoztatja színét. A szóródás miatt a látható spektrum legrövidebb hullámhosszainak energiája csökken a leginkább - kék és lila, így a szóródásból „túlélt” közvetlen napfény sárgássá válik. A napkorong annál sárgábbnak tűnik, minél közelebb van a horizonthoz, azaz. minél hosszabb a sugarak útja a légkörön keresztül, és ennélfogva annál nagyobb a szórás. A horizonton a Nap szinte vörössé válik, különösen akkor, ha sok por és apró páralecsapódási termékek (cseppek vagy kristályok) vannak a levegőben. Ugyanígy a felhők által visszavert, a földfelszín felé szóródó napfény is szegényebb lesz a kék sugarakban. Ezért amikor a felhők közel vannak a horizonthoz, és a róluk visszaverődő fénysugarak útja a légkörön keresztül a megfigyelőhöz hosszú, akkor fehér helyett sárgás színt kapnak.

4. ábra - A felhők sárgás színe

A napsugárzás légkörben való szóródásának gyakorlati nagy jelentősége van, mivel nappal szórt fényt hoz létre. Légkör hiányában a Földön csak ott lenne fény, ahol a közvetlen napfény vagy a földfelszínről és a rajta lévő tárgyakról visszavert napsugarak esnének. A szórt fény miatt napközben a teljes légkör szolgál megvilágítási forrásként: nappal ott is világos, ahol a napsugarak közvetlenül nem esnek, és akkor is, ha a Napot felhők takarják.

5. ábra - Szórt fény nappal

4. Napsugárzás a Föld felszínén

Mint már tudjuk, a közvetlen napsugárzás a légkörön áthaladva eléri a légköri elnyelés és szórás miatt legyengült földfelszínt. Ráadásul a légkörben mindig vannak felhők, és a közvetlen napsugárzás sokszor egyáltalán nem éri el a földfelszínt, a felhők elnyelik, szétszórják és visszaverik. A felhőzet széles tartományban csökkentheti a közvetlen sugárzás beáramlását. Például Taskentben a részben felhős augusztusban a közvetlen napsugárzásnak csak 20%-a vész el a felhők jelenléte miatt, a monszun klímával rendelkező Vlagyivosztokban pedig 75%-os a nyári felhősödés miatti közvetlen sugárzás vesztesége. Szentpéterváron a felhők még egy átlagos évben is megakadályozzák, hogy a közvetlen sugárzás 65%-a elérje a földfelszínt.

1. táblázat – A napsugárzás átlagos beáramlása az északi féltekén vízszintes felületre a napéjegyenlőségek és napfordulók napjain

Napszélesség, 0 fok - 1010- 2020- 3030- 4040- 5050- 6060- 90A légkör felső határán 21/XII 21/III 21/VI 23/IX0,383 0,432 0,404 0,4250,324 0,420 0,440 0,3920,260 0,386 0,480,30 ,390 ,390 . 510, 121 0,308 0,481 0,3040 ,055 0,250 0,477 0,2460. 004 0,147 0,491 0,145Közvetlen sugárzás a föld felszínén 21/XII 21/III 21/VI 23/IX0,133 0,101 0,1190,112 0,156 0,118 0,11 30,14140,50,1447 0,112 0,163 0,1280,025 0,081 0,128 0,0910,009 0,068 0,111 0,0550. 001 0,038 0,093 0,019 Szórt sugárzás a földfelszín közelében 21/XII 21/III 21/VI 23/IX 0,045 0,075 0,073 0,0750,055 0,073 0,0750,055 0,073 0,0720,600,600,60 0680,036 0,065 0,087 0,0640,024 0,058 0,088 0,0560,011 0,046 0,035 0,0450,001 0,033 0,107 0,034 Ebből a táblázatból azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a Föld felszínét bármely időpontban elérő közvetlen napsugárzás tényleges mennyisége lényegesen kisebb lesz, mint a légköri határra számított mennyiség. Eloszlásuk a Földön bonyolultabb lesz, mivel a légkör átlátszóságának mértéke és a felhőzet a földrajzi helyzettől függően nagyon változó.

A földfelszínre érve azonban a földfelszínre érkező teljes sugárzási fluxus nagy részét a talaj, a víz és a növényzet felső rétege nyeli el; ebben az esetben a sugárzó energia hővé alakul, felmelegítve az elnyelő rétegeket. A teljes sugárzási fluxus többi részét a földfelszín visszaveri, visszavert sugárzást képezve. A visszavert sugárzás szinte teljes fluxusa áthalad a légkörön és a világűrbe kerül, de egy része a légkörben szétszóródik, és részben visszatér a földfelszínre, fokozva a szórt sugárzást, így a teljes sugárzást.

A különböző felületek visszaverő képességét albedónak nevezzük. A visszavert sugárzás fluxusának és az adott felületen beeső teljes sugárzás teljes fluxusának arányát mutatja. Így a teljes sugárzási fluxus egy része visszaverődik a földfelszínen, egy része pedig elnyelődik és hővé alakul.

A különböző földfelületek albedója elsősorban ezeknek a felületeknek a színétől és érdességétől függ. A sötét és érdes felületek albedója alacsonyabb, mint a világos és sima felületek. A talaj albedója a páratartalom növekedésével csökken, ahogy a színük sötétebb lesz.

1. táblázat - Albedo érték egyes természetes felületekre

Felszíni Albedó, százalék Felszíni Albedó, százalék Friss száraz hó80 - 95Luga15 - 25 Szennyezett hó40 - 50 Rozs- és búzatáblák10 - 25Sötét talajok5 - 15Tűlevelű erdők10 - 15Száraz homoktalajok25 - 45 lombhullató erdők15 - 20

A vízfelületek albedója átlagosan kisebb, mint a szárazföldi felszínek albedója, és nagymértékben függ a Nap magasságától. A legalacsonyabb albedó akkor figyelhető meg, amikor a napsugarak függőlegesen esnek (2 - 5%), legkevesebb - alacsony napenergia magasságban (50 - 70%). Hasonló módon, de sokkal gyengébb módon változik a Nap magasságától és más természetes felületek albedójának fizikai állapotától függően, ezért a napi ciklusban a legmagasabb értékei reggel és este figyelhetők meg. , a legmagasabb - déli órákban.

A felhők felső felületének visszaverő képessége nagyon magas, különösen akkor, ha vastagságuk nagy. Átlagosan a felhőalbedó körülbelül 50 - 60%, bizonyos esetekben több mint 80 - 85 %.

A mérsékelt és a magas szélességi körökben az albedó nagymértékben változik az éves ciklus során, mivel a téli hótakaró kialakulása miatt sokkal nagyobb (50 - 80%), mint nyáron.

A világűrbe kikerülő visszavert és szórt sugárzás arányát a teljes légkörbe jutó napsugárzás fluxusához viszonyítva a Föld planetáris albedójának nevezzük. Átlagosan körülbelül 30%, a legtöbb a napsugárzás felhők általi visszaverődésének köszönhető.

4.1 A napsugárzás hatása a növény- és állatvilágra

A nap nemcsak a növény- és állatvilágra, hanem az emberre is jelentős hatással van. Vannak, akik csak akkor ébrednek fel és maradnak ébren, ha süt a Nap (ez vonatkozik a legtöbb emlősre, kétéltűre és még a legtöbb halra is). A napsütéses nap hossza befolyásolja az élőlények életét a Földön. Különösen télen és ősszel, amikor a Nap az északi féltekén alacsonyan van a horizont felett, és a nappali órák rövidek és a naphő mennyisége alacsony, a természet elsorvad és elalszik. - a fák lehullatják a leveleiket, sok állat hosszú ideig hibernált (medve, borz) vagy jelentősen csökkenti aktivitását. A sarkok közelében még nyáron is kevés a naphő, emiatt gyér a növényzet - ez az oka a homályos tundra tájnak, és kevés állat élhet ilyen körülmények között. Tavasszal felébred az egész természet, virágzik a fű, leveleket raknak ki a fák, virágok jelennek meg, és megelevenedik az állatvilág. És mindez egyetlen Napnak köszönhetően. Övé éghajlati hatás a Földre, kétségtelenül. Ez pontosan a napenergia egyenetlen ellátásának köszönhető különböző területeken A Föld és az év különböző időszakaiban éghajlati zónák alakultak ki a Földön.

Ezenkívül a Nap nélkül nem jöhetne létre olyan kémiai folyamat, mint a fotoszintézis. A zöld növényi levelek zöld klorofill pigmentet tartalmaznak – ez a pigment a Föld legfontosabb katalizátora. Segítségével megtörténik a szén-dioxid és a víz reakciója - fotoszintézis, és ennek a reakciónak az egyik terméke az oxigén. - olyan elem, amely az élethez szükséges szinte minden földi élethez, és globálisan befolyásolta bolygónk fejlődését - különösen az ásványi anyagok összetétele változott gyökeresen. A víz és a szén-dioxid reakciója az energia elnyelésével megy végbe, így a fotoszintézis nem megy végbe sötétben. A fotoszintézis, a napenergia átalakítása és az oxigéntermelés, minden életet teremtett a Földön. Ez a reakció glükózt termel, amely a cellulóz szintézisének legfontosabb nyersanyaga, amelyből minden növény készül. A növények fogyasztásával, amelyekben a nap hatására energia halmozódik fel, állatok is léteznek. A Föld növényei a Föld felszínére eső napsugárzási energiának csak körülbelül 0,3%-át nyelték el és asszimilálják. De első pillantásra ez a parányi energia is elegendő ahhoz, hogy a bioszférában hatalmas mennyiségű szerves anyag szintézisét biztosítsa.

Így a Nap az élet fő forrása a Földön.

4.2 A napsugárzás emberi felhasználása

A napenergia közvetlen felhasználásának lehetőségének kérdése, amely az ókorban érdekelte az embereket, utóbbi évek egyre aktuálisabbá válik. A napsugárzás technikai felhasználásának problémáival a naptechnológia foglalkozik, amely ma már világszerte nagy figyelmet kap. A napenergia felhasználható műszaki és háztartási célokra: fűtésre és világításra, víz sótalanítására, gyümölcsök és zöldségek szárítására, stb. A napelemes létesítmények jövedelmezőségének elérése érdekében azokat ott kell elhelyezni, ahol jelentős a napenergia érkezése, és ami a legfontosabb, ahová elegendő számú napsütéses (felhőtlen) nap van az évben.

A napenergia felhasználását a modern gyakorlatban hő- és elektromos energiává alakítva valósítják meg.

A fosszilis tüzelőanyagok (szén, olaj, gáz) készleteinek gyors csökkenése és a környezet szennyezése az elégetés során arra kényszerít bennünket, hogy hatékonyabb energiaforrásokat keressünk. Először is - ez a Nap energiája. Számunkra a Nap - a legközelebbi óriási termonukleáris reaktor, amely több milliárd éve működik. Csak a Karakum-sivatag évente annyi napsugárzást kap, amennyi 3,5 milliárd tonna olajat tartalmaz. Ha megtanultuk ennek a sugárzásnak legalább 20%-át hasznosítani, 4-et kaphatunk - 5 ezer km 2egyenként 1300 milliárd kWh.

Nap - nemcsak kimeríthetetlen, hanem abszolút tiszta energiaforrás is: nem termel káros kibocsátást. Nincsenek olyan úgynevezett termikus szennyezések sem, amelyek globális szinten „elronthatják” a helyi mikroklímát vagy túlmelegíthetik a bioszférát, ami a termonukleáris energia korlátlan felhasználásának következménye lehet.

A napenergia felhasználásának jelenleg négy iránya van: politechnikai, fotovoltaikus, biológiai és vegyi.

Első irány - Ez a napenergia hőenergiává alakítása.

Második irány - a napenergia elektromos energiává alakítása fotocellák segítségével - széles körben használták az űrhajózásban (fotovoltaikus napelemek).

Harmadik irány - biológiai rendszerek fejlesztése.

Negyedik irány - napfény hatására a víz oxigénre és hidrogénre bomlik.

8. ábra - A naperőmű napsugárzást használ villamos energia előállítására

Sok iparágban nemzetgazdaság A sugárzási rendszer fontos szerepet játszik. A tudományos gazdálkodáshoz ismerni kell a földfelszínre a tenyészidőszakban és az év minden más időszakában érkező tényleges sugárzás mennyiségét. Ehhez figyelembe kell venni az aktív felület jellegét, lejtők, dombok stb. jelenlétét, mivel a talaj által elnyelt sugárzás mennyisége a sugarak beesési szögétől és a felszín albedójától függ. .

A napsugárzást széles körben használják gyógyászati célokra. Ezért a balneológiában a betegek sugárzási idejének és dózisának helyes megválasztásához ismerni kell a közvetlen és szórt sugárzás napi és éves ciklusát, azok mennyiségét és maximális értékét. Ezen információk megszerzéséhez egyes üdülőhelyek speciális aktinometrikus állomásokkal vannak felszerelve.

