Radioaktivitas matahari. Radiasi matahari atau radiasi pengion dari matahari

misalnya +79131234567

txt fb2 ePub html

Apa itu

Lembar contekan di telepon - hal yang sangat diperlukan saat lulus ujian, bersiap untuk pekerjaan kontrol dll. Berkat layanan kami, Anda mendapatkan kesempatan untuk mengunduh lembar contekan tentang meteorologi dan klimatologi ke ponsel Anda. Semua lembar contekan disajikan dalam format fb2, txt, ePub, html yang populer, dan ada juga lembar contekan versi java dalam bentuk aplikasi ponsel yang nyaman yang dapat diunduh dengan biaya nominal. Cukup mengunduh lembar contekan tentang meteorologi dan klimatologi - dan Anda tidak takut dengan ujian apa pun!

Masyarakat

Apakah Anda tidak menemukan apa yang Anda cari?

Jika Anda membutuhkan pilihan individu atau pekerjaan sesuai pesanan - gunakan.

pertanyaan selanjutnya "

Subjek meteorologi dan tugas utamanya.

Meteorologi (dari bahasa Yunani meteora - fenomena atmosfer dan logos - kata, doktrin), ilmu atmosfer bumi

Radiasi sinar matahari. Distribusi radiasi matahari di permukaan bumi.

Radiasi elektromagnetik adalah bentuk materi yang berbeda dari materi. Kasus khusus radiasi adalah cahaya tampak; tetapi radiasi juga termasuk sinar gamma, sinar-X, ultraviolet dan radiasi infra merah yang tidak dirasakan oleh mata.

Radiasi merambat ke segala arah dari sumber-emitornya dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Seperti semua gelombang, gelombang elektromagnetik dicirikan oleh panjang gelombang dan frekuensi osilasi. Semua tubuh dengan suhu di atas nol mutlak memancarkan radiasi. Planet kita menerima radiasi dari Matahari; permukaan bumi dan atmosfer pada saat yang sama memancarkan radiasi termal sendiri, tetapi dalam rentang panjang gelombang lain. Jika kita mempertimbangkan kondisi suhu di Bumi untuk periode waktu multi-tahun yang panjang, maka kita dapat menerima hipotesis bahwa Bumi berada dalam kesetimbangan termal: kedatangan panas dari Matahari seimbang dengan hilangnya panas ke luar angkasa.

Komposisi spektral radiasi sinar matahari

Dalam spektrum radiasi matahari, interval panjang gelombang antara 0,1 dan 4 mikron menyumbang 99% dari semua energi radiasi matahari. Hanya 1% yang tersisa untuk radiasi dengan panjang gelombang yang lebih pendek dan lebih panjang, hingga sinar-x dan gelombang radio.

Cahaya tampak menempati rentang panjang gelombang yang sempit. Namun, interval ini mengandung setengah dari semua energi radiasi matahari. Radiasi inframerah menyumbang 44%, dan ultraviolet - 9% dari semua energi radiasi.

Distribusi energi dalam spektrum radiasi matahari sebelum memasuki atmosfer kini telah diketahui cukup baik berkat pengukuran dari satelit. Ini cukup dekat dengan distribusi energi yang diperoleh secara teoritis dalam spektrum benda hitam pada suhu sekitar 6000 K.

Beberapa zat dalam keadaan khusus memancarkan radiasi dalam jumlah yang lebih besar dan dalam rentang panjang gelombang yang berbeda,

yang menentukan suhu mereka. Hal ini dimungkinkan, misalnya, untuk memancarkan cahaya tampak seperti itu suhu rendah, pada

dimana zat tersebut biasanya tidak bersinar. Radiasi ini, yang tidak mematuhi hukum radiasi termal, disebut luminescent.

Pendaran dapat terjadi jika zat sebelumnya telah menyerap sejumlah energi dan telah mencapai apa yang disebut keadaan tereksitasi, yang lebih kaya energi daripada keadaan energi pada suhu zat. Dengan transisi terbalik suatu zat - dari keadaan tereksitasi ke keadaan normal - pendaran terjadi. Luminescence menjelaskan aurora dan cahaya langit malam.

Energi radiasi Matahari praktis merupakan satu-satunya sumber panas bagi permukaan bumi dan atmosfernya. Aliran panas dari kedalaman Bumi ke permukaan adalah 5000 kali lebih kecil dari panas yang diterima dari Matahari.

Bagian dari radiasi matahari adalah cahaya tampak. Dengan demikian, Matahari adalah sumber panas tidak hanya bagi Bumi, tetapi juga cahaya, yang penting bagi kehidupan di planet kita.

Energi radiasi Matahari diubah menjadi panas sebagian di atmosfer itu sendiri, tetapi terutama di permukaan bumi, di mana ia pergi untuk memanaskan lapisan atas tanah dan air, dan dari mereka udara. Permukaan bumi yang panas dan atmosfer yang memanas, pada gilirannya, memancarkan radiasi infra merah yang tidak terlihat. Memberikan radiasi ke ruang dunia, permukaan bumi dan atmosfer didinginkan.

radiasi matahari langsung

Radiasi yang datang ke permukaan bumi langsung dari piringan Matahari disebut radiasi matahari langsung. Radiasi matahari merambat dari Matahari ke segala arah. Tetapi jarak dari Bumi ke Matahari begitu besar sehingga radiasi langsung jatuh pada permukaan mana pun di Bumi dalam bentuk seberkas sinar paralel yang seolah-olah memancar dari tak terhingga. Mudah dipahami bahwa jumlah maksimum radiasi yang mungkin dalam kondisi tertentu diterima oleh satuan luas yang terletak tegak lurus terhadap sinar matahari.

konstanta matahari

Ukuran kuantitatif radiasi matahari yang memasuki permukaan tertentu adalah energi iluminasi, atau kerapatan fluks radiasi, yaitu jumlah energi radiasi yang datang pada suatu satuan luas per satuan waktu. Penerangan energi diukur dalam W/m2. Seperti yang Anda ketahui, Bumi berputar mengelilingi Matahari dalam bentuk elips yang agak memanjang, di salah satu fokusnya adalah Matahari. Pada awal Januari, Bumi paling dekat dengan Matahari (147-106 km), pada awal Juli adalah yang terjauh darinya (152-106 km). Penerangan energi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak,

Radiasi matahari langsung yang tidak tersebar dan diserap di atmosfer mencapai permukaan bumi. Sebagian kecil dipantulkan darinya, dan sebagian besar radiasi diserap oleh permukaan bumi, akibatnya permukaan bumi memanas. Sebagian dari radiasi yang dihamburkan juga mencapai permukaan bumi, sebagian dipantulkan dan sebagian diserap olehnya. Bagian lain dari radiasi yang tersebar naik ke ruang antarplanet.

Akibat penyerapan dan hamburan radiasi di atmosfer, radiasi langsung yang telah mencapai permukaan bumi berbeda dengan yang telah mencapai batas atmosfer. Besarnya fluks radiasi matahari berkurang, dan komposisi spektralnya berubah, karena sinar dengan panjang gelombang yang berbeda diserap dan dihamburkan di atmosfer dengan cara yang berbeda.

Sekitar 23% radiasi matahari langsung diserap di atmosfer. Selain itu, penyerapan ini selektif: gas yang berbeda menyerap radiasi di berbagai bagian spektrum dan derajat yang berbeda.

Radiasi matahari mencapai batas atas atmosfer dalam bentuk radiasi langsung. Sekitar 30% dari insiden radiasi matahari langsung di Bumi dipantulkan kembali ke luar angkasa. 70% sisanya masuk ke atmosfer.

Sekitar 26% energi dari total fluks radiasi matahari diubah di atmosfer menjadi radiasi difus. Di dekat

2/3 dari radiasi yang dihamburkan kemudian sampai ke permukaan bumi.

Tapi ini sudah akan menjadi jenis radiasi khusus, sangat berbeda dari radiasi langsung. Pertama, radiasi yang tersebar datang

ke permukaan bumi, bukan dari piringan matahari, tetapi dari seluruh cakrawala.

Kedua, radiasi hamburan berbeda dari radiasi langsung dalam komposisi spektral, karena sinar dengan panjang gelombang yang berbeda dihamburkan ke derajat yang berbeda.

Hukum hamburan ternyata berbeda secara signifikan tergantung pada rasio panjang gelombang radiasi matahari dan ukuran partikel hamburan.

Ozon merupakan penyerap radiasi matahari yang kuat. Ini menyerap ultraviolet dan radiasi matahari yang terlihat. Terlepas dari kenyataan bahwa kandungannya di udara sangat kecil, ia menyerap radiasi ultraviolet di atmosfer bagian atas dengan sangat kuat sehingga gelombang yang lebih pendek dari 0,29 mikron tidak diamati sama sekali dalam spektrum matahari di dekat permukaan bumi.

Karbon dioksida (karbon dioksida) sangat kuat menyerap radiasi di daerah spektrum inframerah, tetapi kandungannya di atmosfer masih sedikit, sehingga penyerapannya terhadap radiasi matahari langsung umumnya kecil.

Radiasi matahari langsung dalam perjalanannya melalui atmosfer dilemahkan tidak hanya oleh penyerapan, tetapi juga oleh hamburan, dan dilemahkan lebih signifikan. Hamburan adalah hal mendasar fenomena fisik interaksi cahaya dengan materi. Ini dapat terjadi pada semua panjang gelombang spektrum elektromagnetik, tergantung pada rasio ukuran partikel hamburan dengan panjang gelombang radiasi yang datang. Selama hamburan, sebuah partikel yang terletak di jalur propagasi gelombang elektromagnetik terus-menerus "mengekstraksi" energi dari gelombang datang dan memancarkannya kembali ke segala arah. Dengan demikian, partikel dapat dianggap sebagai sumber titik energi yang tersebar. Sinar matahari yang datang dari piringan Matahari, melewati atmosfer, berubah warna karena hamburan. Hamburan radiasi matahari di atmosfer sangat penting secara praktis, karena menciptakan cahaya yang tersebar di siang hari. Dengan tidak adanya atmosfer di Bumi, akan ada

itu adalah cahaya hanya di mana sinar matahari langsung atau sinar matahari yang dipantulkan oleh permukaan bumi dan benda-benda di atasnya akan jatuh. Karena cahaya yang tersebar, seluruh atmosfer berfungsi sebagai sumber penerangan di siang hari: siang hari juga terang di mana sinar matahari tidak langsung jatuh, dan bahkan ketika

matahari tertutup awan.

Warna biru langit merupakan warna dari udara itu sendiri, karena adanya hamburan sinar matahari di dalamnya.

faktor kabut

Semua redaman radiasi oleh penyerapan dan hamburan dapat dibagi menjadi dua bagian: redaman oleh gas permanen (atmosfer ideal) dan redaman oleh uap air dan kotoran aerosol. Di musim panas, debu meningkat, dan kandungan uap air di atmosfer juga meningkat, yang agak mengurangi radiasi.

Radiasi total

Semua radiasi matahari yang datang ke permukaan bumi - langsung dan tersebar - disebut radiasi total.

Dalam kondisi berawan itu mengurangi total radiasi. Oleh karena itu, di musim panas, kedatangan radiasi total pada jam-jam sebelum tengah hari rata-rata lebih besar daripada pada sore hari. Untuk alasan yang sama, itu lebih besar di paruh pertama tahun ini daripada di paruh kedua.

Refleksi radiasi matahari. radiasi yang diserap. albedo bumi

Jatuh di permukaan bumi, radiasi total sebagian besar diserap di lapisan tipis atas tanah atau di lapisan air yang lebih tebal dan berubah menjadi panas, dan sebagian dipantulkan. Jumlah pantulan radiasi matahari oleh permukaan bumi tergantung pada sifat permukaan ini. Rasio jumlah radiasi yang dipantulkan dengan jumlah total insiden radiasi pada permukaan tertentu disebut albedo permukaan. Rasio ini dinyatakan sebagai persentase.

Radiasi permukaan bumi

Lapisan atas tanah dan air, lapisan salju dan vegetasi itu sendiri memancarkan radiasi gelombang panjang; ini radiasi terestrial sering disebut sebagai self-radiation dari permukaan bumi.

Keseimbangan radiasi permukaan bumi

Selisih antara radiasi yang diserap dan radiasi efektif disebut keseimbangan radiasi permukaan bumi.

pada malam hari, ketika tidak ada radiasi total, keseimbangan radiasi negatif sama dengan radiasi efektif.