A városok tervezésekor az épületeket úgy kell elhelyezni, hogy biztosítsák a napfény által a legkedvezőbb megvilágítást. Ismerni kell a különböző tájolású függőleges falakra érkező sugárzás mennyiségét. Figyelembe kell venni, hogy nem csak közvetlen és diffúz sugárzást kapnak, hanem a földfelszín szomszédos területeiről és más közeli épületekről visszaverődő sugárzást is. A maximális mennyiségű napsugárzás nem mindig a nyári hónapokban és a déli falakon jelentkezik. Különösen a déli falakra érkező közvetlen sugárzás egész évben figyelhető meg, de a maximum tavasszal következik be. A szélességi fok növekedésével a beérkező sugárzás éves mennyisége csökken.

Az északi falakat márciustól szeptemberig sugározzák be, a maximum pedig júniusban következik be - Július. Ezekben a hónapokban a szélesség növekedésével a beérkező sugárzás napi és havi mennyisége nő. A keleti és nyugati falakra érkező sugárzás elsősorban a felhősödés napi és éves ciklusától függ.

5. A napsugárzás szezonális változásai

Már tudjuk, hogyan változik a napállandó az év során, és ezáltal a Földet érő sugárzás mennyisége. Ha a Földnek a Naptól való tényleges távolságára határozzuk meg a napállandót, akkor átlagosan 1,98 cal/cm éves értékkel. 2min 2,05 cal/cm lesz 2min januárban és 1,91 cal/cm 2min júliusban.

Ezért egy nyári napon az északi félteke valamivel kevesebb sugárzást kap a légkör határán, mint Déli félteke a nyári napodra.

A Föld gömbszerűsége és az egyenlítői sík dőlése az ekliptika pólusához (23,5 O ) a sugárzás beáramlásának összetett eloszlását hozza létre a szélességi körök között a légkör határán, és annak év közbeni változásait.

9. ábra - A napsugárzás vízszintes felületre történő beáramlása a téli és nyári félévben és az egész évben, földrajzi szélességtől függően

Az ábra azt mutatja, hogy egy év leforgása alatt a beérkező napsugárzás mennyisége az egyenlítői 318 kcal és a sarki 133 kcal között változik.

Télen a sugárzás beáramlása nagyon gyorsan csökken az Egyenlítőtől a sarkig, nyáron - sokkal lassabb. Ugyanakkor a nyári maximum a trópusokon figyelhető meg, és a trópusoktól az egyenlítőig némileg csökken a sugárzás beáramlása.

A nyári trópusi és poláris szélességi körök közötti sugárzás beáramlásának kis különbségét az magyarázza, hogy a Nap magassága sarki szélességek nyáron alacsonyabb, mint a trópusokon, de a nappalok hossza hosszú. A nyári napforduló napján tehát légkör hiányában a pólus több sugárzást kapna, mint az Egyenlítő. A földfelszínen azonban a sugárzás légkör általi csillapítása, felhők általi visszaverődése stb. következtében a nyári sugárzás beáramlása a poláris szélességeken lényegesen kisebb, mint az alacsonyabb szélességeken.

A számítások azt mutatják, hogy a légkör felső határán a trópusokon kívül az éves lefolyásban egy maximum a nyári napforduló idején, egy minimum pedig a téli napforduló idején jelentkezik. De a trópusok között a sugárzás beáramlásának évente két maximuma van, és akkor fordul elő, amikor a Nap eléri a legnagyobb déli magasságát. Az egyenlítőn ez a napéjegyenlőségkor, más intertrópusi szélességeken lesz - a tavaszi napéjegyenlőség után és az őszi napéjegyenlőség előtt, távolodva a napéjegyenlőségek időpontjától, annál nagyobb a szélesség. Az éves ciklus amplitúdója kicsi az egyenlítőn és kicsi a trópusokon belül; mérsékelt és magas szélességeken sokkal nagyobb.

Következtetés

A fentiekből azt a következtetést vonhatjuk le, hogy a Nap az élet forrása mindennek a földön. Hatalmas szerepet játszik a Földön zajló kémiai folyamatokban. A nap elpárologtatja a vizet az óceánokból, tengerekből és a föld felszínéről. Ezt a nedvességet vízcseppekké alakítja, felhőket és ködöket képezve, majd eső, hó, harmat vagy fagy formájában visszahullik a Földre, így óriási nedvességciklust hoz létre a légkörben.

A napenergia a légkör általános keringésének és az óceánokban a víz keringésének forrása. Úgy tűnik, hogy bolygónk víz- és levegőmelegítésének gigantikus rendszerét hozza létre, újraelosztva a hőt a Föld felszínén.

A növényre eső napfény a fotoszintézis folyamatát idézi elő benne, meghatározza a növények növekedését és fejlődését; a talajra kerülve hővé alakul, felmelegíti, talajklímát alakít ki, ezáltal életerőt ad a növényi magvaknak, mikroorganizmusoknak és a benne lakó élőlényeknek, amelyek e hő nélkül anabiózis (hibernáció) állapotba kerülnének.

Ebből arra következtethetünk, hogy a Nap - ez a fő energiaforrás a Földön, és a kiváltó ok, amely bolygónk egyéb energiaforrásainak többségét létrehozta, mint például a szén-, olaj-, gáz-, szél- és vízenergia-, elektromos energia stb.

A felhasznált források listája

1 Nagy információs archívum [Elektronikus forrás] // A napsugárzás, ahogy nekünk látszik. - 2010. - március 2. - URL: #"justify">2 Gontaruk T.I. Felfedem a világot: enciklopédia. - M.: AST Publishing House LLC, 2003. - 445 p.

3 Matveev L.T. Általános meteorológiai tanfolyam. Légkörfizika: tankönyv egyetemistáknak. - 2. kiadás, rev. és további - L., 1994 - 751 p.

4 Világ téma- népszerű kiadvány [Elektronikus forrás] // A nap sugárzás forrása. - 2015. - január 14. - URL:<#"justify">12 Kondratyev K.Ya., Binenko V.I., Melnikova V.I. Meteorológia és hidrológia: tankönyv. - M., 1996. -174 p.

13 Napsugárzás [Elektronikus forrás] / Az ég kék színe. - Moszkva, 2015. - URL: #"justify">16 Guralnik I.I., Dubinsky G.P., Larin V.V., Mamikonova S.V. Meteorológia. -2. kiadás, átdolgozva. - L.: Gidrometeoizdat, 1982. - 440 p.

Budyko M.I. Meteorológia és hidrológia: tankönyv. - M., 1998. - 129 p.

18 Biofile - Tudományos információs magazin [Elektronikus forrás] // A Nap hatása a Föld bolygóra. - 2014. - április 4. - URL: http://biofile.ru/kosmos/4362.html (elérés dátuma: 2015.03.03.).

Zakharovskaya N.N., Iljinics V.V. Meteorológia és klimatológia: oktatási segédlet felsőoktatási hallgatók számára tankönyv létesítmények. - M.: KolosS, 2005. - 127 p.

Regionális Politikai Információs Ügynökség [Elektronikus erőforrás] / Naperőmű. - M, 2015. - URL: http://goo.gl/OqpsCs (hozzáférés dátuma: 2015. 03. 25.).

Oktatási anyagok [Elektronikus forrás] / Napsugárzás beáramlása. - 2015. - november 24. - URL: http://goo.gl/2iaXkt (Hozzáférés: 2015. március 27.).

Az emberiség és a környezet

A litoszféra a Föld kemény héja, ásványi anyagok és fosszilis tüzelőanyagok forrása, talaj...
Az emberi tevékenység "termikus hozzájárulása" az n. c.0,006% napsugárzás. Ennek következménye a bolygó hőmérsékletének 10 C-os emelkedése lesz.

Levegővédelem

Mindketten irigyek éghajlati viszonyok, a Föld különböző földrajzi területei.
...oxigénmolekulák disszociációja napsugárzás hatására a légkör felső rétegeiben 10-50 km magasságban. A koncentrációja is...

A napsugárzás és hatása a természeti és gazdasági folyamatokra

Tanulói dolgozat megírásában megtudhatja a segítség költségét.

Segítsen egy dolgozat megírásában, amelyet biztosan elfogadnak!

Bevezetés

1. fejezet A napsugárzás elméleti vonatkozásai

1 A közvetlen napsugárzás elnyelése és szórása a légkörben

2 Szórt napsugárzás

3 Teljes sugárzás és sugárzási mérleg

2. fejezet A napsugárzás hatása a természeti és gazdasági folyamatokra

1 Napsugárzás és klíma

2 A napsugárzás hatása a növények és állatok fejlődésére

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

A napsugárzás a Nap által kibocsátott teljes sugárzásáram, amely különböző hullámhosszú elektromágneses oszcillációkból áll. Higiéniai szempontból különösen érdekes a napfény optikai része, amely a 280-2800 nm tartományt foglalja el. A hosszabb hullámok rádióhullámok, a rövidebbek gamma-sugarak, az ionizáló sugárzás nem éri el a Föld felszínét, mert a légkör felső rétegeiben, különösen az ózonrétegben megmarad. A napsugárzás a földfelszínen és a légkörben végbemenő összes fizikai és földrajzi folyamat fő energiaforrása.

Ennek a problémakörnek a vizsgálata nagy jelentőséggel bír, mert minden élő természet érzékenyen reagál a környezeti hőmérséklet évszakos változásaira, a napsugárzás intenzitására - a fák tavasszal levelekkel borulnak, ősszel lehullanak a levelek, az anyagcsere folyamatok kihalnak, sok állat hibernált stb. Az ember sem kivétel. Egy év leforgása alatt megváltozik az anyagcseréje és a szöveti sejtek összetétele, és ezek az ingadozások különböző éghajlati övezetek. Szóval, be déli régiók a hemoglobintartalom és a vörösvértestek száma, valamint a hideg időszaki maximális és minimum vérnyomás 20 százalékkal nő a meleg időszakhoz képest. Az északi körülmények között a vizsgált lakosok többségénél a nyári hónapokban volt a legmagasabb, a legalacsonyabb százalékban pedig télen és kora tavasszal. Az utóbbi időben a természeti környezet szennyezettségének meredek növekedése, a légkör megnövekedett szén-dioxid-szintje, valamint a megnövekedett háttérsugárzás következtében jelentősen megnőtt a spontán, spontán, káros mutációk száma mind az állatok, mind az emberek esetében.

A „Napsugárzás és hatása a természeti és gazdasági folyamatokra” című kurzusmunka leíró jellegű, és az ismeretek fejlesztését foglalja magában e probléma keretein belül.

A munka célja: a napsugárzás természeti és gazdasági folyamatokban betöltött szerepének meghatározása.

A cél elérése érdekében a következő feladatokat tűzzük ki:

összegyűjti és tanulmányozza a napsugárzással kapcsolatos irodalmat;

jellemezze a napsugárzás viselkedését földi körülmények között;

mérlegelje a napsugárzás jelentőségét a természeti és gazdasági folyamatokban.

A célok és célkitűzések eléréséhez a következő kutatási módszereket alkalmaztuk: a kutatási témával kapcsolatos tudományos és módszertani irodalom elemzése, információgyűjtés, összehasonlítás, általánosítás, rendszerezés.

Kutatási tárgy: A napsugárzás hatása a Föld bolygó élettani folyamataira. Vizsgálat tárgya: Közvetlen és diffúz napsugárzás. A kurzusmunka egy bevezetőből, két részből, egy következtetésből és egy bibliográfiából áll, 10 forrásból.

1. fejezet A napsugárzás elméleti vonatkozásai

1 A közvetlen napsugárzás elnyelése és szórása a légkörben

A Föld felszínén és a légkörben végbemenő szinte valamennyi természetes folyamat fő energiaforrása a Napból a Földre érkező sugárzási energia. A mélyrétegekből a Föld felszínére érkező, radioaktív bomlás során felszabaduló, kozmikus sugarak által hozott energia, valamint a csillagokból a Földre érkező sugárzás elenyésző a Napból a Földre érkező energiához képest. A Napból a sugárzó energia, azaz az elektromágneses hullámok mellett több száz és több ezer km/sec sebességgel mozgó töltött részecskék, elsősorban elektronok és protonok különféle áramai is érkeznek a Földre. A Nap által kibocsátott sugárzási energia nagy része ultraibolya, látható és infravörös sugárzás. A Nap elektromágneses sugárzásának ezt a részét a meteorológiában napsugárzásnak nevezik.

A légkör felső határára érkező napsugárzás a földfelszín felé haladva számos változáson megy keresztül, amelyet a légkörben való elnyelése és szétszóródása okoz. A Napból a légkörbe, majd a Föld felszínére párhuzamos sugárnyaláb formájában érkező sugárzást közvetlennek nevezzük. A légkör felső határát elérő közvetlen sugárzás jelentős része eléri a földfelszínt. A napsugárzás egy részét a légköri gázok és aeroszolok molekulái szórják szét, és szórt sugárzás formájában éri el a földfelszínt. Ahogy a napsugárzás áthalad a föld légkörén, a légköri gázok és aeroszolok abszorpciója és szórása miatt gyengül. Ugyanakkor a spektrális összetétele is megváltozik. Vonalak és sávok jelennek meg a spektrumban a földi légkörben való abszorpció miatt, és tellúrnak nevezik. ábrán. Az 1. ábra az energia eloszlását mutatja a nap spektrumában. Az a görbe hozzávetőlegesen jellemzi a külső eloszlását a föld légköre, a b és c görbék pedig a Föld felszínén 35 és 15°-os napmagasságban vannak. A b és c görbékben a spektrum ultraibolya része balra végződik X = 0,29 μm-nél, mivel a rövidebb hullámhosszú ultraibolya sugárzást a légkör felső rétegei teljesen elnyelik. A spektrum szakasza X-szel< 0,29 мкм можно наблюдать только на высотах более 30 км. Ультрафиолетовая же радиация с Х >A földfelszínt elérő 0,29 mikron nagyon alacsony energiájú. A látható sugárzás rövidhullámú része és kisebb mértékben a napspektrum hosszúhullámú, látható és infravörös része is nagymértékben csillapodik a légkörön való áthaladáskor. A spektrum infravörös részén számos abszorpciós sáv található, amelyet a légkörben lévő vízgőz jelenléte okoz. A nap különböző magasságaiban és a megfigyelési pont különböző magasságaiban a földfelszín felett a légkör tömege, amelyet egy napsugár áthalad, nem azonos. Ebből adódóan a napsugárzás spektrális összetétele is eltérő. A Nap magasságának csökkenésével a sugárzás ultraibolya része különösen erősen, a látható rész valamelyest, az infravörös rész pedig csak kismértékben csökken.

Rizs. 1. Energiaeloszlás a nap spektrumában.

a - a légkör felső határán,

b - a Föld felszínén 35°-os napmagasságban,

c - a Föld felszínén 15°-os napmagasságban.

A vízgőz fontos szerepet játszik a hosszúhullámú sugárzás elnyelésében: minél több vízgőz van a légkörben, annál kevesebb közvetlen sugárzás éri el a Földet, minden más változatlanság mellett. ábra a, b és c görbéinek összehasonlítása. Az 1. ábra azt mutatja, hogy a légkör milyen jelentősen megváltoztatja az energia kezdeti eloszlását a napsugárzás spektrumában. A sugárzás szétszóródása a légkörben főként légköri gázok és aeroszolok (porszemcsék, ködcseppek, felhők stb.) által történik. A szórás intenzitása függ az egységnyi térfogatra jutó szóródó részecskék számától, méretüktől és jellegüktől, valamint magának a szórt sugárzásnak a hullámhosszától. Alább láthatók a disszipációs együttható értékei tiszta és száraz levegőben normál nyomás különböző hullámhosszokhoz

napsugárzás légköri nyomása

1. táblázat Disszipációs együtthatók tiszta és száraz levegőben normál nyomáson

λ , µm0,7600,5890,4860,396 K·10 7(piros) (sárga) (kék) (lila)0.310.861.94.4

Az 1. táblázatból látható, hogy minél rövidebb a hullámhossz, annál erősebb a sugarak szóródása, például: az ibolya színű sugarak 14-szer erősebben szóródnak, mint a vörösek. Ez különösen magyarázza az ég kék színét. Bár az ibolya és a kék sugarak még jobban szétszóródtak, mint a kékek, energiájuk sokkal kisebb. Ezért szórt fényben a kék szín dominál.

A sugárzás minden irányba szóródik, de nem egyforma intenzitással. A legintenzívebb szóródás a beeső sugár irányában (előre) és az ellenkező irányban (hátra) történik. A szórási minimumokat a közvetlen nyalábra merőleges irányokban figyeljük meg. Így történik a diszperzió teljesen tiszta és száraz levegőben. A szórt sugárzásban a rövidhullámok aránya nagyobb, mint a közvetlen sugárzásban. Ezért minél hosszabb a napsugarak útja, annál több rövidhullám szóródik, és annál nagyobb lesz a hosszú hullámok aránya. Ez magyarázza például, hogy a Nap és a Hold a horizont közelében sárga vagy akár vöröses színt kap.

A közvetlen sugárzás fluxusa és spektrális összetétele a Nap magasságától és a légkör átlátszóságától függ. Ez utóbbi viszont az elnyelő gázok és aeroszolok mennyiségétől, különösen a felhők és köd jelenlététől függ. Ezen tényezők hatására a közvetlen sugárzás áramlása tág határok között változhat. Ugyanabban a napmagasságban a közvetlen sugárzási fluxusnak az alacsony szélességi fokokon, ahol a légkör sok vízgőzt és port tartalmaz, kisebbnek kell lennie, mint a magas szélességeken. A légkör átlátszósága azonban szinte ugyanúgy befolyásolja ezt az áramlást, mint a nap magassága, amely meghatározza az elhaladó tömegek számát.

A közvetlen sugárzás áramlása a tengerszint feletti magasság növekedésével növekszik, mivel minél magasabb a megfigyelési pont, annál kisebb vastagságú légkörbe hatolnak be a napsugarak, és annál kevésbé gyengülnek. A közvetlen sugárzási fluxus magasságának növekedése a légkör alsó rétegeiben gyorsabban megy végbe, mint a felső rétegekben, mivel az aeroszolok és a vízgőz nagy része alul koncentrálódik. A felhők rendkívül nagy hatással vannak a közvetlen sugárzásra. Az alsó réteg sűrű felhői szinte teljesen nem közvetítenek közvetlen sugárzást.

Ha a légkör átlátszósága nem változna a nap folyamán, akkor a közvetlen sugárzás változása a valós délhez képest szimmetrikus lenne: a napkeltekori nulláról előbb gyorsan, majd lassabban nőne a délben elért legmagasabb értékre. , majd ugyanolyan simán.először lassan, majd gyorsabban nullára csökkent napnyugtakor. Az áramlások ugyanazok lennének dél körüli órákban szimmetrikusan.

De a légkör átlátszósága nem marad állandó a nap folyamán, mivel a levegőben lévő por, vízgőz és egyéb szennyeződések mennyisége folyamatosan változik. Ezért a közvetlen sugárzás napi változása általában nem szimmetrikus a délhez képest. A déli vagy délutáni órákban a megnövekedett felfelé irányuló, por- és vízgőzt emelő légmozgások hatására a közvetlen sugárzás csökkenni kezd, így maximuma nem délben, hanem 10 óra körül figyelhető meg.

A közvetlen sugárzás napi ciklusa is változik az év során, ahogy a nap hossza és a nap magassága is változik. A sugarakra merőleges felületekre és a vízszintes felületekre érkező közvetlen sugárzás napi lefutása is eltérő a sugarak ezen felületekre eső beesési szöge miatt. ábrán. A 2. ábra a sugarakra merőlegesen és vízszintes felületre érkező közvetlen sugárzás napi változását mutatja Pavlovszkban (Szentpétervár közelében).

Rizs. 2. A közvetlen napsugárzás napi változása Pavlovszkban. Folytonos vonalak - a sugarakra merőleges felületen; szaggatott vonalak - vízszintes felületen

Amint az ábrán látható, a közvetlen sugárzás vízszintes felületre a nap minden órájában kisebb, mint a sugarakra merőleges felületen. Ez a különbség különösen nagy télen, amikor alacsony a nap magassága.

A közvetlen sugárzás napi ingadozása a hely szélességi fokától is függ: az alacsony szélességeken a délutáni órák maximuma sokkal markánsabb, mint a magas szélességeken. Ennek az az oka, hogy a sarkhoz közeledve a nap magassága napközben kevésbé változik. A sarkokon például a nap magasságának egész napos változása olyan jelentéktelen, hogy gyakorlatilag nincs napi változás a közvetlen sugárzásban.

A közvetlen sugárzás éves lefolyását az átlagos havi déli értékek változása jellemzi. A közvetlen sugárzás éves változása a póluson a legkifejezettebb. Az év téli felében itt nincs napsugárzás, a nyári napfordulóra pedig elérheti az 1,30 cal/cm-t 2· min. Ezzel szemben az Egyenlítőnél a közvetlen sugárzás éves változásának amplitúdója a legkisebb. Ezenkívül az egyenlítőn a közvetlen sugárzás éves lefolyása kettős hullám formájában történik. A maximumok elérik az 1,32 cal/cm-t 2min., a tavaszi és őszi napéjegyenlőség napjain fordulnak elő, és a minimumok körülbelül 0,80 cal/cm 2min., - a nyári és téli napforduló napjain. A középső szélességeken a déli közvetlen sugárzás éves lefolyása során a maximumot a nyári napforduló pillanatában kell megfigyelni, amikor a nap magassága a legnagyobb, a minimumot pedig a téli napforduló pillanatában, amikor a legkevesebb. Ez azzal magyarázható, hogy a nyári hónapokban a levegő vízgőz- és portartalmának növekedése miatt a légkör átlátszósága nagymértékben csökken. A mezőgazdaság, az építőipar és számos műszaki probléma megoldása szempontjából nagy jelentőségűek azok az adatok, amelyek egy vízszintes felület által naponta, hónapban, évben kapott közvetlen sugárzás mennyiségére vonatkoznak. A közvetlen sugárzásnak vannak elméleti, lehetséges és tényleges mennyiségei. Az elméleti összeg az a sugárzás mennyisége, amelyet a Nap egy adott időtartam alatt kap a légkör külső határán elhelyezkedő vízszintes felület egységére.

A lehetséges mennyiség az a sugárzó energia mennyisége, amely belépne a ez a helyátlagos légköri átlátszósággal és a felhők teljes hiányával egy adott ideig a Föld felszínén található egyetlen vízszintes területen. A közvetlen sugárzás tényleges mennyisége a földfelszínen elhelyezkedő egyetlen vízszintes területen adott idő alatt kapott sugárzás tényleges mennyisége. A tényleges mennyiségeket aktinográf rekordok feldolgozásával vagy aktinométeres megfigyelésekből állapítják meg, figyelembe véve a heliográf rekordokból meghatározott napsütés időtartamát.

2. táblázat A közvetlen sugárzás napi mennyisége különböző napokon Harkovban (cal/cm 2)

Összeg16/III15/IV15/XI16/ХII Elméleti Lehetséges Tényleges 519,6 305,3 116,8985,2 584,3 361,6610,4 365,0 215,1167,9 77,0 11,8

táblázatban A 2. ábra a közvetlen sugárzás elméleti, lehetséges és tényleges napi mennyiségét mutatja Harkovban más idő az év ... ja. Táblázat adatai A 2. ábrák azt mutatják, hogy a légkör nagy szerepet játszik a napsugárzás csillapításában (még tiszta napokon is átlagos légköri átlátszóság mellett a légkör felső határára érkező napenergia csak kb. 60%-át kapja a földfelszín), valamint felhősödés (a lehetséges mennyiségekhez képest jelentősen csökkenti a közvetlen sugárzás beérkezését).

A megfigyelések azt mutatják, hogy a tavaszi és nyári hónapokban a közvetlen sugárzás tényleges mennyisége kismértékben növekszik a magasról az alacsony szélességi fokra, kivéve a sarki régiókat, ahol meredeken csökken. Az őszi és téli összegek a szélességi fok növekedésével jelentősen csökkennek, ami szintén az éves összegek erőteljes, azonos irányú csökkenéséhez vezet

1.2 Diffúz napsugárzás

A szórt sugárzás földfelszínre érkezése elérheti a több tized cal/cm-t is 2· min. A következő függőségek figyelhetők meg.

Minél magasabb a Nap magassága, annál nagyobb a szórt sugárzás fluxusa.

Minél több szóródó részecske van a légkörben, annál nagyobb a szórt napsugárzás aránya. Következésképpen a szórt sugárzás fluxusa a légkör zavarosságának növekedésével nő.

A szórt sugárzás fluxusa jelentősen megnövekszik könnyű és viszonylag vékony felhők jelenlétében, amelyek jól szóródó közeget jelentenek. A nap által oldalról megvilágított felhők (altocumulus, cumulus) hatása különösen nagy. Ilyen felhőzet hatására a szórt sugárzás 8-10-szeresére nőhet a derült égbolt alatti érkezéshez képest. Folyamatos felhősödés mellett a középső és különösen a felső rétegben a szórt sugárzás 1,5-2-szer nagyobb, mint tiszta égbolton. Csak nagyon sűrű borult felhők alatt és csapadék idején kisebb a szórt sugárzás, mint derült égbolt alatt.