Radiasi Efektif

Radiasi lawan selalu lebih sedikit daripada radiasi terestrial. Oleh karena itu, permukaan bumi kehilangan panas karena perbedaan positif antara radiasinya sendiri dan radiasi lawan. Perbedaan antara self-radiasi permukaan bumi dan counter-radiasi atmosfer disebut radiasi efektif.Radiasi efektif adalah hilangnya energi radiasi, dan oleh karena itu panas dari permukaan bumi pada malam hari.

Radiasi efektif, tentu saja, juga ada pada siang hari. Tetapi pada siang hari itu diblokir atau sebagian dikompensasi oleh radiasi matahari yang diserap. Oleh karena itu, permukaan bumi lebih hangat pada siang hari daripada pada malam hari, tetapi radiasi efektif pada siang hari lebih besar.

Distribusi geografis dari radiasi total

Distribusi jumlah tahunan dan bulanan dari total radiasi matahari di seluruh dunia adalah zonal: isoline (yaitu, garis nilai yang sama) dari fluks radiasi pada peta tidak bertepatan dengan lingkaran lintang. Penyimpangan ini dijelaskan oleh fakta bahwa distribusi radiasi di seluruh dunia dipengaruhi oleh transparansi atmosfer dan kekeruhan.

Jumlah radiasi total tahunan sangat tinggi di gurun subtropis berawan rendah. Namun di atas kawasan hutan khatulistiwa dengan tingkat kekeruhan yang tinggi, jumlah tersebut berkurang. Ke lintang yang lebih tinggi dari kedua belahan bumi jumlah tahunan penurunan radiasi total. Tetapi kemudian mereka tumbuh lagi - sedikit di Belahan Bumi Utara, tetapi sangat signifikan di atas Antartika yang berawan dan bersalju. Di atas lautan, jumlah radiasi lebih rendah daripada di darat.

Keseimbangan radiasi permukaan bumi untuk tahun ini positif di semua tempat di Bumi, kecuali dataran es Greenland dan Antartika. Ini berarti bahwa pemasukan tahunan radiasi yang diserap lebih besar daripada radiasi efektif untuk waktu yang sama. Namun hal ini tidak berarti sama sekali bahwa permukaan bumi semakin panas setiap tahunnya. Kelebihan radiasi yang diserap atas radiasi diseimbangkan dengan perpindahan panas dari permukaan bumi ke udara melalui konduksi termal dan selama transformasi fase air (selama penguapan dari permukaan bumi dan kondensasi selanjutnya di atmosfer).

Akibatnya, untuk permukaan bumi tidak ada kesetimbangan radiasi dalam penerimaan dan pengembalian radiasi, tetapi ada kesetimbangan termal: masuknya panas ke permukaan bumi baik secara radiasi maupun non-radiatif sama dengan pengembaliannya dengan cara yang sama. metode.

Di lautan, keseimbangan radiasi lebih besar daripada di darat di garis lintang yang sama. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa radiasi di lautan diserap oleh lapisan yang lebih besar daripada di darat, dan radiasi efektif tidak sebesar itu karena suhu permukaan laut lebih rendah daripada permukaan tanah. Penyimpangan yang signifikan dari distribusi zonal ada di gurun, di mana keseimbangannya lebih rendah karena radiasi efektif yang besar di udara kering dan sedikit berawan. Keseimbangan juga telah diturunkan, tetapi pada tingkat yang lebih rendah, di daerah-daerah dengan iklim muson, di mana pada musim panas kekeruhan meningkat dan radiasi yang diserap berkurang dibandingkan dengan daerah lain di bawah garis lintang yang sama.

Distribusi geografis dari neraca radiasi

Seperti diketahui, keseimbangan radiasi adalah selisih antara radiasi total dan radiasi efektif. Radiasi efektif permukaan bumi didistribusikan ke seluruh dunia lebih merata daripada radiasi total. Intinya adalah bahwa ketika suhu permukaan bumi naik, yaitu, dengan transisi ke garis lintang yang lebih rendah, radiasi diri dari permukaan bumi meningkat; namun, pada saat yang sama, radiasi tandingan atmosfer juga meningkat karena kandungan uap air yang lebih besar di udara dan suhunya yang lebih tinggi. Oleh karena itu, perubahan radiasi efektif dengan garis lintang tidak terlalu besar.

Cerah radiasi. Distribusi tenaga surya radiasi pada permukaan bumi.
Dalam spektrum tenaga surya radiasi pada interval panjang gelombang antara 0,1 dan 4 m menyumbang 99% dari semua energi cerah radiasi.

Radiasi keseimbangan panas untuk permukaan bumi: Cerah radiasi datang ke permukaan bumi bukan
Ini merupakan faktor meteorologi yang penting, karena sangat tergantung pada ukurannya. distribusi pada t di tanah dan lapisan udara yang berdekatan.

Faktor utama pembentuk iklim. Cerah radiasi dan sirkulasi umum. lintang geografis.
dan kursus tahunan radiasi, suhu, curah hujan dan kuantitas lainnya, variabilitasnya di setiap titik bumi, rata-rata distribusi di dunia permukaan
Cerah radiasi. Distribusi tenaga surya radiasi pada permukaan bumi.
Angin menyebabkan gelombang air permukaan, banyak arus laut, es melayang; merupakan faktor penting dalam erosi dan pembentukan relief.

Cerah radiasi radiasi matahari.
Cerah radiasi. Distribusi tenaga surya radiasi pada permukaan bumi.

Cerah radiasi: itu adalah elektromagnetik dan sel darah radiasi matahari.
Cerah radiasi. Distribusi tenaga surya radiasi pada permukaan bumi.

Cerah radiasi: itu adalah elektromagnetik dan sel darah radiasi matahari.
Cerah radiasi. Distribusi tenaga surya radiasi pada permukaan bumi.

Arus udara di atmosfer menyebabkan tidak merata distribusi cerah panas pada permukaan
Kelembaban mutlak udara tampak burung terbang rendah bumi karena
Faktor iklim utama adalah: * cerah radiasi*sirkulasi...

Ditemukan halaman serupa:10

pengantar

Konsep radiasi matahari

1 Jenis radiasi matahari

2 Metode untuk mengukur radiasi

Intensitas radiasi matahari, dan distribusinya

Perubahan radiasi matahari

1 Penyerapan radiasi matahari di atmosfer

3.2 Hamburan radiasi matahari di atmosfer

3 Fenomena hamburan radiasi

Radiasi matahari di permukaan bumi

1 Pengaruh radiasi matahari pada tanaman dan dunia Hewan

2 Penggunaan radiasi matahari oleh manusia

Perubahan musiman dalam radiasi matahari

Kesimpulan

pengantar

Ratusan buku telah ditulis tentang Matahari dan energinya. Fisikawan dan ahli kimia, astronom dan astrofisikawan, ahli geografi dan geologi, ahli biologi dan insinyur menulis tentangnya. Dan ini tidak mengherankan, karena Matahari adalah sumber energi utama di planet kita, yang menggerakkan seluruh mekanisme proses meteorologi dan pembentukan iklim.

Energi Matahari, yang sebagian besar dilepaskan dalam bentuk energi pancaran, sangat besar sehingga sulit dibayangkan. Cukuplah untuk mengatakan bahwa hanya satu dua miliar energi ini yang memasuki Bumi, tetapi sekitar 2,5 × 1018 kal/menit. Dibandingkan dengan ini, semua sumber energi lain, baik eksternal (radiasi bulan, bintang, sinar kosmik) maupun internal (panas internal Bumi, radiasi radioaktif, cadangan). batu bara keras, oli, dll.) dapat diabaikan.

Matahari - bintang terdekat dengan kita, yang merupakan bola gas bercahaya besar, yang diameternya sekitar 109 kali diameter Bumi, dan volumenya kira-kira 1 juta 300 ribu kali lebih besar dari volume Bumi. Kepadatan rata-rata Matahari adalah sekitar 0,25 kepadatan planet kita.

Suhu di permukaan Matahari sekitar 6000 HAI K. Pada suhu yang begitu tinggi, besi dan logam lainnya tidak hanya meleleh, tetapi berubah menjadi gas panas. Oleh karena itu, tidak ada zat padat atau cair di Matahari: hanya ada gas panas. Matahari - ini adalah bola gas panas yang sangat besar, jadi kita harus membicarakan ukurannya secara kondisional, memahami oleh mereka ukuran piringan matahari yang terlihat dari Bumi.

Bagian dalam matahari tidak terlihat. Ini adalah semacam kuali atom raksasa, di mana suhunya mencapai 15 miliar derajat. Suhu yang begitu tinggi di dalam Matahari telah ada selama beberapa miliar tahun dan akan terus ada selama kurang lebih sama. Apa yang terjadi di dalam matahari? Mengapa api raksasa ini tidak padam? Para astronom dan fisikawan telah lama merenungkan pertanyaan ini: bagaimana suhu yang sangat tinggi dapat dipertahankan di dalam Matahari selama miliaran tahun? Kebanyakan ilmuwan percaya bahwa di dalam Matahari unsur kimia hidrogen diubah menjadi unsur kimia lain helium. Partikel hidrogen bergabung menjadi partikel yang lebih berat, dengan kombinasi ini, energi dilepaskan dalam bentuk cahaya dan panas, yang disebarkan oleh Matahari di luar angkasa dan datang ke Bumi untuk memberi kehidupan kepada semua makhluk hidup.

Tujuan: mempelajari pengaruh radiasi matahari terhadap amplop geografis Bumi.

Tugas :) cari tahu apa itu radiasi matahari;

b) menjelaskan jenis-jenis radiasi;

c) mempelajari bagaimana radiasi matahari mempengaruhi flora dan fauna;

d) memberikan contoh penggunaan energi matahari;

e) menganalisis perubahan musiman radiasi matahari di permukaan bumi.

1. Konsep radiasi matahari

Energi yang dipancarkan matahari disebut radiasi matahari. Saat mencapai Bumi, sebagian besar radiasi matahari diubah menjadi panas.

Radiasi matahari praktis merupakan satu-satunya sumber energi bagi Bumi dan atmosfer. Dibandingkan dengan energi matahari, pentingnya sumber energi lain bagi Bumi dapat diabaikan. Misalnya, suhu Bumi, rata-rata, meningkat dengan kedalaman (sekitar 1 HAI C untuk setiap 35 m). Karena ini, permukaan bumi menerima panas dari bagian dalam. Diperkirakan rata-rata 1cm 2Permukaan bumi menerima dari bagian dalam bumi sekitar 220 J per tahun. Jumlah ini 5000 kali lebih kecil dari panas yang diterima dari Matahari. Bumi menerima sejumlah panas dari bintang dan planet, tetapi bahkan berkali-kali (sekitar 30 juta) lebih sedikit daripada panas yang datang dari Matahari.

Jumlah energi yang dikirim oleh Matahari ke Bumi sangat besar. Dengan demikian, kekuatan fluks radiasi matahari yang memasuki area seluas 10 km 2,berada di musim panas yang tidak berawan (dengan mempertimbangkan melemahnya atmosfer) 7 - 9 kW. Ini melebihi kapasitas HPP Krasnoyarsk. Jumlah energi pancaran yang datang dari Matahari dalam 1 detik hingga luas 15 × 15 km (ini kurang dari luas Leningrad) sekitar tengah hari di musim panas, melebihi kapasitas semua pembangkit listrik Uni Soviet yang runtuh (166 juta kW).

Gambar 1 - Matahari adalah sumber radiasi

.1 Jenis radiasi matahari

Di atmosfer, radiasi matahari dalam perjalanannya ke permukaan bumi sebagian diserap, dan sebagian tersebar dan dipantulkan dari awan dan permukaan bumi. Tiga jenis radiasi matahari diamati di atmosfer: langsung, difus, dan total.

Radiasi matahari langsung -radiasi yang datang ke permukaan bumi langsung dari piringan matahari. Radiasi matahari menyebar dari Matahari ke segala arah. Tetapi jarak dari Bumi ke Matahari begitu besar sehingga radiasi langsung jatuh pada permukaan mana pun di Bumi dalam bentuk seberkas sinar paralel yang seolah-olah memancar dari tak terhingga. Bahkan seluruh bola dunia secara keseluruhan sangat kecil dibandingkan dengan jarak ke Matahari sehingga semua radiasi matahari yang jatuh di atasnya dapat dianggap seberkas sinar paralel tanpa kesalahan yang nyata.

Hanya radiasi langsung yang mencapai batas atas atmosfer. Sekitar 30% dari insiden radiasi di Bumi dipantulkan ke luar angkasa. Oksigen, nitrogen, ozon, karbon dioksida, uap air (awan) dan partikel aerosol menyerap 23% radiasi matahari langsung di atmosfer. Ozon menyerap sinar ultraviolet dan sinar tampak. Terlepas dari kenyataan bahwa kandungannya di udara sangat kecil, ia menyerap semua radiasi ultraviolet (sekitar 3%). Dengan demikian, tidak diamati sama sekali di dekat permukaan bumi, yang sangat penting bagi kehidupan di Bumi.