A szórt sugárzás érkezése az aktív felület jellegétől, elsősorban a visszaverő képességétől függ, mivel a felületről visszaverődő sugárzás másodlagosan szétszóródik a légkörben, és egy része ismét a felszínre jut, ahol hozzáadódik az elsődleges szórt sugárzáshoz. A hótakaró különösen észrevehetően növeli a szórt sugárzást, visszaverve a ráeső közvetlen és szórt sugarak 70-90%-át. Minél alacsonyabb a nap magassága, annál jobban megnő a szórt sugárzás a másodlagos szórás következtében. Így a hótakaró 65%-kal növeli a szórt sugárzás fluxusát, ha a nap a horizont közelében van, és 12%-kal, amikor a nap 50°-os magasságban van.

A tengerszint feletti magasság növekedésével a szórt sugárzás a tiszta égbolt alatt csökken, mivel a légkör fedő szóródó rétegeinek vastagsága csökken. De felhők jelenlétében a légkör felhő alatti rétegében a szórt sugárzás a magassággal nő.

A szórt sugárzás napi és éves lefolyása felhőtlen égbolt alatt párhuzamos a közvetlen sugárzás lefolyásával. De reggel a szórt sugárzás korábban jelenik meg, mint a közvetlen sugárzás. Aztán ahogy a Nap a horizont fölé emelkedik, növekszik, maximumát 12-13 óra tájban éri el, ezután csökkenni kezd, és az alkony végén nullává válik. Az éves lefolyásban a szórt sugárzás maximuma a derült égbolt alatt júliusban, a minimum januárban figyelhető meg. A szórt sugárzás éves ingadozása folyamatos felhőtakaró esetén is egyszerű. A szórt sugárzás leírt napi és éves ciklusa azonban nagymértékben felborul, és változó felhőzet mellett bonyolultabbá válik.

A földfelszínre tetszőleges időtartamra érkező szórt sugárzás mennyiségét rögzítő műszerek nyilvántartásaiból, vagy külön időpontban végzett megfigyelések eredményei alapján történő számítással határozzuk meg.

A szórt sugárzás napi mennyisége elsősorban a nap magasságától és a nap hosszától függ. Ezért csökkenő szélességi körrel és télről nyárra nőnek. A levegő átlátszósága és a felhőzet nagy hatással van a szórt sugárzás érkezésére.

A szórt sugárzás különösen jelentős szerepet játszik a magas szélességi fokokon és a téli hónapokban. Ez jól látható például a táblázatból. 3, amelyben a szórt sugárzás összegeivel (∑ D) együtt a közvetlen sugárzás összegei (∑ S ´ ), vízszintes felületre érkezik.

3. táblázat A közvetlen (vízszintes felületen) és a diffúz sugárzás szezonális és éves mennyisége (cal/cm) 2)

TételA sugárzás mennyiségeTélTavaszNyárŐszÉv%Jakutszk ( φ = 62°)∑S ´ 1,6 19,1 22,4 5,1 50,2 57 ∑ D2,613,815,45,537,343 Pavlovsk ( φ = 59,7°)∑S ´ 0,915,122,74,142,856∑ D2,211,414,65,033,244 Karadag ( φ = 40°)∑ S ´ 4,522,036,714,077,264∑ D6,514,013,68,442,536

Ahogy a táblázatból is látszik. 3, a téli hónapokban a diffúz sugárzás mennyisége mindenhol nagyobb, mint a közvetlen sugárzás mennyisége, különösen a magas szélességi körökben, ahol ilyenkor még a nap déli magassága is alacsony. Nyáron a szórt sugárzás is nagy szerepet játszik a jelentős felhősségű területeken (Jakutszk, Pavlovszk). A sugárzási energia éves összegeiben a szórt sugárzás részaránya a nagy szélességeken és a nagy mennyiségű felhős területeken meghaladja az 50%-ot. Például Arhangelszkben 56%, Szentpéterváron 51% stb.

1.3 Teljes sugárzás és sugárzási mérleg

A teljes sugárzás a közvetlen (vízszintes felületen) és a diffúz sugárzás összege. A teljes sugárzás összetétele, azaz a közvetlen és a diffúz sugárzás aránya a nap magasságától, az átlátszóságtól, a légkörtől és a felhőzettől függően változik.

Napkelte előtt a teljes sugárzás teljes egészében, alacsony napmagasságon pedig főként szórt sugárzásból áll. A Nap magasságának növekedésével a szórt sugárzás részaránya a teljes sugárzásból felhőtlen égbolton csökken: h = 8°-on 50%, h = 50°-on pedig már csak 10-20%.

Minél átlátszóbb a légkör, annál kisebb a szórt sugárzás aránya a teljes sugárzásban.

A teljes sugárzás napi és éves ingadozását főként a nap magasságának változása határozza meg: a teljes sugárzás szinte egyenes arányban változik a nap magasságának változásával. De a felhőzet és a levegő átlátszósága nagymértékben megnehezíti ezt az egyszerű kapcsolatot, és megzavarja a teljes sugárzás zökkenőmentes lefolyását.

A teljes sugárzás jelentősen függ a hely szélességi fokától is. Csökkenő szélességi körrel nő a napi mennyisége, és minél alacsonyabb a hely szélessége, annál egyenletesebben oszlik el a teljes sugárzás a hónapok között, vagyis annál kisebb az éves ciklusának amplitúdója. Például Pavlovszkban ( φ = 60°) havi mennyiségei 12 és 407 cal/cm között mozognak 2, Washingtonban ( φ = 38,9°) - 142-486 cal/cm 2és Takubayben ( φ = 19°) - 307-556 cal/cm 2. A teljes sugárzás éves mennyisége is nő a szélesség csökkenésével. Néhány hónapban azonban a teljes sugárzás a sarki régiókban nagyobb lehet, mint az alacsonyabb szélességi körökben. Például a Tikhaya-öbölben júniusban a teljes sugárzás 37%-kal több, mint Pavlovszkban, és 5%-kal több, mint Feodosziában.

Az elmúlt 7-8 évben az Antarktiszon végzett folyamatos megfigyelések azt mutatják, hogy a havi teljes sugárzás ezen a területen a legmelegebb hónapban (december) körülbelül másfélszerese a sarkvidéki szélességi köröknek, és megegyezik a megfelelő mennyiségekkel. a Krímben és Taskentben. Még az Antarktiszon a teljes sugárzás éves mennyisége is nagyobb, mint például Szentpéterváron. A napsugárzás ilyen jelentős megérkezését az Antarktiszon a száraz levegő magyarázza, nagy magasságú Antarktiszi állomások a tengerszint felett és a hófelszín magas visszaverő képessége (70-90%), növelve a szórt sugárzást

Az aktív felületre érkező és onnan távozó összes sugárzó energiaáram különbségét az aktív felület sugárzási egyensúlyának nevezzük. Más szóval, egy aktív felület sugárzási mérlege az ezen a felületen beáramló és kiáramló sugárzás közötti különbség. Ha a felület vízszintes, akkor a mérleg bejövő része tartalmazza a vízszintes felületre érkező közvetlen sugárzást, a szórt sugárzást és a légkörből érkező ellensugárzást. A sugárzási fogyasztás az aktív felület visszavert rövid- és hosszúhullámú sugárzásából, valamint a rá érkező légköri sugárzás onnan visszavert részéből tevődik össze.

A sugárzási mérleg a sugárzási energia tényleges megérkezését vagy ráfordítását jelenti az aktív felületre, amely meghatározza, hogy az fűthető vagy hűthető lesz-e. Ha a sugárzási energia beérkezése nagyobb, mint a fogyasztása, akkor a sugárzási mérleg pozitív és a felület felmelegszik. Ha a beáramlás kisebb, mint a kiáramlás, akkor a sugárzási mérleg negatív és a felület lehűl. A sugárzási mérleg egésze, valamint egyes elemei számos tényezőtől függenek. Különösen erősen befolyásolja a nap magassága, a napsütés időtartama, az aktív felület jellege, állapota, a légkör zavarossága, a benne lévő vízgőz tartalma, a felhőzet stb.

A napközbeni pillanatnyi (perc) egyenleg általában pozitív, főleg nyáron. Körülbelül 1 órával napnyugta előtt (téli időszámítás nélkül) a sugárzási energia fogyasztása kezd meghaladni az érkezését, a sugárzási mérleg negatívvá válik. Körülbelül 1 órával napkelte után ismét pozitívvá válik. Az egyensúly napközbeni változása derült ég alatt megközelítőleg párhuzamos a közvetlen sugárzás változásával. Az éjszaka folyamán a sugárzási mérleg általában alig változik, de változó felhőzet hatására jelentősen megváltozhat

A sugárzási mérleg éves összegei a szárazföld és az óceánok teljes felületén pozitívak, kivéve az állandó hó- vagy jégtakaróval rendelkező területeket, mint például Közép-Grönland és az Antarktisz. Az északi szélesség 40°-tól északra és a déli szélesség 40°-tól délre a sugárzási mérleg téli havi összegei negatívak, a negatív mérleggel járó időszak a sarkok felé növekszik. Így az Északi-sarkvidéken ezek az összegek csak a nyári hónapokban pozitívak, a 60°-os szélességi körön hét hónapig, az 50°-os szélességi fokon pedig kilenc hónapig. A sugárzási mérleg éves mennyiségei a szárazföldről a tengerre való mozgás során megváltoznak.

A Föld-légkör rendszer sugárzási mérlege a sugárzási energia egyensúlya a légkör függőleges, 1 cm keresztmetszetű oszlopában. 2, amely az aktív felülettől a légkör felső határáig terjed. Bejövő része az aktív felszín és a légkör által elnyelt napsugárzásból, a kimenő része pedig a földfelszín és a légkör hosszúhullámú sugárzásának a világűrbe kerülő részéből áll. A Föld-légkör rendszer sugárzási mérlege a déli szélesség 30°-tól az északi szélesség 30°-ig terjedő zónában pozitív, magasabb szélességeken negatív.

A sugárzási egyensúly vizsgálata nagy gyakorlati érdeklődésre tart számot, mivel ez az egyensúly az egyik fő klímaalkotó tényező. Nemcsak a talaj vagy a tározó, hanem a velük szomszédos légköri rétegek termikus rezsimje is az értékétől függ. A sugárzási egyensúly ismerete nagy jelentőséggel bír a párolgás számításakor, a légtömegek kialakulásának és átalakulásának kérdéskörének vizsgálatakor, a sugárzás emberre és növényre gyakorolt hatásának mérlegelésekor.

2. fejezet A napsugárzás hatása a természeti és gazdasági folyamatokra

2.1 Napsugárzás és éghajlat

A nap az éghajlati rendszer fő mozgatórugója, és a napenergia mennyiségének legkisebb változása is komoly következményekkel járhat a föld klímájában. A naptevékenység a napciklus tizenegy évében (vagy ahogy egyes szakértők úgy vélik, huszonkét évente) gyarapodik és csökken. Az elmúlt 3 millió év során a bolygó felszínére eső napfény mennyiségének rendszeres ingadozása jégkorszakok sorozatát idézte elő, amelyeket rövid, meleg interglaciális intervallumok tarkítottak. Milankovitch hipotézise szerint a Föld félgömbjei kevesebb vagy több napsugárzást kaphatnak a mozgásának változása következtében, ami a globális hőmérsékletben is tükröződik. Évmilliók során számos éghajlati ciklus megváltozott. Az utolsó jégkorszak végén a jégtakaró, amely 100 ezer éven át kötötte Észak-Európát Észak Amerika, csökkenni kezdett és 6 ezer éve eltűnt. Sok tudós úgy véli, hogy a civilizáció fejlődése elsősorban a jégkorszakok közötti meleg időszakban megy végbe.

A Föld felszínére érkező napsugárzás a klíma kialakulásának fő energiabázisa. Meghatározza a fő hőáramlást a föld felszínére. A légkör felmelegszik, elnyeli a napsugárzást és a Föld saját sugárzását. A felforrósodott légkör kisugározza magát. Csakúgy, mint a Föld felszíne, infravörös sugárzást bocsát ki a szem számára láthatatlan hosszú hullámok tartományában. A légköri sugárzás jelentős része (kb. 70%) eléri a földfelszínt, amely azt szinte teljesen elnyeli (95-99%). Ezt a sugárzást „ellensugárzásnak” nevezzük, mivel a földfelszín saját sugárzása felé irányul. A légkör fő anyaga, amely elnyeli a földi sugárzást és ellensugárzást küld, a vízgőz. A légkör a vízgőzön kívül szén-dioxidot (CO 2) és egyéb gázok, amelyek a 7-15 mikron hullámhossz-tartományban vesznek fel energiát, azaz. ahol a földi sugárzás energiája közel van a maximumhoz. Viszonylag kis változások a CO-koncentrációban 2a légkörben befolyásolhatja a földfelszín hőmérsékletét. Az üvegházakban lezajló folyamatokhoz hasonlóan, amikor a védőfólián áthatoló sugárzás felmelegíti a talajt, amelynek sugárzását a film késlelteti, további fűtést biztosítva, a földfelszín és a légkör kölcsönhatási folyamatát "üvegháznak" nevezik. hatás." Az üvegházhatás lehetővé teszi, hogy a Föld felszínén olyan hőmérsékletet tartsunk fenn, amelynél lehetséges az élet megjelenése és fejlődése. Ha nem lenne üvegházhatás, akkor az átlagos felszíni hőmérséklet földgolyó lényegesen alacsonyabb lenne, mint most.

A külső tényezők globális léghőmérsékletre gyakorolt hatását szimulációkkal vizsgálják. A legtöbb ezen a területen végzett munka azt sugallja, hogy az elmúlt 50 év során a megnövekedett üvegházhatású gázok kibocsátása miatti felmelegedés becsült mértéke és mértéke meglehetősen hasonló vagy nagyobb, mint a megfigyelt felmelegedés üteme és mértéke. Az üvegházhatású gázok és aeroszolok légköri koncentrációjának változása, a napsugárzás változása és a földfelszín tulajdonságai megváltoztatják az éghajlati rendszer energiamérlegét. Ezeket a változásokat a sugárzási kényszer kifejezés fejezi ki, amelyet a globális éghajlatra gyakorolt felmelegedési vagy lehűlési hatások összehasonlítására használnak számos emberi és természeti tényező miatt.

Oroszország területén télen a teljes napsugárzás a Távol-Kelet déli részén, Dél-Transbaikáliában és Ciscaucasia területén éri el a legmagasabb értéket. Januárban Primorye legdélebbi része több mint 200 mJ/m 2, egyéb felsorolt területek - 150 mJ/km felett 2. Északon a teljes sugárzás gyorsan csökken a Nap alacsonyabb helyzete és a nappal rövidülése miatt. É 60°-ig már 3-4-szeresére csökken. Az Északi-sarkkörtől északra beáll a sarki éjszaka, amely az északi szélesség 70°-án tart. 53 nap. A téli sugárzási mérleg országszerte negatív.

Ilyen körülmények között a felszín erős lehűlése és az ázsiai maximum kialakulása következik be, amelynek központja Észak-Mongólia, Altáj délkeleti része, Tuva és a Bajkál-régió déli része. Az anticiklon közepén a nyomás meghaladja az 1040 hPa-t (mbar). Az ázsiai magaslattól két sarkantyú nyúlik ki: északkeletre, ahol a másodlagos Oymyakon központ képződik 1030 hPa feletti nyomással, és nyugatra, hogy csatlakozzon az Azori-szigetek magaslatához, a Voeikov tengelyhez. Átnyúl Kazah kis dombok Uralsk - Szaratov - Harkov - Chisinau és tovább Franciaország déli partjaiig. Oroszország nyugati régióiban a Voeikov tengelyen belül a nyomás 1021 hPa-ra csökken, de magasabb marad, mint a tengelytől északra és délre található területeken.

A Voeikov-tengely fontos szerepet játszik az éghajlati megosztottságban. Tőle délre (Oroszországban ez a Kelet-Európai Síkság és Ciscaucasia déli része) keleti és északkeleti szél fúj, száraz és hideg kontinentális levegőt szállítva. mérsékelt övi szélességi körök az ázsiai magasról. A délnyugati és nyugati szél a Voeikov tengelytől északra fúj. A nyugati közlekedés szerepe a kelet-európai síkság északi részén és északnyugaton Nyugat-Szibéria felerősíti az izlandi minimum, melynek mélysége eléri a Kara-tengert (a Varanger-fjord térségében a nyomás 1007,5 hPa). A nyugati közlekedés gyakran viszonylag meleg és párás atlanti levegőt hoz ezekre a területekre. Szibéria többi részén a déli komponensű szelek dominálnak, amelyek az ázsiai magaslatról szállítják a kontinentális levegőt. ábrán. A 3. ábrán látható, hogy az észak-keleti térség felett medencedomborzat és minimális napsugárzás mellett télen nagyon hideg és száraz kontinentális sarkvidéki levegő képződik. A nagynyomás északkeleti övéből az Északi-sarkvidék felé rohan és Csendes-óceánok

Rizs. 3. átlaghőmérséklet januárban levegőben

Az Aleut-mélység Kamcsatka keleti partjainál képződik télen. A Commander-szigeteken, Kamcsatka délkeleti részén, a Kuril-sziget ívének északi részén 1003 hPa, a Kamcsatka-part jelentős részén 1006 hPa alatti a nyomás. Itt, Oroszország keleti peremén az alacsony nyomású terület az északkeleti nyúlvány közvetlen közelében helyezkedik el, így nagynyomású gradiens alakul ki (főleg a közelben északi part Okhotszki-tenger); a mérsékelt szélességi körök (déli) és a sarkvidéki levegő (északon) hideg kontinentális levegőt szállítanak a tengerekbe. Az uralkodó szél északi és északnyugati irányú. Az északi-sarkvidéki front a Barents-vizek felett télen és Kara tengerek, és a Távol-Keleten - fent Okhotszki-tenger. A sarki front ilyenkor múlik a területtől délre Oroszország. Csak a Kaukázus Fekete-tengeri partvidékén jelentkezik a sarki front mediterrán ágának ciklonjainak hatása, amelyek útja Nyugat-Ázsiából a felé tolódik. Fekete tenger kiterjedései feletti kisebb nyomás miatt. A csapadék eloszlása frontális zónákhoz kapcsolódik.

A meleg időszak beköszöntével a sugárzási tényező szerepe az éghajlat kialakulásában meredeken megnő. Meghatározza hőmérsékleti rezsim szinte az egész országban. A teljes sugárzás nyáron éri el a legmagasabb értéket a Kaszpi-tengeri sivatagokban és a Kaukázus Fekete-tenger partján - júliusban 700 mJ/m2. Északra a napsugárzás mennyisége keveset csökken, a nappalok hosszának növekedése miatt, így Taimyr északi részén júliusban 550 mJ/m2, i.e. A sugárzás 80%-a az ország déli részéről érkezik. Nyáron országszerte pozitív a sugárzási mérleg és a havi átlaghőmérséklet. A júliusi átlaghőmérséklet a legmagasabb északi szigetek A Franz Josef Land és a Severnaya Zemlya nullához közelít, Tajmyr partján - valamivel több, mint + 2 °C, Szibéria más tengerparti területein + 4...+ 6 °C, valamint a Barents-tenger partján. + 8...+ 9° VEL. Dél felé haladva gyorsan +12...+13°C-ra emelkedik a hőmérséklet. Délen a hőmérséklet-emelkedés fokozatosabb. A júliusi átlaghőmérséklet a Kaszpi-tenger térségében és Kelet-Ciscaucasia sivatagában éri el maximumát, a +25°C-ot.

Nyáron a talaj felmelegszik, és a felette lévő nyomás csökken. Transbaikalia, Dél-Jakutia és a középső Amur régió felett 1006 hPa alá, Dauria déli részén pedig 1003 hPa alá állítják a nyomást. Az óceánok felé a nyomás növekszik, eléri az 1012 hPa-t a kelet-szibériai és a csukcsi tengerek északi vizei felett, Barents-tengerÉs nyugati partÚj Föld. Légtömegek zúdulnak a kontinens mélyére. A sarkvidéki levegő hideg és száraz, különösen az Északi-sark keleti vidékein. Dél felé haladva gyorsan felmelegszik és eltávolodik a telítettség állapotától. A hawaii (észak-csendes-óceáni) maximum nyáron észak felé mozdul el, közeledik Oroszország távol-keleti határaihoz, ami nyári monszunt eredményez. A szárazföldre mérsékelt szélességi körök csendes-óceáni tengeri levegője, néha trópusi levegő érkezik. Az Azovi-magasság észak felé való mozgásával összefüggésben sarkantyúja áthatol a kelet-európai síkságon. Tőle északra és keletre csökken a nyomás. Nyáron felerősödik a nyugati közlekedés. Az Atlanti-óceán felől a mérsékelt szélességi körök tengeri levegője Oroszország területére jut.

Minden légtömegek nyáron Oroszország területére érkező, mérsékelt övi kontinentális levegővé alakul át. Sarkvidéki front jelenik meg az északi tengerek felett, Tajmirtól keletre, Szibéria tengerparti vidékein. A sarki front mongol ága áthalad a dél-szibériai hegyeken és azon túl központi régiók A kelet-európai síkságon és Primorye-ban tömegen belüli front keletkezik a mérsékelt szélességi körök enyhén átalakult tengeri és kontinentális levegője között.

2.2 A napsugárzás hatása a növények és állatok fejlődésére

A kurzusmunka előző részében a beérkező napsugárzás és a Föld felszíne közötti kapcsolat megállapítására került sor. Ennek a kapcsolatnak köszönhetően a napsugárzás aktívan befolyásolja a Föld számos folyamatát, beleértve a bioszféráját is. AZ ÉS. Vernadszkij a bioszféra fejlődését befolyásoló tényezőkről szólva többek között a napsugárzásra is rámutatott. Így hangsúlyozta, hogy kozmikus testek, különösen a Nap nélkül nem létezhetne élet a Földön. Az élő szervezetek átalakulnak napsugárzás földenergiává (termikus, elektromos, kémiai, mechanikai) olyan léptékben, amely meghatározza a bioszféra létezését. A napenergia feldolgozásával az élő anyag átalakítja egész bolygónkat. Ebben az értelemben feltételezhetjük, hogy a bioszféra keletkezése, kialakulása és működése többek között a napsugárzás hatásának eredménye.

A Földbe jutó nap sugárzó energiájának egy részét 300...4000 nm hullámhosszú elektromágneses rezgések továbbítják. A növények számára a fiziológiai sugárzás területe a legnagyobb jelentőségű, amely jelentős hatással van a fotoszintézis, a növekedés és a fejlődés folyamataira. A növényeket érő élettani sugárzás mintegy 80%-át elnyelik, 10%-át visszaverik, 10%-át pedig továbbítják. A fotoszintézishez és más élettani folyamatokhoz a növények az elnyelt sugárzás 6%-át használják fel, a többi hőátadásra és transzspirációra megy el. A fény spektrális összetétele nagymértékben befolyásolja a növények növekedésének és fejlődésének természetét. A növényi pigmentek a 320...760 nm tartományban nyelnek el sugárzást. A fő abszorpciós maximumok a kék-ibolya és a piros, a minimum pedig a sárga-zöld tartományban találhatók a spektrumban. Az ultraibolya sugarakat nagyrészt elnyelik a fehérjemolekulák, ami komoly károsodást okozhat bennük. Két fontos kromofor, amely elnyeli az ultraibolya sugarakat, az endogén fitohormonok. Nekik köszönhetően az ultraibolya sugárzás befolyásolja a növekedési és fejlődési folyamatokat - a szervek aránytalan növekedése, a gyökér és a hajtás növekedésének egyensúlyhiánya, valamint a kompakt (alpesi) szokású növények kialakulása figyelhető meg. Az 510 nm-nél nem nagyobb hullámhosszú ultraibolya és kék sugárzás egy részét a kevéssé vizsgált kriptokróm pigment elnyeli. A kék fényt a karotinoidok és a klorofill, a vöröset a klorofill, a vöröset és a távoli vöröset a fitokróm elnyeli. A hosszabb hullámhosszú sugárzást már nem speciális pigmentek veszik fel, hanem a növény teljes felülete, aminek következtében megnő a hőmérséklete. Ez a vetés során megfigyelhető: a levelek felső rétegei túlnyomórészt a spektrum látható rövidhullámú részéből veszik fel és verik vissza a fényt; főként a hosszú hullámú sugárzás az alsó levelekig hatol, ami a fotoszintetikus aktivitás gyengülése mellett jelentősen aktiválja a légzésüket. Ennek a sugárzásnak a hatására a szárak megnyúlnak, az internódiumok megnyúlása következtében laza, nagy sejtekkel rendelkező szövet képződik, amelyet az ultraibolya sugárzás könnyen károsít, ami gyakran előfordul megvastagodott és túlnőtt palánták ültetésekor.