Radiasi matahari langsung dalam perjalanannya melalui atmosfer juga tersebar. Partikel (tetesan, kristal, atau molekul) udara, yang berada di jalur gelombang elektromagnetik, terus-menerus "mengambil" energi dari gelombang datang dan memancarkannya kembali ke segala arah, menjadi pemancar energi.

Sekitar 25% energi dari total fluks radiasi matahari yang melewati atmosfer dihamburkan oleh molekul gas atmosfer dan aerosol dan diubah di atmosfer menjadi radiasi matahari difus. Lewat sini radiasi matahari yang tersebar-radiasi matahari yang telah mengalami hamburan di atmosfer. Radiasi yang tersebar datang ke permukaan bumi bukan dari piringan matahari, tetapi dari seluruh cakrawala. Radiasi hamburan berbeda dari radiasi langsung dalam komposisi spektralnya, karena sinar dengan panjang gelombang yang berbeda dihamburkan ke derajat yang berbeda.

Karena sumber utama radiasi difus adalah radiasi matahari langsung, fluks radiasi difus bergantung pada faktor yang sama yang mempengaruhi fluks radiasi langsung. Secara khusus, fluks radiasi yang tersebar meningkat dengan meningkatnya ketinggian Matahari dan sebaliknya. Ini juga meningkat dengan peningkatan jumlah partikel hamburan di atmosfer, yaitu. dengan penurunan transparansi atmosfer, dan menurun dengan ketinggian di atas permukaan laut karena penurunan jumlah partikel hamburan di lapisan atmosfer di atasnya. Kekeruhan dan tutupan salju memiliki pengaruh yang sangat besar pada radiasi difus, yang, karena hamburan dan refleksi dari insiden radiasi langsung dan difus pada mereka dan hamburan kembali mereka di atmosfer, dapat meningkatkan radiasi matahari difus beberapa kali.

Radiasi hamburan secara signifikan menambah radiasi matahari langsung dan secara signifikan meningkatkan aliran energi matahari ke permukaan bumi. Perannya sangat besar di musim dingin di lintang tinggi dan di daerah lain dengan kekeruhan tinggi, di mana fraksi radiasi yang tersebar dapat melebihi fraksi radiasi langsung. Misalnya, dalam jumlah tahunan energi matahari, radiasi tersebar mencapai 56% di Arkhangelsk dan 51% di St. Petersburg.

Total radiasi matahari -adalah jumlah fluks radiasi langsung dan difus yang tiba di permukaan horizontal. Sebelum matahari terbit dan setelah matahari terbenam, serta di siang hari dengan kekeruhan yang terus-menerus, radiasi total sepenuhnya, dan pada ketinggian rendah Matahari sebagian besar terdiri dari radiasi yang tersebar. Di langit yang tidak berawan atau sedikit berawan, dengan peningkatan ketinggian Matahari, proporsi radiasi langsung dalam komposisi total meningkat dengan cepat dan pada siang hari fluksnya berkali-kali lebih besar daripada fluks radiasi yang tersebar. Kekeruhan rata-rata melemahkan radiasi total (sebesar 20 - 30%), namun, dengan kekeruhan parsial yang tidak menutupi piringan matahari, fluksnya mungkin lebih besar dibandingkan dengan langit yang tidak berawan. Penutup salju secara signifikan meningkatkan fluks radiasi total dengan meningkatkan fluks radiasi yang tersebar.

Radiasi total yang jatuh di permukaan bumi sebagian besar diserap oleh lapisan atas tanah atau lapisan air yang lebih tebal (radiasi yang diserap) dan berubah menjadi panas, dan sebagian dipantulkan (radiasi pantul).

1.2 Metode untuk mengukur radiasi

radiasi matahari atmosfer hewan

Untuk mengukur radiasi matahari langsung dan menyebar, keseimbangan radiasi dan jenis radiasi lainnya, ada banyak instrumen dengan laporan visual dan registrasi otomatis. Kami membatasi diri untuk mempertimbangkan prinsip-prinsip umum konstruksi mereka.

Perangkat untuk mengukur radiasi matahari langsung disebut pirheliometer dan aktinometer, untuk mengukur radiasi difus - piranometer, untuk mengukur keseimbangan radiasi - meteran keseimbangan.

Untuk mengukur radiasi, digunakan pelat logam yang menghitam, yang dalam hal sifat penyerapannya, hampir identik dengan benda hitam absolut, yaitu. menyerap dan mengubah menjadi panas semua radiasi yang jatuh di atasnya. Selain itu, banyak perangkat termasuk pelat dengan permukaan putih, hampir sepenuhnya mencerminkan radiasi insiden.

Dalam pirheliometer kompensasi Angstrom, pelat logam yang menghitam terkena Matahari, sementara pelat serupa lainnya tetap berada di tempat teduh. Ada perbedaan suhu antara pelat. Perbedaan suhu ini ditransfer ke persimpangan termoelemen yang direkatkan (dengan insulasi) ke pelat, dan dengan demikian menggairahkan arus termoelektrik. Arus baterai dilewatkan melalui pelat yang digelapkan sampai pelat dipanaskan sampai suhu yang sama dengan pelat pertama yang dipanaskan oleh sinar matahari; maka arus termoelektrik menghilang. Dengan kekuatan arus "kompensasi" yang lewat, dimungkinkan untuk menentukan, dengan menggunakan Joule-Lenz, jumlah panas yang diterima dari Matahari oleh lempeng pertama. Dari sini Anda dapat menentukan jumlah radiasi matahari. Ada jenis pirheliometer lainnya.

Dalam aktinometer termoelektrik Savinov-Yanishevsky, bagian penerima adalah cakram logam tipis yang menghitam. Sambungan aneh thermopile direkatkan melalui insulasi. Sambungan thermopile yang rata juga direkatkan melalui insulasi ke cincin tembaga di kasing perangkat. Di bawah pengaruh radiasi matahari, arus listrik muncul, yang kekuatannya menentukan intensitas radiasi. Untuk ini, faktor konversi perangkat diperlukan, yang ditentukan dengan perbandingan dengan perangkat pirheliometer absolut.

Dalam piranometer, bagian penerima paling sering adalah baterai termoelemen, misalnya, dari manganin dan konstantan dengan sambungan hitam dan putih. Bagian penerima perangkat harus memiliki posisi horizontal untuk melihat radiasi yang tersebar dari seluruh cakrawala. Dari radiasi matahari langsung, ia dinaungi oleh layar, dan dari radiasi atmosfer yang mendekat, ia dilindungi oleh tutup kaca. Di bawah pengaruh radiasi yang tersebar, persimpangan hitam dan putih dipanaskan secara berbeda, dan arus termoelektrik muncul, kekuatan yang menentukan nilai radiasi (faktor konversi perangkat diatur terlebih dahulu). Saat mengukur radiasi total, piranometer tidak dinaungi dari sinar matahari langsung.

Keseimbangan radiasi ditentukan oleh meteran keseimbangan termoelektrik, di mana satu pelat penerima yang menghitam diarahkan ke atas, dan yang lainnya - turun ke permukaan bumi. Perbedaan pemanasan pelat memungkinkan untuk menentukan besarnya keseimbangan radiasi. Pada malam hari, itu sama dengan nilai radiasi efektif.

Untuk pendaftaran pengukuran otomatis, arus termoelektrik yang muncul di aktinometer, piranometer, meteran keseimbangan diumpankan ke potensiometer elektronik yang merekam sendiri. Perubahan saat ini dicatat pada pita kertas bergerak. Dalam hal ini, aktinometer harus secara otomatis berputar sehingga bagian penerimanya mengikuti Matahari, dan piranometer harus selalu dinaungi dari radiasi langsung dengan pelindung cincin khusus.

Pirheliometer; 2 - aktinometer; 3 - piranometer

Gambar 2 - Perangkat untuk mengukur radiasi matahari

Jadi, dengan menggunakan metode pengukuran radiasi matahari, kita dapat menentukan banyak indikator, karena. intensitas radiasi matahari, radiasi pantul, nilai radiasi efektif, komponen keseimbangan panas, dll.

2. Intensitas radiasi matahari dan distribusinya

Intensitas radiasi matahari sebelum memasuki atmosfer (biasanya mereka mengatakan: "di batas atas atmosfer" atau "tanpa adanya atmosfer") disebut konstanta matahari. Arti kata konstanta di sini adalah bahwa nilai ini tidak tergantung pada penyerapan dan hamburan radiasi di atmosfer. Ini mengacu pada radiasi yang belum terpengaruh oleh atmosfer. Konstanta matahari dengan demikian hanya bergantung pada emisivitas Matahari dan pada jarak antara Bumi dan Matahari.

Bumi berputar mengelilingi Matahari dalam bentuk elips yang agak memanjang, di salah satu fokusnya adalah Matahari. Pada awal Januari, ia paling dekat dengan Matahari (147 juta km), pada awal Juli ia adalah yang terjauh darinya (152 juta km). Karena intensitas radiasi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, konstanta matahari berubah ± 3,5% sepanjang tahun. Pada jarak rata-rata Bumi dari Matahari, konstanta matahari, menurut definisi terbaru, menggunakan pengukuran roket, adalah 2,00 ± 0,04 kal/cm 2 menit Namun, menurut kesepakatan internasional, nilai standarnya adalah 1,98 kal/cm 2menit Intensitas radiasi matahari dalam 2 kal per 1 cm 2dalam 1 menit memberikan panas yang begitu besar sepanjang tahun sehingga cukup untuk melelehkan lapisan es setebal 35 meter jika lapisan tersebut menutupi seluruh permukaan bumi.

Apakah konstanta matahari berubah, dan seberapa signifikan, dari waktu ke waktu, terlepas dari perubahan jarak antara Matahari dan Bumi? Dengan kata lain, apakah radiasi Matahari berubah seiring waktu? Tidak diragukan lagi, selama keberadaan Matahari, konstanta matahari pasti telah berubah. Masalah yang lebih kontroversial adalah apakah itu telah berubah secara signifikan selama sejarah geologis Bumi. Akhirnya, belum diketahui apakah konstanta matahari berfluktuasi, dan seberapa banyak, dari hari ke hari dan dari tahun ke tahun. Namun, jika fluktuasi seperti itu ada, maka fluktuasi tersebut sangat kecil sehingga berada dalam akurasi penentuan konstanta matahari.

3. Perubahan radiasi matahari

Melewati atmosfer, radiasi matahari sebagian tersebar oleh gas atmosfer dan pengotor aerosol ke udara dan masuk ke dalam bentuk khusus radiasi difus. Sebagian, itu diserap oleh molekul gas atmosfer dan kotoran ke udara dan berubah menjadi panas, pergi untuk menghangatkan atmosfer.

Radiasi matahari langsung yang tidak tersebar dan diserap di atmosfer mencapai permukaan bumi. Itu sebagian dipantulkan dari permukaan bumi, dan sebagian besar diserap olehnya dan memanaskannya. Sebagian dari radiasi yang dihamburkan juga mencapai permukaan bumi, sebagian dipantulkan dan sebagian diserap olehnya. Bagian lain dari radiasi yang tersebar naik ke ruang antarplanet.

Akibat penyerapan dan hamburan radiasi di atmosfer, radiasi langsung yang telah mencapai permukaan bumi berubah dibandingkan dengan yang berada di batas atmosfer. Intensitas radiasi berkurang, dan komposisi spektralnya berubah, karena sinar dengan panjang gelombang yang berbeda diserap dan dihamburkan di atmosfer dengan cara yang berbeda.

Sekitar 23% radiasi matahari langsung diserap di atmosfer. Selain itu, penyerapan ini selektif: gas yang berbeda menyerap radiasi di berbagai bagian spektrum dan derajat yang berbeda. Penyerap utama radiasi di wilayah spektrum gelombang pendek adalah nitrogen dan ozon, di wilayah gelombang panjang - uap air dan karbon dioksida.

Nitrogen menyerap radiasi hanya pada panjang gelombang yang sangat pendek di bagian spektrum ultraviolet. Energi radiasi matahari di bagian spektrum ini benar-benar dapat diabaikan, sehingga penyerapan oleh nitrogen praktis tidak berpengaruh pada fluks radiasi matahari. Pada tingkat yang agak lebih besar, tetapi masih sangat sedikit, oksigen menyerap radiasi matahari di dua bagian sempit dari spektrum yang terlihat dan di bagian ultravioletnya.

Ozon merupakan penyerap radiasi matahari yang lebih kuat. Meskipun kandungannya sangat rendah di atmosfer, ia sepenuhnya menyerap radiasi matahari dengan panjang gelombang kurang dari 0,29 mikron, akibatnya gelombang tersebut tidak diamati dalam spektrum radiasi matahari di dekat permukaan bumi. Gelombang ultraviolet, terutama yang terpendek, secara biologis sangat aktif dan, dalam jumlah berlebihan, memiliki efek berbahaya atau bahkan merugikan pada organisme hidup. Lapisan ozon atmosfer adalah semacam layar pelindung, "perisai biologis" yang melindungi kehidupan di Bumi. Penyerapan sebagian radiasi ultraviolet matahari oleh ozon stratosfer menjelaskan karakteristik distribusi suhu stratosfer dengan ketinggian dan suhu udara yang relatif tinggi di lapisan ini.

Selain radiasi ultraviolet, ozon menyerap, meskipun jauh lebih lemah, radiasi dari panjang gelombang tertentu di daerah spektrum yang terlihat dan inframerah. Total penyerapan radiasi matahari oleh ozon mencapai 3% dari radiasi matahari langsung.

Di wilayah spektrum panjang gelombang, uap air menyerap sebagian besar radiasi. Karbon dioksida juga merupakan penyerap kuat radiasi infra merah, tetapi karena kandungannya yang rendah di atmosfer, jumlah total radiasi yang diserapnya kecil.

Sejumlah besar radiasi gelombang pendek dan gelombang panjang diserap oleh awan dan berbagai aerosol atmosfer, terutama ketika atmosfer sangat berawan (di kota-kota, selama kebakaran hutan dan gambut yang kuat, dll.)

Secara umum, penyerapan oleh uap air dan penyerapan aerosol menyumbang sekitar 15%, 5% sisanya diserap oleh awan.

Di setiap tempat individu, penyerapan berubah dari waktu ke waktu, tergantung pada kandungan variabel zat penyerap di udara, terutama uap air, awan dan debu, dan pada ketinggian Matahari di atas cakrawala, yaitu. pada ketebalan lapisan udara yang dilewati oleh sinar dalam perjalanannya ke Bumi.

.2 Hamburan radiasi matahari di atmosfer

Radiasi matahari langsung dalam perjalanannya melalui atmosfer dilemahkan tidak hanya oleh penyerapan, tetapi juga oleh hamburan, dan dilemahkan lebih signifikan. Penyebaran - Ini adalah fenomena fisik mendasar dari interaksi cahaya dengan materi. Ini dapat terjadi pada semua panjang gelombang spektrum elektromagnetik, tergantung pada rasio ukuran partikel hamburan dengan panjang gelombang radiasi yang datang. Selama hamburan, sebuah partikel yang berada di jalur distribusi gelombang elektromagnetik terus-menerus "mengekstraksi" energi dari gelombang datang dan memancarkannya kembali ke segala arah. Dengan demikian, partikel dapat dianggap sebagai sumber titik energi yang tersebar. Oleh karena itu, hamburan adalah transformasi partikel radiasi matahari langsung, yang sebelum hamburan merambat dalam bentuk sinar paralel ke arah tertentu, menjadi radiasi yang berjalan ke segala arah. Hamburan terjadi di udara atmosfer yang tidak homogen secara optik yang mengandung partikel terkecil dari kotoran cair dan padat. - tetes, kristal, aerosol kecil, mis. dalam medium di mana indeks bias bervariasi dari titik ke titik. Tetapi media yang tidak homogen secara optis juga merupakan udara murni, bebas dari pengotor, karena di dalamnya, karena pergerakan termal molekul, kondensasi dan penguraian, fluktuasi kerapatan terus-menerus terjadi. Bertemu dengan molekul dan kotoran di atmosfer, sinar matahari kehilangan arah rambat bujursangkarnya dan tersebar. Radiasi menyebar dari partikel yang berhamburan, seolah-olah mereka sendiri adalah penghasil emisi.

Jadi, sekitar 26% energi dari total fluks radiasi matahari diubah di atmosfer menjadi radiasi difus. Sekitar 2/3 dari radiasi yang tersebar kemudian muncul ke permukaan bumi.

.3 Fenomena hamburan radiasi

Salah satu contoh primitif hamburan radiasi yang kita lihat hampir setiap hari adalah warna biru langit. warna biru langit - Ini adalah warna udara itu sendiri, karena hamburan sinar matahari di dalamnya. Udara transparan di lapisan tipis, seperti air transparan di lapisan tipis. Tetapi dalam ketebalan atmosfer yang kuat, udara memiliki warna biru, sama seperti air yang sudah dalam ketebalan yang relatif kecil

(beberapa meter) berwarna hijau. Karena hamburan molekuler cahaya terjadi secara terbalik, dalam spektrum hamburan cahaya yang dikirim oleh cakrawala, energi maksimum digeser menjadi biru. Dengan demikian, cakrawala memiliki warna biru. Warna biru udara dapat dilihat tidak hanya dengan melihat kubah surga, tetapi juga dengan memeriksa objek individu yang tampaknya diselimuti kabut kebiruan. Dengan ketinggian, karena kerapatan udara berkurang, mis. jumlah partikel hamburan, warna langit menjadi lebih gelap dan berubah menjadi biru tua, dan di atmosfer - dalam warna hitam dan ungu. Para astronot bersaksi bahwa pada ketinggian 300 km warna langit adalah hitam. Peningkatan proporsi sinar ungu yang tersebar dengan ketinggian terlihat jelas di pegunungan, yang tampak biru-ungu di udara yang jernih.

Semakin banyak kotoran di udara yang berukuran lebih besar daripada molekul udara, semakin besar proporsi sinar gelombang panjang dalam spektrum radiasi matahari dan semakin keputihan warna langit. Ketika diameter partikel kabut, awan dan aerosol menjadi lebih dari 1 - 2 mikron, maka sinar dari semua panjang gelombang tidak lagi tersebar, tetapi dipantulkan secara merata; oleh karena itu, objek individu dalam kabut dan kabut berdebu tidak lagi diselimuti oleh warna biru, tetapi oleh selubung putih atau abu-abu. Oleh karena itu, awan tempat cahaya matahari (yaitu putih) jatuh tampak putih.

Gambar 3 - Warna langit biru

Sinar matahari yang datang dari piringan Matahari, melewati atmosfer, berubah warna karena hamburan. Karena hamburan, energi dari panjang gelombang terpendek dari bagian spektrum yang terlihat berkurang paling banyak. - biru dan ungu, sehingga sinar matahari langsung "bertahan" dari hamburan menjadi kekuningan. Cakram matahari tampaknya semakin kuning semakin dekat ke cakrawala, yaitu. semakin panjang jalur sinar melalui atmosfer dan, akibatnya, semakin besar hamburan. Di cakrawala, Matahari menjadi hampir merah, terutama ketika ada banyak debu dan produk kondensasi kecil (tetesan atau kristal) di udara. Dengan cara yang sama, sinar matahari yang dipantulkan oleh awan, tersebar di sepanjang jalan ke permukaan bumi, menjadi lebih buruk dalam sinar biru. Oleh karena itu, ketika awan dekat dengan cakrawala dan jalur sinar cahaya yang dipantulkan dari mereka, melewati atmosfer ke pengamat, panjang, mereka memperoleh warna kekuningan, bukan putih.

Gambar 4 - Warna awan kekuningan

Hamburan radiasi matahari di atmosfer sangat penting secara praktis, karena menciptakan cahaya yang tersebar di siang hari. Dengan tidak adanya atmosfer di Bumi, itu akan menjadi cahaya hanya di mana sinar matahari langsung atau sinar matahari yang dipantulkan oleh permukaan bumi dan benda-benda di atasnya akan jatuh. Akibat hamburan cahaya, seluruh atmosfer pada siang hari berfungsi sebagai sumber penerangan: pada siang hari juga terang di mana sinar matahari tidak langsung jatuh, dan bahkan ketika Matahari disembunyikan oleh awan.

Gambar 5 - Cahaya yang menyebar di siang hari

4. Radiasi matahari di dekat permukaan bumi

Seperti yang telah kita ketahui, radiasi matahari langsung, ketika melewati atmosfer, mencapai permukaan bumi dilemahkan oleh penyerapan dan hamburan atmosfer. Selain itu, selalu ada awan di atmosfer, dan radiasi matahari langsung sering tidak mencapai permukaan bumi sama sekali, diserap, dihamburkan, dan dipantulkan kembali oleh awan. Kekeruhan dapat mengurangi masuknya radiasi langsung dalam rentang yang luas. Misalnya, di Tashkent pada bulan Agustus yang sedikit berawan, hanya 20% dari radiasi matahari langsung yang hilang karena adanya awan, dan di Vladivostok, dengan iklim monsunnya, hilangnya radiasi langsung karena mendung di musim panas adalah 75%. Di St. Petersburg, bahkan rata-rata selama satu tahun, awan tidak membiarkan 65% radiasi langsung mencapai permukaan bumi.

Tabel 1 - Rata-rata masuknya radiasi matahari di belahan bumi utara pada permukaan horizontal pada hari-hari ekuinoks dan solstis

DayLatitude, derajat 0 - 1010- 2020- 3030- 4040- 5050- 6060- 90Pada batas atas atmosfer 0,055 0,250 0,477 0,2460,004 0,147 0,491 0,145 057 0,112 0,163 0,128 0,0910,009 0,068 0,0911 0,0550,001 0,038 0,093 0,019 Radiasi Radiasi di Permukaan Bumi21 / XII 21 / III 21 / VI 23 / IX0,045 0,075 0,073 0,0750,055 0,073 0,079 0,0720.046 0,069 0,0865 0,0680.036 0,065 0,087 0,0640.024 0,058 0,088 0,0560,011 0,046 0,035 0,0450.001 0,033 0,104 Dari tabel ini, dapat disimpulkan bahwa jumlah sebenarnya dari radiasi matahari langsung yang mencapai permukaan bumi selama waktu tertentu akan jauh lebih sedikit daripada jumlah yang dihitung untuk batas atmosfer. Distribusi mereka di seluruh dunia akan lebih kompleks, karena tingkat transparansi atmosfer dan kondisi kekeruhan sangat bervariasi tergantung pada situasi geografis.

Namun, ketika mencapai permukaan bumi, sebagian besar fluks radiasi total yang masuk ke permukaan bumi diserap oleh lapisan atas tanah, air dan tumbuh-tumbuhan; dalam hal ini, energi radiasi diubah menjadi panas, memanaskan lapisan penyerap. Sisa fluks radiasi total dipantulkan oleh permukaan bumi, membentuk radiasi pantul. Hampir seluruh aliran radiasi yang dipantulkan melewati atmosfer dan masuk ke ruang dunia, namun, sebagian tersebar di atmosfer dan sebagian kembali ke permukaan bumi, meningkatkan radiasi yang tersebar, dan karenanya total.

Reflektivitas permukaan yang berbeda disebut albedo. Ini mewakili rasio fluks radiasi yang dipantulkan ke seluruh fluks insiden radiasi total pada permukaan tertentu. Dengan demikian, sebagian dari fluks radiasi total dipantulkan oleh permukaan bumi, dan sebagian lagi diserap dan diubah menjadi panas.

Albedo dari berbagai permukaan tanah terutama bergantung pada warna dan kekasaran permukaan tersebut. Permukaan yang gelap dan kasar memiliki albedo yang lebih rendah daripada permukaan yang terang dan halus. Albedo tanah berkurang dengan meningkatnya kelembaban, karena warnanya menjadi gelap.

Tabel 1 - Nilai Albedo untuk beberapa permukaan alami

Albedo Permukaan, persentase Albedo Permukaan, persentase Salju kering segar80 - 95Meadows15 - 25Salju yang Terpolusi40 - 50Bidang gandum hitam dan gandum10 - 25Tanah Gelap5 - 15Hutan jenis konifera10 - 15tanah berpasir kering25 - 45Hutan yang ditentukan15 - 20

Albedo permukaan air rata-rata lebih kecil dari albedo permukaan tanah, dan sangat bergantung pada ketinggian Matahari. Albedo terkecil diamati ketika sinar matahari jatuh secara vertikal (2 - 5%), terkecil - pada ketinggian matahari rendah (50 - 70%. Dengan cara yang sama, tetapi jauh lebih lemah, itu bervariasi tergantung pada ketinggian Matahari dan keadaan fisik albedo permukaan alami lainnya, dan oleh karena itu, dalam kursus harian, nilai terbesarnya diamati di pagi dan sore hari. , terbesar - pada jam tengah hari.