A sugárzó energia, amely változásokat okoz az élettani folyamatok lefolyásában, végső soron a növények kialakulásának erőteljes tényezője. A világítás időtartama meghatározza és gyakran megváltoztatja a növény megjelenését. Így egy rövid (8-10 órás) napon a hosszúnappali növények nagyszámú levelet vagy elágazó hajtást alkotnak, sok faj (saláta, rudbeckia, retek stb.) levélrozettát alkot, száruk megrövidül. Ugyanilyen körülmények között a rövidnapos növények csökevényesek, a levelek száma kicsi, a virágzat (például a köles, rizs pajzsa) kicsi, és a képződött magvak száma is elenyésző. A fotoperiódus növekedésével (14-16 óra felett) a fejlődés késik, és a növekedés jelentősen megnövekedhet, aminek következtében gyakran még a gigantizmus olyan jelenségei is megfigyelhetők, mint a levelek bősége a hosszú száron, a levél megjelenése. sok hónaljhajtás, a fül elágazása, dupla virágok, többszörös kalászok növelik a virágok és magvak számát és méretét az egyes virágzatokban. A nap hossza befolyásolja a föld feletti és a föld alatti szervek arányának változását, valamint szabályozza a szárvastagságok, gumók, gyökerek és hagymák kialakulását olyan növényekben, mint a retek, hagyma, sárgarépa, burgonya, daliák. Például a retek és a burgonya, amelyek egy rövid napon késve fejlődnek, asszimilánsokat küldenek a gyökérnövényekbe vagy gumókba. A szelekció eredményeként olyan fajtákat választottak ki, amelyek képesek voltak gyökértermést képezni egy hosszú napon (például retekben), vagy a burgonya virágzása után. A naphossz befolyásolja az ivarok differenciálódását: a kenderben a hosszú napokon a növények fele hím, fele nőstény, rövid napokon, amikor gyorsabban halad a fejlődés, a növények fele kétivarú, fele nőstény. . Egy rövid nap felgyorsítja az uborkában és a sárgadinnyében a nőivarú virágok kialakulását, a kukoricában pedig a csutka kialakulását. A különböző naphosszúságok és fluxusok kombinációja eltérő spektrális összetételű sugárzással (vagy eltérő energiaarányú, például vörös és kék sugárzással a fehér fényű lámpák sugárzásában) még nagyobb mértékben befolyásolja a morfogenetikai változásokat.

Sötétben vagy alacsony sugárzási intenzitás mellett általában a növények etiolációja figyelhető meg (a szár és a levelek megnyúlása és elvékonyodása, a levélnyél fokozott nyúlása stb.), elsősorban a sejtek hosszában történő megnyúlása miatt - ez a folyamat biológiailag arra irányul. szerveket a fényre, mint például a magok csírázása során a talajban képződő szárban. A fény gátolja a nyújtást, és minél erősebben, annál nagyobb az intenzitása. Ugyanazon naphosszon, a fény spektrális összetételétől és intenzitásától függően változik a növény magassága és alakja: alacsony intenzitás mellett a legtömörebb és leggyengébb növekedésű, bár sok levelű növények jönnek létre. narancsvörösek hatására és nagy intenzitással - kék-lila sugarak hatására.

Amikor egyes növényfajokat csak vörös fénnyel világítottak meg, egyszerűbb formájú, megnyúlt pengéjű, kisebb lebenyszámú levelek kialakulása volt megfigyelhető (például retekben, paradicsomban stb.). Számos vízinövény, amelyekre a heterofília jelensége (különböző alakú levelek) jellemző, vörös vagy zöld fény hatására csak szalagszerű, egyszerű alakú leveleket képeznek; kék vagy fehér fényben azonban normál és összetettebb levelek fejlődnek. Általában minden növény megköveteli a kék-ibolya sugárzás jelenlétét a sugárzásban, amelyek nélkül ilyen vagy olyan mértékben előbb-utóbb rendellenes növekedés, fejlődés, differenciálódási rendellenességek stb. A 300-800 mmk egy erőteljes szabályozó tényező, amely befolyásolja a formatív folyamatok változásait

A növényekben és szerveikben számos fotoreceptor rendszer jelenléte, amelyek különböznek az abszorpciós spektrumokban, és ezáltal meghatározzák a folyamatok hatásspektrumát és fehér fénnyel besugárzott kölcsönhatásukat, megteremti az alapot a növények tulajdonságainak és tulajdonságainak rendkívüli sokféleségéhez. , amelynek mennyiségi és minőségi kifejeződése különböző hatásoktól függ. Így a növények életében a legkülönfélébb folyamatokat szabályozza a sugárzási energia, melynek forrása természetes körülmények között a Nap által kibocsátott sugárzás.

A napsugárzás állatokra gyakorolt hatása nagyon fontos és sokrétű. A napsugárzás erőteljes biológiai hatást fejt ki, serkenti a szervezet élettani folyamatait, megváltoztatja az anyagcserét és a szervezet általános tónusát. A sugarak testre gyakorolt biológiai hatása a hullámhossztól függ - minél rövidebbek a hullámok, annál erősebb a biológiai hatásuk. Az ultraibolya sugárzásnak van a legerősebb hatása. Serkentik a fehérje-, zsír-, szénhidrát- és ásványianyag-anyagcserét. Megfigyelték a hematopoietikus funkciókra és az immunológiai folyamatokra gyakorolt hatásukat, ami a szervezet védekezőképességének növekedéséhez vezet. Az UV-sugarak hatására a D-vitamin a 7-es dehidrokoleszterin provitaminból képződik az állatok bőrében. 3szabályozza a foszfor-kalcium anyagcserét, és megvédi a fiatal egyéneket az angolkórtól és a felnőtteket az osteomalaciától.

Az UFL baktériumölő hatása nagy jelentőséggel bír, ami a levegő, a talaj és a víz fertőtlenítését eredményezi. Az emberi szervezet legjellemzőbb reakciója az UV-sugárzás hatására a pigmentáció (barnulás) kialakulása. Az ultraibolya sugárzás túladagolása égési sérüléseket és bőrirritációt, fejfájást és megemelkedett testhőmérsékletet okozhat.

Az infravörös sugárzásnak termikus hatása van. A fiatal állatok élettani állapotának, növekedésének, fejlődésének és biztonságának javítása, valamint a helyiségekben az optimális hőmérsékleti és páratartalom megteremtése érdekében az év őszi és téli-tavaszi időszakában széles körben alkalmazzák az infralámpás helyi fűtést. Az infravörös sugarak növelik a levegő hőmérsékletét, felmelegítik a bőrt és a mélyen fekvő szöveteket, elősegítik a véráramlást a perifériás erekbe, ezáltal hőgátat hoznak létre, amely megakadályozza a test lehűlését. Az infravörös sugarak javítják a hőszabályozást és elősegítik a fiatal haszonállatok testének megkeményedését

A látható fény biztosítja az állatok tájékozódását a térben, és növeli a motoros aktivitást a neuromuszkuláris tónus aktiválásával. A látható fény irritálja a látóideget, stimulálja az idegrendszert és a belső elválasztású mirigyeket, és ezen keresztül az egész szervezetre hat. Fény hatására állatokban fokozódik az ivarmirigyek szekréciója, és serkentik a szexuális funkciót. Növekvő állatokban a fényhiány visszafordíthatatlan minőségi változásokat okozhat az ivarmirigyekben, felnőtt állatokban pedig csökkenti az ivaros aktivitást, a termékenységet, vagy átmeneti terméketlenséget okoz. Például a rossz fényviszonyok között nevelt kocasüldők és vaddisznók a petefészkek és a herék súlya 20-24%-kal kisebb, mint a normál fényviszonyok között tartott analóg állatoké.

A tenyészkanok 100-150 lux-os megvilágítás mellett és 9-10 órás nappali fényben tartása pozitív hatással van erejükre és spermaminőségükre. A petefészkek aktivitása és a szexuális hő megnyilvánulása teheneknél szintén nagymértékben függ a fénytényezőtől. Az optimális számukra a 16 órás megvilágítás. A gyakorlati megfigyelések azt mutatják, hogy az ablak melletti istállók külső soraiban tartott tehenek gyorsabban felmelegszenek és megtermékenyülnek, mint a középső istállósorokban, ahol 5-10-szer gyengébb a megvilágítás.

A beltéri világítás különösen fontos a madarak számára. Az életkortól és a tojásrakás időszakától függően differenciált megvilágítási rendszer alkalmazása egyenletes tojástermelést tesz lehetővé egész évben. A világítási intenzitás csökkentése csökkenti az állatok mozgási aktivitását, ami hatékonyabb takarmányenergia-felhasználást és a napi átlagos súlygyarapodás növekedését eredményezi, ezért javasolt a hízó állatokat elsötétített helyiségekben tartani. Ugyanakkor a húsban nagy arányban halmozódik fel a zsír, és csökken a fehérje aránya. Sötét körülmények között az állatok hosszú csontjainak erőssége csökken. A túl erős világítás fokozott agresszióhoz és kannibalizmushoz vezet

Figyelembe véve a napsugárzás sokrétű hatását, az állatokat kellően világos helyiségekben, rendszeres testmozgásban kell elhelyezni, nyáron legelőn vagy nyári táborokban tartani. Így a napfény hatására megnő a szervezet általános tónusa, fertőzésekkel szembeni ellenálló képessége, valamint az állatok természetes ellenálló képessége és produktivitása.

Következtetés

Évezredeken át az emberek a Nap hullámsugárzásának csak a látható részét észlelték. Később kiderült, hogy a Nap nem csak látható, hanem szabad szemmel láthatatlan fényt, valamint töltött részecskéket is bocsát ki. Kiderült, hogy a napsugárzás képes átalakítani a Föld légkörét és kölcsönhatásba lépni a felszínével.

Összefoglalva ezt tanfolyami munka hogy a napsugárzás természetesen csak nappal hat erősen a Földre – 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. Kimutatták, hogy az égitest által kapott sugárzás mennyisége a bolygó és a csillag távolságától függ - ha a távolság megduplázódik, a csillagból a bolygóra érkező sugárzás mennyisége négyszeresére csökken (a távolság négyzetével arányosan) a bolygó és a csillag között). Így a bolygó és a csillag távolságának kismértékű változása is (a pálya excentricitásától függően) a bolygóra jutó sugárzás mennyiségének jelentős változásához vezet.

A sugárzási mérleg például Oroszország legészakibb szigetein negatív; a szárazföldön 400 mJ/m2 Tamir északi részén és 2000 mJ/m 2a Távol-Kelet legdélebbi részén, a Volga alsó szakaszán és Kelet-Ciscaucasia. Maximális érték (2100 mJ/m 2) a sugárzás egyensúlya Nyugat-Ciscaucasiában éri el. A sugárzási mérleg határozza meg azt a hőmennyiséget, amelyet a természetben végbemenő különféle folyamatokra fordítanak. Következésképpen Oroszország északi kontinentális peremvidékein ötször kevesebb hőt fordítanak a természetes folyamatokra, és elsősorban az éghajlat kialakulására, mint a déli külterületek közelében.

A beérkező napsugárzás mennyisége azonban sokkal erősebben függ az évszakok változásától - jelenleg a Földre jutó napsugárzás teljes mennyisége gyakorlatilag változatlan marad, de az északi 65°-os szélességi körökön (Oroszország északi városainak szélessége, ill. Kanada) 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. Ezenkívül a Föld pályájának excentricitásának időszakos változása különféle geológiai korszakok kialakulásához vezethet: például a jégkorszakhoz. A Föld biogeokémiai folyamatait és klímáját befolyásoló tényezőket a Naphoz viszonyított térbeli elhelyezkedése (a Föld tengelyének a Föld keringési síkjához viszonyított dőlése), a Föld Naptól való távolsága, az áthaladás feltételei határozzák meg. a napsugarak és főként a Napon végbemenő folyamatok, amelyeket általában naptevékenységnek neveznek. A szoláris-földi kapcsolatok alapja a naptevékenységnek a Földön, annak légkörében és a földközeli térben lezajló technikai folyamatok instabilitására gyakorolt hatása.

Az elvégzett munka eredményeként a főbb következtetéseket azonosították:

A Földet érő közvetlen napsugárzás és a Föld felszínéről visszaverődő diffúz napsugárzás a fő energiaforrások a bolygón.

A Földet hővel és fénnyel szállító napsugárzás kiemelkedő jelentőségű az éghajlat kialakulásában, szinte minden, a földfelszínen és a légkörben előforduló meteorológiai jelenség és folyamat fő okozója.

A napsugárzás az egyik fontos tényezők a növények és állatok létfontosságú tevékenysége, amely nagymértékben meghatározza termőképességüket.

Bibliográfia

1. Shulgin I.A. - Napsugárzás és növény. Szentpétervár: Gidrometizdat, 2005. - 234 p.

Kuznyecov V.N., Idlis G.M., Gushchina V.N. - Természettudomány. M.: Agar,

Mamontov G.S., Zakharov V.B. - Általános biológia. M.: Felsőiskola,

Ku-Nan Liow. - A légköri sugárzási folyamatok alapjai, Szentpétervár: Gidrometizdat, 2000. - 217 p.

Nikiforov G.S. - Egészségpszichológia, Szentpétervár: Péter, 2003. - 255 p.

Sharov V.B. - Egészségügy és sugárzás, Cseljabinszk: Urál-Szibériai Gazdasági és Tudományos-Műszaki Irodalom Háza, 2002. - 189 p.

Katonov V.I., Pliniev S.G. - A mezőgazdaságról, M:. L. Selkhozgiz, 2010. - 302 p.

Markov, V.M. - Zöldségtermesztés, M.: Kolos; 2. kiadás, átdolgozott,

Vrakin V.F., Sidorova M.V., - Mezőgazdasági állatok morfológiája. M.: "Agropromizdat", 2005. - 539 p.