Reflektifitas permukaan atas awan sangat tinggi, terutama ketika kekuatannya tinggi. Albedo awan rata-rata adalah sekitar 50 - 60%, dalam beberapa kasus - lebih dari 80 - 85 %.

Di daerah beriklim sedang dan lintang tinggi, albedo sangat bervariasi selama perjalanan tahunan, karena jauh lebih besar karena pembentukan lapisan salju di musim dingin (50 - 80%) dibandingkan di musim panas.

Rasio radiasi yang dipantulkan dan dihamburkan yang meninggalkan ruang angkasa dengan seluruh fluks radiasi matahari yang memasuki atmosfer disebut albedo planet Bumi. Rata-rata sekitar 30%, dan sebagian besar disebabkan oleh pantulan radiasi matahari oleh awan.

4.1 Pengaruh radiasi matahari terhadap flora dan fauna

Matahari memiliki dampak yang signifikan tidak hanya pada flora dan fauna, tetapi juga pada manusia. Beberapa orang bangun dan tetap terjaga hanya ketika matahari bersinar (termasuk sebagian besar mamalia, amfibi, dan bahkan sebagian besar ikan). Durasi hari matahari mempengaruhi kehidupan organisme di Bumi. Khususnya, di musim dingin dan musim gugur, ketika Matahari di Belahan Bumi Utara rendah di atas cakrawala, dan durasi siang hari pendek dan hanya ada sedikit panas matahari, alam memudar dan tertidur. - pohon menggugurkan daunnya, banyak hewan berhibernasi untuk waktu yang lama (beruang, musang) atau sangat mengurangi aktivitas mereka. Di dekat kutub, bahkan selama musim panas, ada sedikit panas matahari, karena itu, vegetasi di sana jarang - alasan lanskap tundra yang kusam, dan beberapa hewan dapat hidup dalam kondisi seperti itu. Di musim semi, semua alam bangun, rumput mekar, pohon melepaskan daun, bunga muncul, dunia binatang menjadi hidup. Dan itu semua berkat satu Matahari. Miliknya pengaruh iklim tidak dapat disangkal ke bumi. Berkat pasokan energi matahari yang tidak merata ke berbagai wilayah di Bumi dan pada waktu yang berbeda sepanjang tahun, zona iklim telah terbentuk di Bumi.

Juga, tanpa Matahari, proses kimia seperti fotosintesis tidak dapat berlangsung. Daun hijau tumbuhan mengandung pigmen hijau klorofil - pigmen ini adalah katalis paling penting di Bumi. Dengan bantuannya, terjadi reaksi karbon dioksida dan air - fotosintesis, dan salah satu produk dari reaksi ini adalah oksigen. - elemen yang diperlukan untuk kehidupan bagi hampir semua kehidupan di Bumi dan secara global memengaruhi evolusi planet kita - khususnya, komposisi mineral telah berubah secara radikal. Reaksi air dan karbon dioksida terjadi dengan penyerapan energi, sehingga fotosintesis tidak terjadi dalam gelap. Fotosintesis, mengubah energi matahari dan menghasilkan oksigen pada saat yang sama, memunculkan semua kehidupan di Bumi. Reaksi ini menghasilkan glukosa, yang merupakan bahan baku terpenting untuk sintesis selulosa, yang terdiri dari semua tanaman. Makan tumbuhan, di mana energi terakumulasi karena matahari, ada juga hewan. Tumbuhan bumi menyerap dan mengasimilasi hanya sekitar 0,3% dari energi radiasi matahari yang datang ke permukaan bumi. Tetapi bahkan ini, pada pandangan pertama, sejumlah kecil energi sudah cukup untuk memastikan sintesis sejumlah besar massa bahan organik di biosfer.

Dengan demikian, Matahari adalah sumber utama kehidupan di Bumi.

4.2 Penggunaan radiasi matahari oleh manusia

Pertanyaan tentang kemungkinan penggunaan langsung energi matahari, yang membuat orang tertarik pada zaman kuno, masuk tahun-tahun terakhir menjadi lebih dan lebih relevan. Masalah teknis penggunaan radiasi matahari ditangani oleh teknologi surya, yang sekarang mendapat banyak perhatian di seluruh dunia. Energi matahari dapat digunakan untuk keperluan teknis dan domestik: pemanasan dan penerangan, desalinasi air, pengeringan buah-buahan dan sayuran, dll. Untuk mencapai profitabilitas instalasi surya, perlu menempatkannya di tempat kedatangan energi matahari yang signifikan dan, yang paling penting , di mana ada jumlah hari matahari ( tak berawan) yang cukup dalam setahun.

Penggunaan energi matahari dalam praktik modern dilakukan dengan mengubahnya menjadi energi panas dan listrik.

Penurunan cepat cadangan bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas) dan pencemaran lingkungan alam selama pembakarannya memaksa kita untuk mencari sumber energi yang lebih efisien. terutama - itu adalah energi matahari. Bagi kita matahari - reaktor raksasa termonuklir terdekat, yang telah beroperasi selama miliaran tahun. Gurun Karakum saja menerima radiasi matahari sebanyak 3,5 miliar ton minyak yang dikandungnya per tahun. Setelah belajar memanfaatkan setidaknya 20% dari radiasi ini, kami dapat menerima dari setiap area 4 - 5 ribu km 2masing-masing 1300 miliar kW/jam.

Matahari - tidak hanya tidak habis-habisnya, tetapi juga sumber energi yang benar-benar bersih: tidak menghasilkan emisi berbahaya. Tidak ada yang disebut polusi termal yang mampu "merusak" iklim mikro daerah tersebut, memanaskan biosfer dalam skala global, yang mungkin merupakan hasil dari penggunaan energi termonuklir yang tidak terbatas.

Saat ini, ada empat arah dalam penggunaan energi surya: politeknik, fotovoltaik, biologi dan kimia.

Arah pertama - adalah konversi energi matahari menjadi energi panas.

Arah kedua - konversi energi matahari menjadi energi listrik menggunakan fotosel - telah banyak digunakan dalam astronotika (panel surya fotovoltaik).

arah ketiga - pengembangan sistem biologis.

Arah keempat - penguraian air oleh sinar matahari menjadi oksigen dan hidrogen.

Gambar 8 - Pembangkit listrik tenaga surya menggunakan radiasi matahari untuk menghasilkan listrik

Di banyak industri ekonomi Nasional radiasi memegang peranan penting. Untuk pertanian ilmiah, perlu untuk mengetahui jumlah sebenarnya dari radiasi yang datang ke permukaan bumi selama musim tanam dan di semua periode lain dalam setahun. Untuk melakukan ini, seseorang harus mempertimbangkan sifat permukaan aktif, keberadaan lereng, bukit, dll., Karena jumlah radiasi yang diserap oleh tanah tergantung pada sudut datang sinar dan albedo permukaan. .

Radiasi matahari banyak digunakan untuk tujuan pengobatan. Oleh karena itu, dalam balneologi, untuk pemilihan waktu dan dosis iradiasi pasien yang tepat, perlu diketahui perjalanan harian dan tahunan radiasi langsung dan difus, jumlah dan nilai maksimumnya. Untuk mendapatkan informasi ini, beberapa resor dilengkapi dengan stasiun aktinometrik khusus.

Saat merancang kota, bangunan harus ditempatkan sedemikian rupa untuk memastikan pencahayaan yang paling menguntungkan dari sinar matahari. Penting untuk mengetahui jumlah radiasi yang memasuki dinding vertikal dengan berbagai orientasi. Pada saat yang sama, harus diperhitungkan bahwa mereka tidak hanya menerima radiasi langsung dan difus, tetapi juga radiasi yang dipantulkan dari area permukaan bumi yang berdekatan dan dari bangunan terdekat lainnya. Jumlah maksimum radiasi matahari tidak selalu jatuh pada bulan-bulan musim panas dan di dinding selatan. Secara khusus, kedatangan radiasi langsung ke dinding selatan diamati sepanjang tahun, tetapi maksimumnya terjadi pada musim semi. Dengan meningkatnya garis lintang, jumlah tahunan radiasi yang masuk berkurang.

Dinding utara disinari dari bulan Maret hingga September, dan maksimum pada bulan Juni - Juli. Pada bulan-bulan ini, dengan meningkatnya garis lintang, jumlah radiasi yang masuk harian dan bulanan meningkat. Kedatangan radiasi di dinding timur dan barat terutama tergantung pada perjalanan kekeruhan harian dan tahunan.

5. Perubahan musiman dalam radiasi matahari

Kita sudah tahu bagaimana konstanta matahari berubah sepanjang tahun dan, akibatnya, jumlah radiasi yang datang ke Bumi. Jika kita menentukan konstanta matahari untuk jarak sebenarnya Bumi dari Matahari, maka dengan nilai tahunan rata-rata 1,98 kal/cm 2min akan sama dengan 2,05 kal/cm 2min di bulan Januari dan 1,91 kal/cm 2menit di bulan Juli.

Akibatnya, belahan bumi utara selama hari musim panas menerima radiasi yang agak lebih sedikit di perbatasan atmosfer daripada Belahan bumi bagian selatan untuk hari musim panas Anda.

Bulat Bumi dan kemiringan bidang ekuator ke kutub ekliptika (23,5 HAI ) menciptakan distribusi masuknya radiasi yang kompleks di atas garis lintang pada batas atmosfer dan perubahannya sepanjang tahun.

Gambar 9 - Masuknya radiasi matahari pada permukaan horizontal di musim dingin dan musim panas setengah tahun dan sepanjang tahun, tergantung pada garis lintang geografis

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sepanjang tahun jumlah radiasi matahari yang masuk bervariasi dari 318 kkal di khatulistiwa hingga 133 kkal di kutub.

Di musim dingin, masuknya radiasi menurun sangat cepat dari khatulistiwa ke kutub, di musim panas - jauh lebih lambat. Dalam hal ini, maksimum di musim panas diamati di daerah tropis, dan masuknya radiasi agak berkurang dari daerah tropis ke khatulistiwa.

Perbedaan kecil dalam masuknya radiasi antara garis lintang tropis dan kutub di musim panas dijelaskan oleh fakta bahwa ketinggian Matahari di garis lintang kutub di musim panas lebih rendah daripada di daerah tropis, tetapi panjang hari itu panjang. Pada hari titik balik matahari musim panas, kutub karena itu akan menerima lebih banyak radiasi daripada khatulistiwa tanpa adanya atmosfer. Namun, di dekat permukaan bumi, sebagai akibat dari redaman radiasi oleh atmosfer, pantulannya oleh awan, dll., gelombang masuk radiasi musim panas di garis lintang kutub secara signifikan lebih sedikit daripada di garis lintang yang lebih rendah.

Perhitungan menunjukkan bahwa pada batas atas atmosfer di luar daerah tropis ada satu radiasi tahunan maksimum pada saat titik balik matahari musim panas dan satu minimum pada saat titik balik matahari musim dingin. Tetapi di antara daerah tropis, masuknya radiasi memiliki dua maksimum per tahun, jatuh pada saat-saat ketika Matahari mencapai ketinggian tengah hari tertinggi. Di khatulistiwa itu akan berada di ekuinoks, di garis lintang intertropis lainnya - setelah musim semi dan sebelum ekuinoks musim gugur, semakin menjauh dari waktu ekuinoks, semakin besar garis lintangnya. Amplitudo variasi tahunan di ekuator kecil, di daerah tropis kecil; di daerah beriklim sedang dan lintang tinggi jauh lebih besar.

Kesimpulan

Dari uraian di atas, dapat kita simpulkan bahwa Matahari adalah sumber kehidupan bagi segala sesuatu yang ada di bumi. Ini memainkan peran besar dalam proses kimia di Bumi. Matahari menguapkan air dari samudra, laut, dari permukaan bumi. Itu mengubah kelembaban ini menjadi tetesan air, membentuk awan dan kabut, dan kemudian menyebabkannya jatuh kembali ke Bumi sebagai hujan, salju, embun atau embun beku, sehingga menciptakan siklus kelembaban raksasa di atmosfer.

Energi matahari adalah sumber sirkulasi umum atmosfer dan sirkulasi air di lautan. Itu, seolah-olah, menciptakan sistem pemanas air dan udara raksasa di planet kita, mendistribusikan kembali panas di atas permukaan bumi.

Sinar matahari yang jatuh pada tanaman menyebabkan proses fotosintesis di dalamnya, menentukan pertumbuhan dan perkembangan tanaman; jatuh di tanah, berubah menjadi panas, memanaskannya, membentuk iklim tanah, sehingga memberi vitalitas pada tanah, benih tanaman, mikroorganisme dan makhluk hidup yang menghuninya, yang tanpa panas ini akan berada dalam keadaan anabiosis (hibernasi).

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa Matahari - itu adalah sumber energi utama di Bumi dan akar penyebab yang menciptakan sebagian besar sumber daya energi lain di planet kita, seperti cadangan batu bara, minyak, gas, energi angin dan air terjun, energi listrik, dll.

Daftar sumber yang digunakan

1 Arsip informasi besar [Sumber daya elektronik] // Radiasi matahari seperti yang tampak bagi kita. - 2010. - 2 Maret - URL: #"justify">2 Gontaruk T.I. Saya tahu dunia: sebuah ensiklopedia. - M.: AST Publishing House LLC, 2003. - 445 hal.

3 Matveev L.T. Mata kuliah meteorologi umum. Fisika atmosfer: buku teks untuk mahasiswa. - Edisi ke-2, dikoreksi. dan tambahan - L., 1994 - 751 hal.

4 tema dunia- publikasi populer [Sumber daya elektronik] // Matahari adalah sumber radiasi. - 2015. - 14 Januari. - URL:<#"justify">12 Kondratiev K.Ya., Binenko V.I., Melnikova V.I. Meteorologi dan hidrologi: buku teks. - M., 1996. -174 hal.

13 Radiasi matahari [Sumber daya elektronik] / Warna biru langit. - Moskow, 2015. - URL: #"justify">16 Guralnik I.I., Dubinsky G.P., Larin V.V., Mamikonova S.V. Meteorologi. -edisi ke-2, direvisi. - L.: Gidrometeoizdat, 1982. - 440 hal.

Budyko M.I. Meteorologi dan hidrologi: buku teks. - M., 1998. - 129 hal.

18 Biofile - Jurnal ilmiah dan informasi [Sumber daya elektronik] // Pengaruh Matahari pada planet Bumi. - 2014. - 4 April - URL: http://biofile.ru/kosmos/4362.html (tanggal akses: 3/3/2015).

Zakharovskaya N.N., Ilyinich V.V. Meteorologi dan Klimatologi: panduan belajar untuk siswa yang lebih tinggi buku pelajaran pendirian. - M.: KolosS, 2005. - 127 hal.

Badan informasi kebijakan daerah [Sumber daya elektronik] / Pembangkit listrik tenaga surya. - M, 2015. - URL: http://goo.gl/OqpsCs (diakses 25.03.2015).

Materi pendidikan [Sumber daya elektronik] / Masuknya radiasi matahari. - 2015. - 24 November. - URL: http://goo.gl/2iaXkt (diakses 27/03/2015).

Kemanusiaan dan lingkungan

Litosfer adalah cangkang padat Bumi, sumber mineral dan bahan bakar fosil, tanah ...
"Kontribusi termal" dari aktivitas manusia ada di n. in.0,006% radiasi matahari. Konsekuensi dari ini adalah peningkatan suhu planet sebesar 10C.

Perlindungan udara atmosfer

Baik itu, dan kecemburuan lainnya dari kondisi iklim, wilayah geografis yang berbeda di bumi.
... disosiasi molekul oksigen di bawah pengaruh radiasi matahari di atmosfer atas pada ketinggian 10-50 km. Konsentrasinya juga...

Radiasi matahari dan dampaknya terhadap proses alam dan ekonomi

Anda dapat mengetahui biaya membantu menulis makalah siswa.

Bantuan dalam menulis makalah yang pasti akan diterima!

pengantar

Bab 1. Aspek teoretis radiasi matahari

1 Penyerapan dan hamburan radiasi matahari langsung di atmosfer

2 Radiasi matahari yang menyebar

3 Total radiasi dan keseimbangan radiasi

Bab 2. Pengaruh radiasi matahari pada proses alam dan ekonomi

1 Radiasi matahari dan iklim

2 Dampak radiasi matahari pada perkembangan tumbuhan dan hewan

Kesimpulan

Bibliografi

pengantar

Radiasi matahari dipahami sebagai seluruh fluks radiasi yang dipancarkan oleh Matahari, yang merupakan osilasi elektromagnetik dari berbagai panjang gelombang. Dari sudut pandang higienis, yang menarik adalah bagian optik sinar matahari, yang menempati kisaran 280-2800 nm. Gelombang yang lebih panjang - gelombang radio, yang lebih pendek - sinar gamma, radiasi pengion tidak mencapai permukaan bumi, karena mereka tertahan di lapisan atas atmosfer, khususnya di lapisan ozon. Radiasi matahari merupakan sumber energi utama untuk semua proses fisik dan geografis yang terjadi di permukaan bumi dan di atmosfer.

Studi tentang masalah ini sangat penting, karena semua alam yang hidup peka terhadap perubahan musiman dalam suhu lingkungan, terhadap intensitas radiasi matahari - pohon ditutupi dengan daun di musim semi, daun jatuh di musim gugur, proses metabolisme memudar, banyak hewan berhibernasi , dll. Manusia tidak terkecuali. Sepanjang tahun, ia mengubah intensitas metabolisme, komposisi sel-sel jaringan, dan fluktuasi ini berbeda di tempat yang berbeda zona iklim. Dengan demikian, di wilayah selatan, kandungan hemoglobin dan jumlah eritrosit, serta tekanan darah maksimum dan minimum pada periode dingin, meningkat 20 persen dibandingkan dengan periode hangat. Dalam kondisi Utara, persentase hemoglobin tertinggi ditemukan di sebagian besar penduduk yang disurvei di bulan-bulan musim panas, dan terendah - di musim dingin dan awal musim semi. Baru-baru ini, karena peningkatan tajam dalam pencemaran lingkungan, peningkatan kandungan karbon dioksida di atmosfer, peningkatan latar belakang radiasi, jumlah mutasi spontan, spontan, dan berbahaya telah meningkat secara signifikan baik pada hewan maupun pada manusia.

Pekerjaan kursus "Radiasi matahari dan dampaknya terhadap proses alam dan ekonomi" adalah deskriptif dan melibatkan pengembangan pengetahuan dalam kerangka masalah ini.

Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk menentukan peran radiasi matahari dalam proses alam dan ekonomi.

Untuk mencapai tujuan, tugas-tugas berikut ditetapkan:

mengumpulkan dan mempelajari literatur tentang radiasi matahari;

mengkarakterisasi perilaku radiasi matahari dalam kondisi terestrial;

mempertimbangkan pentingnya radiasi matahari pada proses alam dan ekonomi.

Untuk mencapai maksud dan tujuan tersebut, digunakan metode penelitian sebagai berikut: analisis literatur ilmiah dan metodologis tentang topik penelitian, pengumpulan informasi, perbandingan, generalisasi, sistematisasi.

Subjek studi: Dampak radiasi matahari pada proses fisiologis di planet Bumi. Objek penelitian: Radiasi matahari langsung dan difus. Pekerjaan kursus terdiri dari pendahuluan, dua bagian, kesimpulan dan daftar referensi, termasuk 10 sumber.

Bab 1. Aspek teoretis radiasi matahari

1 Penyerapan dan hamburan radiasi matahari langsung di atmosfer

Sumber energi utama untuk hampir semua proses alam yang terjadi di permukaan bumi dan di atmosfer adalah energi radiasi yang datang ke Bumi dari Matahari. Energi yang datang ke permukaan bumi dari lapisan terdalamnya, yang dilepaskan selama peluruhan radioaktif, yang dibawa oleh sinar kosmik, serta radiasi yang datang ke Bumi dari bintang-bintang, dapat diabaikan dibandingkan dengan energi yang datang ke Bumi dari Matahari. . Selain energi radiasi, yaitu gelombang elektromagnetik, berbagai aliran partikel bermuatan juga datang dari Matahari ke Bumi, terutama elektron dan proton, yang bergerak dengan kecepatan ratusan dan ribuan kilometer per detik. Bagian utama dari energi radiasi yang dipancarkan oleh Matahari adalah sinar ultraviolet, sinar tampak dan sinar infra merah. Bagian dari radiasi elektromagnetik Matahari ini disebut radiasi matahari dalam meteorologi.

Radiasi matahari yang memasuki batas atas atmosfer, dalam perjalanannya ke permukaan bumi, mengalami sejumlah perubahan yang disebabkan oleh penyerapan dan hamburannya di atmosfer. Radiasi yang datang dari Matahari ke atmosfer kemudian ke permukaan bumi dalam bentuk berkas sinar sejajar disebut pancaran langsung. Sebagian besar radiasi langsung yang datang ke batas atas atmosfer mencapai permukaan bumi. Sebagian radiasi matahari dihamburkan oleh molekul gas atmosfer dan aerosol dan mencapai permukaan bumi dalam bentuk radiasi hamburan. Melewati atmosfer bumi, radiasi matahari dilemahkan karena penyerapan dan hamburan oleh gas atmosfer dan aerosol. Pada saat yang sama, komposisi spektralnya juga berubah. Garis dan pita muncul dalam spektrum karena penyerapan di atmosfer bumi dan disebut telurik. pada gambar. 1 menunjukkan distribusi energi dalam spektrum matahari. Kurva a kira-kira mencirikan distribusinya di luar atmosfer bumi, dan kurva b dan c - di permukaan bumi pada ketinggian matahari 35 dan 15°. Pada kurva b dan c, bagian spektrum ultraviolet putus di sebelah kiri pada X = 0,29 m, karena radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang lebih pendek diserap seluruhnya oleh lapisan atas atmosfer. Bagian spektrum dengan X< 0,29 мкм можно наблюдать только на высотах более 30 км. Ультрафиолетовая же радиация с Х >0,29 mikron yang mencapai permukaan bumi memiliki energi yang sangat kecil. Ketika melewati atmosfer, bagian gelombang pendek dari radiasi tampak juga sangat melemah, dan pada tingkat yang lebih rendah, bagian gelombang panjang, tampak, dan inframerah dari spektrum matahari. Pada bagian spektrum inframerah terdapat sejumlah pita serapan yang disebabkan oleh adanya uap air di atmosfer. Pada ketinggian matahari yang berbeda dan ketinggian titik pengamatan yang berbeda di atas permukaan bumi, massa atmosfer yang dilalui oleh sinar matahari tidak sama. Akibatnya, komposisi spektral radiasi matahari juga berbeda. Dengan penurunan ketinggian matahari, bagian ultraviolet dari radiasi berkurang sangat kuat, bagian yang terlihat berkurang sedikit, dan hanya sedikit bagian inframerah.

Beras. 1. Distribusi energi dalam spektrum matahari.

a - di bagian atas atmosfer,

b - di permukaan bumi pada ketinggian matahari 35 °,

c - di permukaan bumi pada ketinggian matahari 15 °.

Uap air memainkan peran penting dalam penyerapan radiasi gelombang panjang: semakin banyak uap air di atmosfer, semakin sedikit radiasi langsung yang mencapai Bumi, semua hal lain dianggap sama. Perbandingan kurva a, b dan c pada Gambar. 1 menunjukkan seberapa signifikan atmosfer mengubah distribusi energi awal dalam spektrum radiasi matahari. Hamburan radiasi di atmosfer terjadi terutama oleh molekul gas atmosfer dan aerosol (partikel debu, tetesan kabut, awan, dll.). Intensitas hamburan tergantung pada jumlah partikel hamburan per satuan volume, pada ukuran dan sifatnya, dan juga pada panjang gelombang radiasi hamburan itu sendiri. Di bawah ini adalah nilai koefisien hamburan di udara bersih dan kering pada tekanan normal untuk panjang gelombang yang berbeda

tekanan atmosfer radiasi matahari

Tabel 1 Koefisien hamburan di udara bersih dan kering pada tekanan normal

λ , m0.7600.5890.4860.396K 10 7(merah)(kuning)(biru)(ungu)0.310.861.94.4

Tabel 1 menunjukkan bahwa hamburan sinar semakin kuat, semakin pendek panjang gelombang, contoh: hamburan ungu 14 kali lebih kuat dari merah. Ini, khususnya, menjelaskan warna biru langit. Meskipun sinar ungu dan biru menyebar lebih banyak daripada sinar biru, energinya jauh lebih sedikit. Oleh karena itu, warna biru mendominasi dalam cahaya yang tersebar.