10. Obolensky V.N., - Meteorológia, M.: Gidrometeizdat, 2004. - 638 p.

Hőforrások. A hőenergia meghatározó jelentőségű a légkör életében. Ennek az energiának a fő forrása a Nap. Ami a Hold, a bolygók és a csillagok hősugárzását illeti, ez annyira jelentéktelen a Föld számára, hogy gyakorlatilag nem is tud vele számolni. Lényegesen több hőenergiát ad a Föld belső hője. A geofizikusok számításai szerint a Föld belsejéből folyamatosan áramló hő 0°-kal növeli a földfelszín hőmérsékletét.1. De az ilyen hőbeáramlás még olyan kicsi, hogy ezzel sem kell számolni. Így a Föld felszínén az egyetlen hőenergia-forrásnak csak a Nap tekinthető.

Napsugárzás. A körülbelül 6000°-os fotoszféra (sugárzó felület) hőmérsékletű Nap minden irányban energiát sugároz az űrbe. Ennek az energiának egy része, párhuzamos napsugarak hatalmas nyalábja formájában eléri a Földet. A Föld felszínét a Napból közvetlen sugarak formájában elérő napenergiát nevezzük közvetlen napsugárzás. De nem minden, a Földre irányuló napsugárzás éri el a földfelszínt, mivel a légkör vastag rétegén áthaladó napsugarakat részben elnyeli, részben szétszórják a molekulák és a lebegő levegő részecskéi, részben pedig a felhők visszaverődnek. A napenergia azon részét, amely a légkörben szétszóródik, ún szórt sugárzás. A szórt napsugárzás áthalad a légkörön és eléri a Föld felszínét. Az ilyen típusú sugárzást egységes nappali fényként érzékeljük, amikor a Napot teljesen beborítják a felhők, vagy éppen eltűnt a horizont alatt.

A Föld felszínét elérő közvetlen és diffúz napsugárzást nem nyeli el teljesen. A napsugárzás egy része a földfelszínről visszaverődik a légkörbe, és ott sugárfolyam formájában, ún. visszavert napsugárzás.

A napsugárzás összetétele nagyon összetett, amihez nagyon magas hőmérsékletű a Nap sugárzó felülete. Hagyományosan a hullámhossz szerint a napsugárzás spektruma három részre oszlik: ultraibolya (η<0,4<μ видимую глазом (η 0,4μ-0,76μ) és az infravörös rész (η >0,76μ). A földfelszíni napsugárzás összetételét a napfotoszféra hőmérsékletén kívül a napsugarak egy részének elnyelése és szóródása is befolyásolja, amikor azok áthaladnak a Föld léghéján. Ebben a tekintetben a napsugárzás összetétele a légkör felső határán és a Föld felszínén eltérő lesz. Elméleti számítások és megfigyelések alapján megállapították, hogy a légkör határán az ultraibolya sugárzás 5%, a látható sugarak 52% és az infravörös 43%. A Föld felszínén (40°-os napmagasságnál) az ultraibolya sugarak csak 1%-ot, a látható sugarak 40%-ot, az infravörös sugarak pedig 59%-ot tesznek ki.

A napsugárzás intenzitása. A közvetlen napsugárzás intenzitása alatt a percenként bevitt kalóriákban kifejezett hőmennyiséget értjük. a Nap felszínének sugárzási energiájából az 1-ben cm 2, a napsugárzásra merőlegesen helyezkedik el.

A közvetlen napsugárzás intenzitásának mérésére speciális eszközöket használnak - aktinométereket és pirheliométereket; A szórt sugárzás mennyiségét piranométer határozza meg. A napsugárzás időtartamának automatikus regisztrálását aktinográfok és heliográfok végzik. A napsugárzás spektrális intenzitását spektrobolográf határozza meg.

A légkör határán, ahol a Föld léghéjának elnyelő és szóró hatását kizárjuk, a közvetlen napsugárzás intenzitása kb. ürülékáltal 1 cm 2 felületek 1 perc alatt. Ezt a mennyiséget ún szoláris állandó. A napsugárzás intenzitása 2-ben ürülékáltal 1 cm 2 1 perc alatt. akkora hőmennyiséget biztosít az év során, hogy az elegendő lenne egy jégréteg felolvasztására 35 m vastag, ha egy ilyen réteg az egész földfelszínt beborította.

A napsugárzás intenzitásának számos mérése alapján feltételezhető, hogy a Föld légkörének felső határára érkező napenergia mennyisége több százalékos ingadozást tapasztal. Az oszcillációk periodikusak és nem periodikusak, nyilvánvalóan magán a Napon végbemenő folyamatokhoz kapcsolódnak.

Ezenkívül a napsugárzás intenzitásában némi változás következik be az év során, amiatt, hogy a Föld éves forgása során nem körben, hanem ellipszisben mozog, amelynek egyik gócában a Nap található. . Ebben a tekintetben a Föld és a Nap távolsága változik, és ennek következtében a napsugárzás intenzitása is ingadozik. A legnagyobb intenzitás január 3-án figyelhető meg, amikor a Föld a legközelebb van a Naphoz, és a legalacsonyabb július 5-én, amikor a Föld a legnagyobb távolságra van a Naptól.

Emiatt a napsugárzás intenzitásának ingadozása nagyon kicsi, és csak elméleti szempontból lehet érdekes. (A maximális távolságon lévő energia mennyisége a minimális távolságon lévő energia mennyiségéhez viszonyítva 100:107, vagyis a különbség teljesen elhanyagolható.)

A földgömb felszínének besugárzási feltételei. A Föld gömbalakja önmagában ahhoz vezet, hogy a Nap sugárzó energiája nagyon egyenetlenül oszlik el a Föld felszínén. Tehát a tavaszi és őszi napéjegyenlőség napjain (március 21. és szeptember 23.) csak az Egyenlítőnél délben lesz a sugarak beesési szöge 90° (30. ábra), és ahogy közeledik a sarkokhoz 90-ről 0°-ra csökkenteni. És így,

ha az Egyenlítőnél a kapott sugárzás mennyiségét 1-nek vesszük, akkor a 60. párhuzamosnál 0,5-tel, a póluson pedig 0-val lesz kifejezve.

A földgömbnek ráadásul napi és éves mozgása van, a Föld tengelye pedig 66°-kal dől a keringési síkhoz képest.5. Ennek a dőlésnek köszönhetően az egyenlítői sík és a pályasík között 23°30-os szög alakul ki, ami azt eredményezi, hogy a napsugarak beesési szögei ugyanazon szélességi fokon 47°-on belül (23,5 + 23,5) változnak. ) .

Az évszaktól függően nemcsak a sugarak beesési szöge változik, hanem a megvilágítás időtartama is. Ha a trópusi országokban a nappal és az éjszaka hossza megközelítőleg azonos az év minden szakában, akkor a sarki országokban éppen ellenkezőleg, nagyon eltérő. Így például az ÉSZ 70°-on. w. nyáron a Nap 65 napig nem nyugszik le az ÉSZ 80°-on. sh. - 134, az oszlopnál pedig -186. Emiatt az Északi-sarkon a nyári napforduló napján (június 22.) 36%-kal nagyobb a sugárzás, mint az Egyenlítőn. Ami a teljes nyári félévet illeti, a pólus összes hő- és fénymennyisége mindössze 17%-kal kevesebb, mint az Egyenlítőn. Így nyáron a sarki országokban a megvilágítás időtartama nagymértékben kompenzálja a sugárzás hiányát, amely a sugarak kis beesési szögének következménye. Az év téli felében teljesen más a kép: ugyanazon az Északi-sarkon a sugárzás mennyisége 0 lesz. Ennek eredményeként az év során a pólus átlagos sugárzási mennyisége 2,4-gyel kevesebb, mint a sarkon. egyenlítő. Az elmondottakból az következik, hogy a sugárzással a Földre jutó napenergia mennyiségét a sugarak beesési szöge és a besugárzás időtartama határozza meg.

Különböző szélességi körökben lévő atmoszféra hiányában a Föld felszíne a következő mennyiségű hőt kapná naponta, kalóriánként kifejezve cm 2(lásd a táblázatot a 92. oldalon).

A táblázatban megadott sugárzás földfelszíni eloszlását általában ún szoláris éghajlat. Megismételjük, hogy ilyen sugárzáseloszlásunk csak a légkör felső határán van.

A napsugárzás gyengülése a légkörben. Eddig a naphő földfelszíni eloszlásának feltételeiről beszéltünk, a légkör figyelembevétele nélkül. Eközben a légkör ebben az esetben nagyon fontos. A légkörön áthaladó napsugárzás diszperziót és emellett elnyelést tapasztal. Mindkét folyamat együttesen jelentős mértékben gyengíti a napsugárzást.

A légkörön áthaladó napsugarak először szóródást (diffúziót) tapasztalnak. A szórást az a tény hozza létre, hogy a levegő molekuláiról, valamint szilárd és folyékony testrészecskékről megtört és visszaverődő fénysugarak letérnek az egyenes útról Nak nek tényleg "eloszlani".

A szóródás nagymértékben gyengíti a napsugárzást. A vízgőz és különösen a porrészecskék mennyiségének növekedésével a diszperzió növekszik és a sugárzás gyengül. A nagyvárosokban és sivatagi területeken, ahol a legnagyobb a levegő portartalma, a diszperzió 30-45%-kal gyengíti a sugárzás erősségét. A szóródásnak köszönhetően olyan nappali fényt kapunk, amely megvilágítja a tárgyakat, még akkor is, ha a napsugarak közvetlenül nem esnek rájuk. A szóródás az égbolt színét is meghatározza.

Foglalkozzunk most a légkör azon képességével, hogy elnyeli a Nap sugárzási energiáját. A légkört alkotó fő gázok viszonylag kevés sugárzó energiát nyelnek el. A szennyeződések (vízgőz, ózon, szén-dioxid és por) éppen ellenkezőleg, nagy abszorpciós képességgel rendelkeznek.

A troposzférában a legjelentősebb szennyeződés a vízgőz. Különösen erősen nyelnek el infravörös (hosszú hullámhosszú), azaz túlnyomórészt hősugarakat. És minél több vízgőz van a légkörben, természetesen annál több és. abszorpció. A légkörben lévő vízgőz mennyisége nagymértékben változik. Természetes körülmények között 0,01-4% (térfogat) között változik.

Az ózon nagyon nagy abszorpciós képességgel rendelkezik. Az ózon jelentős adalékanyaga, mint már említettük, a sztratoszféra alsó rétegeiben (a tropopauza felett) található. Az ózon szinte teljesen elnyeli az ultraibolya (rövidhullámú) sugarakat.

A szén-dioxid nagy abszorpciós képességgel is rendelkezik. Főleg hosszúhullámú, azaz túlnyomórészt hősugarakat nyel el.

A levegőben lévő por is elnyeli a napsugárzás egy részét. A napsugárzás hatására jelentősen megemelheti a levegő hőmérsékletét.

A Földre érkező napenergia teljes mennyiségének a légkör csak mintegy 15%-át nyeli el.

A napsugárzás légkör általi szórás és abszorpció általi csillapítása a Föld különböző szélességi körein nagyon eltérő. Ez a különbség elsősorban a sugarak beesési szögétől függ. A Nap zenithelyzetében a sugarak függőlegesen esve a legrövidebb úton keresztezik a légkört. A beesési szög csökkenésével a sugarak útja meghosszabbodik és a napsugárzás csillapítása jelentősebbé válik. Ez utóbbi jól látható a rajzon (31. kép) és a mellékelt táblázaton (a táblázatban a napsugár útját a Nap zenithelyzetében egynek vesszük).

A sugarak beesési szögétől függően nemcsak a sugarak száma változik, hanem a minőségük is. Abban az időszakban, amikor a Nap a zenitjén van (a fej felett), az ultraibolya sugarak 4%-át teszik ki.

látható - 44% és infravörös - 52%. Ha a Nap a horizont közelében van, akkor egyáltalán nincs ultraibolya sugárzás, 28%-ban látható és 72%-ban infravörös.

A légkör napsugárzásra gyakorolt hatásának összetettségét tovább súlyosbítja, hogy átviteli kapacitása az évszaktól és az időjárási viszonyoktól függően nagyon változó. Tehát, ha az égbolt végig felhőtlen maradna, akkor a napsugárzás beáramlásának éves lefolyása különböző szélességi körökben grafikusan a következőképpen fejezhető ki (32. ábra) A rajzon jól látható, hogy Moszkvában májusban felhőtlen égbolt mellett, Júniusban és júliusban több hőt kapna a napsugárzás, mint az egyenlítőn. Hasonlóképpen, május második felében, júniusban és július első felében több hő fogadna az Északi-sarkon, mint az Egyenlítőn és Moszkvában. Ismételjük, hogy ez a helyzet felhőtlen égbolt esetén. De a valóságban ez nem működik, mert a felhőzet jelentősen gyengíti a napsugárzást. Adjunk egy példát a grafikonon (33. ábra). A grafikonon látható, hogy mennyi napsugárzás nem éri el a Föld felszínét: ennek jelentős részét a légkör és a felhők késleltetik.