Hamburan radiasi terjadi ke segala arah, namun tidak dengan intensitas yang sama. Hamburan paling kuat terjadi pada arah sinar datang (maju) dan berlawanan arah (mundur). Hamburan minima diamati dalam arah tegak lurus terhadap sinar langsung. Ini adalah bagaimana hamburan terjadi di udara yang sangat bersih dan kering. Fraksi gelombang pendek pada radiasi hambur lebih besar daripada radiasi langsung. Oleh karena itu, semakin panjang lintasan sinar matahari, semakin banyak gelombang pendek yang tersebar dan semakin besar proporsi gelombang panjang. Ini menjelaskan, misalnya, bahwa Matahari dan Bulan di dekat cakrawala memperoleh warna kuning atau bahkan kemerahan.

Fluks radiasi langsung dan komposisi spektralnya bergantung pada ketinggian matahari dan transparansi atmosfer. Yang terakhir, pada gilirannya, tergantung pada kandungan gas penyerap dan aerosol, khususnya, pada keberadaan awan dan kabut. Di bawah pengaruh faktor-faktor ini, fluks radiasi langsung dapat bervariasi pada rentang yang luas. Pada ketinggian matahari yang sama, fluks radiasi langsung di lintang rendah, di mana atmosfer mengandung banyak uap air dan debu, harus lebih sedikit daripada di lintang tinggi. Namun, transparansi atmosfer mempengaruhi aliran ini dengan cara yang sama seperti ketinggian matahari, yang bergantung pada jumlah massa yang lewat.

Fluks radiasi langsung meningkat dengan meningkatnya ketinggian di atas permukaan laut, karena semakin tinggi titik pengamatan, semakin sedikit ketebalan atmosfer yang ditembus oleh sinar matahari dan semakin sedikit mereka dilemahkan. Peningkatan fluks radiasi langsung dengan ketinggian di lapisan bawah atmosfer terjadi lebih cepat daripada di lapisan atas, karena sebagian besar aerosol dan uap air terkonsentrasi di bawah. Awan memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap radiasi langsung. Awan padat dari tingkat yang lebih rendah hampir sepenuhnya tidak memancarkan radiasi langsung.

Jika transparansi atmosfer tidak berubah pada siang hari, maka perubahan radiasi langsung akan simetris sehubungan dengan siang hari yang sebenarnya: dari nol pada saat matahari terbit, pertama-tama akan cepat, dan kemudian lebih lambat, meningkat ke nilai maksimum dicapai pada siang hari, dan kemudian sama mulusnya, pada awalnya perlahan, dan kemudian lebih cepat, menurun ke nol pada saat matahari terbenam. Arus akan sama selama jam simetris sekitar tengah hari.

Tetapi transparansi atmosfer pada siang hari tidak tetap, karena jumlah debu, uap air, dan kotoran lain yang terkandung di udara terus berubah. Oleh karena itu, perjalanan diurnal radiasi langsung biasanya tidak simetris terhadap siang hari. Pada jam-jam menjelang tengah hari atau sore hari, sebagai akibat dari peningkatan gerakan udara ke atas, peningkatan debu dan uap air, radiasi langsung mulai berkurang, sehingga nilai maksimumnya diamati bukan pada siang hari, tetapi sekitar jam 10. .

Perjalanan harian radiasi langsung juga berubah sepanjang tahun, karena panjang hari dan ketinggian matahari berubah. Perjalanan harian radiasi langsung yang tiba di tegak lurus sinar dan pada permukaan horizontal juga berbeda karena sudut datang sinar yang tidak sama pada permukaan ini. pada gambar. 2 menunjukkan perjalanan harian radiasi langsung tiba di tegak lurus terhadap sinar dan pada permukaan horizontal di Pavlovsk (dekat St Petersburg).

Beras. 2. Kursus harian radiasi matahari langsung di Pavlovsk. Garis padat - ke permukaan tegak lurus terhadap sinar; garis putus-putus - pada permukaan horizontal

Seperti dapat dilihat dari gambar ini, kedatangan radiasi langsung pada permukaan horizontal pada semua jam dalam sehari lebih kecil daripada pada permukaan yang tegak lurus sinar. Perbedaan ini sangat besar di musim dingin, ketika ketinggian matahari rendah.

Kursus harian radiasi langsung juga tergantung pada garis lintang tempat itu: di garis lintang rendah, maksimum sekitar tengah hari jauh lebih jelas daripada di garis lintang tinggi. Alasannya adalah karena semakin dekat ke kutub, ketinggian matahari berubah lebih sedikit di siang hari. Di kutub, misalnya, perubahan ketinggian matahari di siang hari sangat kecil sehingga praktis tidak ada radiasi langsung setiap hari.

Kursus tahunan radiasi langsung ditandai dengan perubahan nilai rata-rata tengah hari bulanan. Perjalanan tahunan radiasi langsung di kutub paling menonjol. Pada paruh musim dingin tahun ini, radiasi matahari tidak ada di sini, dan pada saat titik balik matahari musim panas dapat mencapai 1,30 kal/cm 2menit Di khatulistiwa, sebaliknya, amplitudo perjalanan tahunan radiasi langsung adalah yang terkecil. Selain itu, di ekuator, perjalanan tahunan radiasi langsung berbentuk gelombang ganda. Tertinggi mencapai 1,32 kal/cm 2min., jatuh pada hari-hari ekuinoks musim semi dan musim gugur, dan minimum, yaitu sekitar 0,80 kal / cm 2min., - pada hari-hari titik balik matahari musim panas dan musim dingin. Di lintang tengah, dalam perjalanan tahunan radiasi langsung tengah hari, maksimum seharusnya diamati pada saat titik balik matahari musim panas, ketika matahari berada pada titik tertinggi, dan minimum pada saat titik balik matahari musim dingin, ketika matahari terbenam. pada titik terendah. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa pada bulan-bulan musim panas, karena peningkatan kandungan uap air dan debu di udara, transparansi atmosfer sangat berkurang. Sangat penting untuk pertanian, konstruksi dan solusi dari sejumlah masalah teknis adalah data jumlah radiasi langsung yang diterima oleh permukaan horizontal per hari, bulan, tahun. Ada jumlah radiasi langsung yang teoretis, mungkin, dan aktual. Jumlah teoritis adalah jumlah radiasi yang datang dari Matahari untuk periode waktu tertentu per unit permukaan horizontal yang terletak di batas luar atmosfer.

Jumlah yang mungkin adalah jumlah energi radiasi yang akan masuk ke tempat ini dengan transparansi rata-rata atmosfer untuk itu dan dengan tidak adanya awan untuk jangka waktu tertentu di satu area horizontal yang terletak di permukaan bumi. Jumlah sebenarnya dari radiasi langsung adalah jumlah sebenarnya yang diterima selama periode waktu tertentu pada satu area horizontal yang terletak di permukaan bumi. Jumlah sebenarnya ditemukan dengan memproses catatan aktinograf atau dari pengamatan aktinometer, dengan mempertimbangkan durasi sinar matahari, yang ditetapkan dari catatan heliograf.

Tabel 2 Jumlah harian radiasi langsung pada hari yang berbeda di Kharkov (kal/cm 2)

Sum16/III15/IV15/XI16/XIITeoretis Kemungkinan Aktual519.6 305.3 116.8985.2 584.3 361.6610.4 365.0 215.1167.9 77.0 11.8

Di meja. 2 menunjukkan jumlah harian teoretis, mungkin, dan aktual dari radiasi langsung di Kharkov dalam waktu yang berbeda di tahun ini. Data tabel. 2 menunjukkan bahwa atmosfer memainkan peran penting dalam redaman radiasi matahari (bahkan pada hari-hari cerah dengan transparansi atmosfer rata-rata, permukaan bumi hanya menerima sekitar 60% dari energi matahari yang tiba di batas atas atmosfer), serta tutupan awan (secara signifikan mengurangi kedatangan radiasi langsung dibandingkan dengan jumlah yang mungkin).

Pengamatan menunjukkan bahwa jumlah sebenarnya dari radiasi langsung pada bulan-bulan musim semi dan musim panas sedikit meningkat dari lintang tinggi ke rendah, dengan pengecualian daerah kutub, di mana mereka menurun tajam. Jumlah musim gugur dan musim dingin berkurang secara signifikan dengan meningkatnya garis lintang, yang juga mengarah pada penurunan yang kuat dalam jumlah tahunan dalam arah yang sama.

1.2 Radiasi matahari yang menyebar

Kedatangan radiasi hamburan di permukaan bumi dapat mencapai beberapa persepuluh kal/cm 2menit Ketergantungan berikut diamati.

Semakin besar ketinggian matahari, semakin besar fluks radiasi yang tersebar.

Semakin banyak partikel hamburan di atmosfer, semakin besar proporsi radiasi matahari yang tersebar. Akibatnya, fluks radiasi yang tersebar meningkat dengan meningkatnya kekeruhan atmosfer.

Fluks radiasi yang tersebar meningkat secara signifikan dengan adanya cahaya dan awan yang relatif tipis, yang merupakan media hamburan yang baik. Pengaruh awan yang disinari matahari dari samping (altocumulus, cumulus) sangat besar. Di bawah pengaruh awan seperti itu, radiasi yang tersebar dapat meningkat 8-10 kali lipat dibandingkan dengan kedatangannya di langit yang cerah. Dengan kekeruhan terus-menerus di bagian tengah dan terutama tingkat atas, radiasi yang tersebar 1,5-2 kali lebih besar dibandingkan dengan langit yang cerah. Hanya dengan awan mendung yang sangat kuat dan dengan curah hujan, radiasi yang tersebar lebih sedikit dibandingkan dengan langit yang cerah.

Kedatangan radiasi yang tersebar tergantung pada sifat permukaan aktif, terutama pada reflektifitasnya, karena radiasi yang dipantulkan dari permukaan tersebar secara sekunder di atmosfer dan sebagian lagi jatuh di permukaan, di mana ia ditambahkan ke radiasi yang awalnya tersebar. radiasi. Lapisan salju secara khusus meningkatkan radiasi yang tersebar, memantulkan hingga 70-90% dari sinar langsung dan tersebar yang jatuh di atasnya. Semakin rendah ketinggian matahari, semakin banyak radiasi difus yang meningkat karena hamburan sekunder. Dengan demikian, tutupan salju meningkatkan fluks radiasi yang tersebar sebesar 65% ketika matahari berada di dekat cakrawala dan sebesar 12% pada ketinggian matahari 50°.

Dengan peningkatan ketinggian di atas permukaan laut, radiasi yang tersebar di langit yang cerah berkurang, karena ketebalan lapisan atmosfer yang tersebar di atasnya berkurang. Tetapi dengan adanya awan, radiasi yang tersebar di lapisan subcloud atmosfer meningkat dengan ketinggian.

Perjalanan harian dan tahunan radiasi hamburan di langit tak berawan sejajar dengan perjalanan radiasi langsung. Namun di pagi hari, radiasi difus muncul lebih awal daripada radiasi langsung. Kemudian, ketika matahari terbit di atas cakrawala, ia meningkat, mencapai maksimum pada 12 - 13 jam, setelah itu mulai berkurang dan, pada akhir senja, berubah menjadi nol. Dalam kursus tahunan, maksimum radiasi yang tersebar di bawah langit yang cerah diamati pada bulan Juli, minimum - pada bulan Januari. Sama sederhananya dengan perjalanan tahunan radiasi hamburan dalam kekeruhan yang terus-menerus. Namun, perjalanan radiasi hamburan harian dan tahunan yang dijelaskan sangat terganggu dan menjadi lebih rumit di bawah kekeruhan yang bervariasi.

Besarnya radiasi hambur yang datang ke permukaan bumi untuk suatu periode waktu tertentu ditentukan dari rekaman alat perekam atau dengan perhitungan berdasarkan hasil pengamatan dalam periode-periode tersendiri.

Jumlah harian radiasi yang tersebar terutama tergantung pada ketinggian matahari dan panjang hari. Oleh karena itu, mereka tumbuh dengan penurunan garis lintang dan dari musim dingin ke musim panas. Transparansi udara dan kekeruhan memiliki pengaruh besar pada kedatangan radiasi yang tersebar.

Radiasi yang tersebar memainkan peran yang sangat penting di lintang tinggi dan selama bulan-bulan musim dingin. Ini terlihat jelas, misalnya, dari Tabel. 3, di mana, bersama dengan jumlah radiasi hamburan (∑ D), jumlah radiasi langsung (∑ S ´ ) datang ke permukaan horizontal.