Azt azonban el kell mondani, hogy a felhők által elnyelt hő részben a légkör felmelegítésére megy el, részben pedig közvetve éri el a földfelszínt.

A napsugárzás intenzitásának napi és éves változásaifénysugárzás. A közvetlen napsugárzás intenzitása a Föld felszínén a Nap horizont feletti magasságától és a légkör állapotától (portartalmától) függ. Ha. Ha a légkör átlátszósága egész nap állandó lenne, akkor a napsugárzás maximális intenzitása délben, a minimum pedig napkeltekor és napnyugtakor lenne megfigyelhető. Ebben az esetben a napsugárzás napi intenzitásának grafikonja fél naphoz képest szimmetrikus lenne.

A légkörben lévő por, vízgőz és egyéb szennyeződések tartalma folyamatosan változik. Ebben a tekintetben a levegő átlátszósága megváltozik, és a napsugárzás intenzitási grafikonjának szimmetriája megbomlik. Gyakran, különösen nyáron, délben, amikor a földfelszín intenzíven felmelegszik, erős felfelé irányuló légáramlások keletkeznek, és megnő a vízgőz és a por mennyisége a légkörben. Ez a napsugárzás jelentős csökkenését eredményezi délben; A sugárzás maximális intenzitása ebben az esetben a délelőtti vagy délutáni órákban figyelhető meg. A napsugárzás intenzitásának éves ingadozása összefügg a Nap horizont feletti magasságának egész éven keresztüli változásával és a légkör átlátszóságának állapotával a különböző évszakokban. Az északi félteke országaiban a Nap legmagasabb magassága a horizont felett június hónapban van. Ugyanakkor megfigyelhető a légkör legnagyobb porosodása. Ezért a maximális intenzitás általában nem a nyár közepén, hanem a tavaszi hónapokban jelentkezik, amikor a Nap elég magasra* emelkedik a horizont fölé, és a tél után a légkör viszonylag tiszta marad. Az északi féltekén a napsugárzás intenzitásának éves változásának szemléltetésére bemutatjuk a havi átlagos déli sugárzási intenzitás értékeket Pavlovszkban.

A napsugárzásból származó hőmennyiség. Napközben a Föld felszíne folyamatosan kap hőt a közvetlen és diffúz napsugárzásból vagy csak a szórt sugárzásból (felhős időben). A napi hőmennyiség meghatározása aktinometrikus megfigyelések alapján történik: a földfelszínre érkező közvetlen és diffúz sugárzás mennyiségének figyelembevételével. Miután meghatároztuk a hőmennyiséget minden napra, kiszámítjuk a földfelszín által havonta vagy évente kapott hőmennyiséget.

A napsugárzásból a Föld felszínére jutó napi hőmennyiség a sugárzás intenzitásától és napközbeni hatásának időtartamától függ. Ebben a tekintetben a minimális hőbeáramlás télen, a maximum nyáron történik. A teljes sugárzás földrajzi eloszlásában a földkerekség körül növekedése a szélesség csökkenésével figyelhető meg. Ezt az álláspontot erősíti meg a következő táblázat.

A direkt és diffúz sugárzás szerepe a földfelszín éves hőmennyiségében a földgömb különböző szélességein eltérő. A magas szélességeken az éves hőmennyiséget a szórt sugárzás uralja. A szélesség csökkenésével a közvetlen napsugárzás válik uralkodóvá. Például a Tikhaya-öbölben a diffúz napsugárzás az éves hőmennyiség 70%-át adja, a közvetlen sugárzás pedig csak a 30%-át. Ezzel szemben Taskentben a közvetlen napsugárzás 70%-ot, szórt csak 30%-ot biztosít.

A Föld reflexiós képessége. Albedo. Amint már jeleztük, a Föld felszíne a közvetlen és diffúz sugárzás formájában elérő napenergiának csak egy részét nyeli el. A másik rész visszaverődik a légkörbe. Az adott felületről visszavert napsugárzás mennyiségének és a felületre beeső sugárzási energia fluxusának arányát albedónak nevezzük. Az albedót százalékban fejezzük ki, és egy adott felület reflexiós képességét jellemzi.

Az albedó a felszín természetétől (talajtulajdonságok, hó, növényzet, víz jelenléte stb.) és a Nap sugarainak a Föld felszínére való beesési szögétől függ. Például, ha a sugarak 45°-os szögben esnek a Föld felszínére, akkor:

A fenti példákból jól látható, hogy a különböző objektumok reflexióssága nem azonos. Legnagyobb a hó közelében és a legkevésbé víz közelében. Az általunk vett példák azonban csak azokra az esetekre vonatkoznak, amikor a Nap magassága a horizont felett 45°. Ennek a szögnek a csökkenésével a visszaverőképesség nő. Így például 90°-os napmagasságnál a víz csak 2%, 50° - 4%, 20° - 12%, 5° - 35-70% (a vízfelszín állapotától függően) ).

Felhőtlen égbolt esetén a földgömb felszíne átlagosan a napsugárzás 8%-át tükrözi vissza. Ráadásul 9%-ot a légkör tükröz. Így a földgömb egésze, felhőtlen égbolttal a ráeső Nap sugárzó energiájának 17%-át tükrözi vissza. Ha az eget felhők borítják, akkor a sugárzás 78%-a visszaverődik róluk. Ha a természeti viszonyokat vesszük, a felhőtlen égbolt és a felhőkkel borított égbolt aránya alapján, ami a valóságban megfigyelhető, akkor a Föld egészének tükrözőképessége 43%.

Földi és légköri sugárzás. A napenergiát fogadó Föld felmelegszik, és maga is hősugárzás forrásává válik az űrbe. A földfelszín által kibocsátott sugarak azonban nagyon különböznek a nap sugaraitól. A Föld csak hosszú hullámú (λ 8-14 μ) láthatatlan infravörös (hő) sugarakat bocsát ki. A földfelszín által kibocsátott energiát ún földi sugárzás. A Föld sugárzása... éjjel-nappal. Minél magasabb a kibocsátó test hőmérséklete, annál nagyobb a sugárzás intenzitása. A földi sugárzást a napsugárzással azonos mértékegységekben határozzák meg, azaz kalóriában 1-től cm 2 felületek 1 perc alatt. A megfigyelések azt mutatták, hogy a földi sugárzás mennyisége kicsi. Általában eléri a 15-18 század kalóriát. De folyamatosan hatva jelentős hőhatást tud adni.

A legerősebb földi sugárzás felhőtlen égbolttal és jó átlátszóságú légkörrel érhető el. A felhőzet (különösen az alacsony felhőzet) jelentősen csökkenti a földi sugárzást, és gyakran nullára hozza azt. Itt elmondhatjuk, hogy a légkör a felhőkkel együtt jó „takaró”, amely megvédi a Földet a túlzott lehűléstől. A légkör egyes részei, mint a földfelszín egyes részei, a hőmérsékletüknek megfelelően energiát bocsátanak ki. Ezt az energiát hívják légköri sugárzás. A légköri sugárzás intenzitása függ a légkör kisugárzó részének hőmérsékletétől, valamint a levegőben lévő vízgőz és szén-dioxid mennyiségétől. A légköri sugárzás a hosszúhullámú csoportba tartozik. A légkörben minden irányba terjed; bizonyos mennyisége eléri a földfelszínt és elnyeli, másik része a bolygóközi térbe kerül.

RÓL RŐL a napenergia Földre érkezése és fogyasztása. A földfelszín egyrészt közvetlen és diffúz sugárzás formájában kap napenergiát, másrészt földi sugárzás formájában ennek az energiának egy részét elveszíti. A napenergia érkezése és fogyasztása eredményeként valamilyen eredmény születik, amely bizonyos esetekben pozitív, más esetekben negatív lehet. Mondjunk példát mindkettőre.

január 8. A nap felhőtlen. 1-én cm 2 20 nap alatt megkapta a földfelszínt ürülék közvetlen napsugárzás és 12 ürülék szórt sugárzás; ez összesen 32-t ad cal. Ugyanebben az időben a sugárzás miatt 1 cm? Földfelszín elveszett 202 cal. Ennek eredményeként számviteli nyelven a mérleg 170-es veszteséggel rendelkezik ürülék(negatív egyenleg).

július 6. Szinte felhőtlen az ég. 630 kapott közvetlen napsugárzásból ürülék, szórt sugárzástól 46 cal.Összességében tehát a Föld felszíne 1-et kapott cm 2 676 cal. 173 elveszett a földi sugárzás miatt cal. A mérleg 503 nyereséget mutat ürülék(az egyenleg pozitív).

A felhozott példákból többek között teljesen világos, hogy a mérsékelt övi szélességi körök miért hidegek télen és miért melegek nyáron.

Napsugárzás felhasználása műszaki és háztartási célokra. A napsugárzás kimeríthetetlen természetes energiaforrás. A Földön lévő napenergia mennyiségét ezzel a példával lehet megítélni: ha például a Szovjetunió területének csak 1/10-ére eső napsugárzás hőjét használjuk fel, akkor a munkával megegyező energiát kaphatunk. 30 ezer dnyeper vízerőműből.

Az emberek régóta arra törekednek, hogy a napsugárzás szabad energiáját szükségleteik kielégítésére használják fel. A mai napig számos különféle naperőmű jött létre, amelyek napsugárzással működnek, és széles körben alkalmazzák az iparban és a lakosság hazai igényeinek kielégítésére. A Szovjetunió déli vidékein a napsugárzás széles körben elterjedt felhasználása alapján működnek a napenergiával működő vízmelegítők, kazánok, sósvíz-sótalanító telepek, szoláris szárítók (gyümölcsszárítók), konyhák, fürdőházak, üvegházak, gyógyászati célú berendezések. az ipar és a közművek. A napsugárzást széles körben használják üdülőhelyeken az emberek egészségének kezelésére és javítására.

A napsugárzás a Nap összes energiája, amely eléri a Földet.

A napsugárzásnak azt a részét, amely akadály nélkül éri el a Föld felszínét, direkt sugárzásnak nevezzük. A lehető legnagyobb mennyiségű közvetlen sugárzást a napsugárzásra merőlegesen elhelyezkedő területegység kapja. Ha a napsugarak felhőkön és vízgőzön haladnak át, akkor ez szórt sugárzás.

A napsugárzás mennyisége a következőktől függ:

1) a napfény beesési szöge

2) a nappali órák időtartama

3) felhősödés.

A közvetlen napsugárzás körülbelül 23%-a nyelődik el a légkörben. Ráadásul ez az abszorpció szelektív: a különböző gázok a spektrum különböző részein és eltérő mértékben nyelnek el sugárzást.

A trópusok mentén fekvő sivatagok kapják a legnagyobb mennyiségű napsugárzást. Ott magasra kel a nap, és szinte egész évben felhőtlen az idő.

Az Egyenlítő felett sok vízgőz van a légkörben, ami sűrű felhőket képez. A gőz és a felhők elnyelik a napsugárzás nagy részét.

A legkevesebb sugárzást a sarki régiók érik, ahol a napsugarak szinte végigsiklik a Föld felszínén.

Az alatta lévő felület különböző módon veri vissza a sugárzást. A sötét és egyenetlen felületek kevés sugárzást, míg a világos és sima felületek jól tükröznek.

A viharban lévő tenger kevesebb sugárzást ver vissza, mint a nyugodt állapotú tenger.

Albedo (lat. albus - fehér) - a felület azon képessége, hogy visszaveri a sugárzást.

A teljes sugárzás földrajzi eloszlása

A teljes napsugárzás éves és havi mennyiségének eloszlása a földkerekségen zónális: a térképeken a sugárzási fluxus izolonái nem esnek egybe a szélességi körökkel. Ezeket az eltéréseket az magyarázza, hogy a sugárzás eloszlását a Föld körül a légkör átlátszósága és a felhőzet befolyásolja.

Az éves teljes sugárzás mennyisége különösen magas a részben felhős szubtrópusi sivatagokban. De az egyenlítői erdőterületek felett a magas felhőzet miatt csökkennek. Mindkét félteke magasabb szélességi köre felé az éves teljes sugárzás mennyisége csökken. De aztán újra nőnek - az északi féltekén keveset, de nagyon jelentős mértékben a felhős és havas Antarktiszon. Az óceánok felett a sugárzás mennyisége kisebb, mint a szárazföldön.

A földfelszín esetében nincs sugárzási egyensúly a sugárzás átvételében és kibocsátásában, de termikus egyensúly van: a hő beáramlása a föld felszínére, mind sugárzási, mind nem sugárzási úton, megegyezik annak azonos módon történő felszabadulásával. .

A nap radioaktivitása. Napsugárzás vagy a nap ionizáló sugárzása

Nem találtad meg, amit kerestél?

Napsugárzás. A napsugárzás eloszlása ​​a Föld felszínén.

Napsugárzás. A napsugárzás eloszlása a Föld felszínén.