Tabel 3 Jumlah musiman dan tahunan radiasi langsung (pada permukaan horizontal) dan radiasi hambur (kal/cm 2)

ItemTotal RadiasiMusim SemiMusim PanasMusim GugurTahun%Yakutsk ( φ = 62°)∑S ´ 1.6 19.1 22.4 5.1 50.2 57 ∑ D2.613.815.45.537.433Pavlovsk ( 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

Seperti yang terlihat dari Tabel. 3, di bulan-bulan musim dingin, jumlah radiasi yang tersebar di mana-mana lebih besar daripada jumlah radiasi langsung, terutama di lintang tinggi, di mana saat ini bahkan siang hari ketinggian matahari rendah. Di musim panas, radiasi yang tersebar juga memainkan peran penting di daerah dengan kekeruhan yang signifikan (Yakutsk, Pavlovsk). Dalam jumlah tahunan energi radiasi, proporsi radiasi yang tersebar di lintang tinggi dan di daerah dengan sejumlah besar awan melebihi 50%. Misalnya, di Arkhangelsk 56%, di St. Petersburg 51%, dll.

1.3 Total radiasi dan keseimbangan radiasi

Radiasi total adalah jumlah radiasi langsung (pada permukaan horizontal) dan radiasi hamburan. Komposisi radiasi total, yaitu rasio antara radiasi langsung dan difus, bervariasi tergantung pada ketinggian matahari, transparansi, atmosfer, dan kekeruhan.

Sebelum matahari terbit, radiasi total terdiri seluruhnya, dan pada ketinggian rendah matahari - terutama dari radiasi yang tersebar. Dengan bertambahnya ketinggian matahari, proporsi radiasi yang tersebar dalam komposisi total di langit yang tidak berawan berkurang: pada h = 8° 50%, dan pada h = 50° hanya 10-20% .

Semakin transparan atmosfer, semakin kecil proporsi radiasi yang tersebar secara total.

Perjalanan harian dan tahunan radiasi total ditentukan terutama oleh perubahan ketinggian matahari: perubahan radiasi total hampir sebanding dengan perubahan ketinggian matahari. Tetapi pengaruh kekeruhan dan transparansi udara sangat memperumit ketergantungan sederhana ini dan mengganggu kelancaran total radiasi.

Radiasi total juga sangat tergantung pada garis lintang tempat. Dengan penurunan garis lintang, jumlah hariannya meningkat, dan semakin rendah garis lintang tempat itu, semakin merata total radiasi yang didistribusikan selama berbulan-bulan, yaitu, semakin kecil amplitudo variasi tahunannya. Misalnya, di Pavlovsk ( φ = 60 °) jumlah bulanannya berkisar dari 12 hingga 407 kal/cm 2, di Washington ( φ \u003d 38,9 °) - dari 142 hingga 486 kal / cm 2, dan di Takubai ( φ = 19°) - dari 307 hingga 556 kal/cm 2. Jumlah tahunan radiasi total juga meningkat dengan menurunnya garis lintang. Namun, dalam beberapa bulan, radiasi total di daerah kutub mungkin lebih besar daripada di garis lintang yang lebih rendah. Misalnya, di Teluk Tikhaya pada bulan Juni, total radiasi 37% lebih banyak daripada di Pavlovsk, dan 5% lebih banyak daripada di Feodosia.

Pengamatan terus-menerus di Antartika selama 7-8 tahun terakhir menunjukkan bahwa total radiasi bulanan di daerah ini pada bulan terpanas (Desember) sekitar 1,5 kali lebih besar daripada di garis lintang yang sama di Kutub Utara, dan sama dengan jumlah yang sesuai di Kutub Utara. Krimea dan di Tashkent. Bahkan jumlah radiasi total tahunan di Antartika lebih besar daripada, misalnya, di St. Petersburg. Kedatangan radiasi matahari yang begitu signifikan di Antartika disebabkan oleh kekeringan udara, tinggi sekali Stasiun Antartika di atas permukaan laut dan reflektifitas tinggi dari permukaan salju (70-90%), yang meningkatkan radiasi yang tersebar

Perbedaan antara semua aliran energi radiasi yang datang ke permukaan aktif dan meninggalkannya disebut keseimbangan radiasi permukaan aktif. Dengan kata lain, keseimbangan radiasi dari permukaan aktif adalah perbedaan antara input dan output radiasi pada permukaan ini. Jika permukaannya horizontal, maka bagian yang masuk dari neraca tersebut meliputi radiasi langsung yang tiba di permukaan horizontal, radiasi hamburan, dan counterradiation atmosfer. Konsumsi radiasi terdiri dari gelombang pendek yang dipantulkan, radiasi gelombang panjang dari permukaan aktif dan bagian dari kontra-radiasi atmosfer yang dipantulkan darinya.

Keseimbangan radiasi adalah pendapatan aktual atau konsumsi energi radiasi pada permukaan aktif, yang menentukan apakah akan dipanaskan atau didinginkan. Jika pendapatan energi radiasi lebih besar dari konsumsinya, maka keseimbangan radiasi positif dan permukaan memanas. Jika input kurang dari output, maka keseimbangan radiasi negatif dan permukaan mendingin. Keseimbangan radiasi secara keseluruhan, serta elemen individualnya, tergantung pada banyak faktor. Ini sangat dipengaruhi oleh ketinggian matahari, durasi sinar matahari, sifat dan kondisi permukaan aktif, kekeruhan atmosfer, kandungan uap air di dalamnya, kekeruhan, dll.

Keseimbangan sesaat (menit) di siang hari biasanya positif, terutama di musim panas. Kira-kira 1 jam sebelum matahari terbenam (tidak termasuk waktu musim dingin), pengeluaran energi radiasi mulai melebihi kedatangannya, dan keseimbangan radiasi menjadi negatif. Kurang lebih 1 jam setelah matahari terbit, menjadi positif kembali. Variasi harian keseimbangan di siang hari dengan langit cerah kira-kira sejajar dengan arah radiasi langsung. Pada malam hari, keseimbangan radiasi biasanya sedikit berubah, tetapi di bawah pengaruh variabel kekeruhan, itu dapat berubah secara signifikan.

Jumlah tahunan dari keseimbangan radiasi adalah positif di seluruh permukaan daratan dan lautan, kecuali untuk area dengan lapisan salju atau es permanen, seperti Greenland Tengah dan Antartika. Utara 40° Lintang Utara dan Selatan 40° Lintang Selatan, jumlah bulanan musim dingin dari neraca radiasi negatif, dan periode dengan neraca negatif meningkat ke arah kutub. Jadi, di Kutub Utara, jumlah ini hanya positif pada bulan-bulan musim panas, pada garis lintang 60° - selama tujuh bulan, dan pada garis lintang 50° - selama sembilan bulan. Jumlah tahunan dari keseimbangan radiasi berubah ketika bergerak dari darat ke laut.

Neraca radiasi sistem bumi-atmosfer adalah keseimbangan energi radiasi dalam kolom vertikal atmosfer dengan penampang 1 cm. 2membentang dari permukaan aktif ke batas atas atmosfer. Bagian masuknya terdiri dari radiasi matahari yang diserap oleh permukaan aktif dan atmosfer, dan bagian yang keluar terdiri dari bagian radiasi gelombang panjang dari permukaan bumi dan atmosfer yang masuk ke ruang dunia. Keseimbangan radiasi sistem atmosfer-Bumi positif di sabuk dari 30°S sampai 30°LU, sedangkan di lintang yang lebih tinggi negatif.

Studi tentang keseimbangan radiasi sangat menarik secara praktis, karena keseimbangan ini merupakan salah satu faktor pembentuk iklim utama. Rezim termal tidak hanya tanah atau badan air, tetapi juga lapisan atmosfer yang berdekatan dengannya tergantung pada nilainya. Pengetahuan tentang keseimbangan radiasi sangat penting dalam menghitung penguapan, dalam mempelajari pertanyaan tentang pembentukan dan transformasi massa udara, dan dalam mempertimbangkan efek radiasi pada manusia dan dunia tumbuhan.

Bab 2. Pengaruh radiasi matahari pada proses alam dan ekonomi

2.1 Radiasi matahari dan iklim

Matahari adalah kekuatan utama yang mengendalikan sistem iklim dan bahkan perubahan terkecil dalam jumlah energi matahari dapat memiliki konsekuensi serius bagi iklim bumi. Aktivitas matahari meningkat dan berkurang setiap sebelas tahun (atau dua puluh dua tahun, menurut beberapa ahli) dari siklus matahari. Selama 3 juta tahun terakhir, fluktuasi reguler dalam jumlah sinar matahari yang mengenai permukaan planet telah memicu serangkaian zaman es diselingi oleh interval interglasial yang pendek dan hangat. Menurut hipotesis Milankovitch, belahan Bumi, sebagai akibat dari perubahan gerakannya, dapat menerima lebih sedikit atau lebih banyak radiasi matahari, yang tercermin dalam suhu global. Selama jutaan tahun, banyak siklus iklim telah berubah. Pada akhir zaman es terakhir, lapisan es yang selama 100 ribu tahun membelenggu utara Eropa dan Amerika Utara, mulai berkurang dan menghilang 6 ribu tahun yang lalu. Banyak ilmuwan percaya bahwa perkembangan peradaban jatuh terutama pada interval hangat antara zaman es.

Radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi merupakan basis energi utama untuk pembentukan iklim. Ini menentukan masuknya panas utama ke permukaan bumi. Atmosfer memanas, menyerap radiasi matahari dan radiasi bumi sendiri. Suasana panas terpancar dengan sendirinya. Sama seperti permukaan bumi, ia memancarkan radiasi infra merah dalam kisaran gelombang panjang yang tidak terlihat oleh mata. Sebagian besar (sekitar 70%) radiasi atmosfer datang ke permukaan bumi, yang hampir sepenuhnya menyerapnya (95-99%). Radiasi ini disebut "radiasi lawan", karena diarahkan ke radiasi permukaan bumi sendiri. Substansi utama di atmosfer yang menyerap radiasi terestrial dan mengirimkan radiasi lawan adalah uap air. Selain uap air, atmosfer mengandung karbon dioksida (CO 2) dan gas lain yang menyerap energi pada rentang panjang gelombang 7-15 m, yaitu di mana energi radiasi terestrial mendekati maksimum. Perubahan konsentrasi CO yang relatif kecil 2di atmosfer dapat mempengaruhi suhu permukaan bumi. Dengan analogi dengan proses yang terjadi di rumah kaca, ketika radiasi yang menembus melalui film pelindung memanaskan bumi, yang radiasinya ditunda oleh film, memberikan pemanasan tambahan, proses interaksi permukaan bumi dengan atmosfer ini disebut "rumah kaca". memengaruhi". Fenomena efek rumah kaca memungkinkan untuk mempertahankan suhu di permukaan bumi yang memungkinkan munculnya dan perkembangan kehidupan. Jika tidak ada efek rumah kaca, suhu permukaan rata-rata dunia akan jauh lebih rendah daripada sekarang.

Pengaruh faktor eksternal pada suhu udara global dipelajari berdasarkan pemodelan. Sebagian besar pekerjaan ke arah ini menunjukkan bahwa selama 50 tahun terakhir, perkiraan tingkat dan skala pemanasan akibat peningkatan emisi gas rumah kaca cukup sebanding atau melebihi tingkat dan skala pemanasan yang diamati. Perubahan konsentrasi gas rumah kaca dan aerosol di atmosfer, perubahan radiasi matahari dan sifat-sifat permukaan bumi mengubah keseimbangan energi sistem iklim. Perubahan ini dinyatakan dengan istilah "pemaksaan radiasi", yang digunakan untuk membandingkan cara sejumlah faktor manusia dan alam memiliki efek pemanasan atau pendinginan pada iklim global.

Di wilayah Rusia di musim dingin, total radiasi matahari mencapai nilai tertinggi di selatan Timur Jauh, di selatan Transbaikalia dan Ciscaucasia. Pada bulan Januari, ujung selatan Primorye menerima lebih dari 200 mJ / m 2, sisa area yang terdaftar - lebih dari 150 mJ / km 2. Di sebelah utara, radiasi total berkurang dengan cepat karena posisi Matahari yang lebih rendah dan pemendekan hari. Sampai 60 ° N sudah berkurang 3-4 kali lipat. Di sebelah utara Lingkaran Arktik, malam kutub terbentuk, yang durasinya berada di garis lintang 70 ° LU. adalah 53 hari. Keseimbangan radiasi di musim dingin di seluruh negeri adalah negatif.

Di bawah kondisi ini, ada pendinginan permukaan yang kuat dan pembentukan maksimum Asia dengan pusat di Mongolia Utara, Altai tenggara, Tuva, dan selatan wilayah Baikal. Tekanan di pusat antisiklon melebihi 1040 hPa (mbar). Dua taji berangkat dari Asian High: ke timur laut, di mana Pusat Oymyakon sekunder terbentuk dengan tekanan lebih dari 1030 hPa, dan ke barat, ke persimpangan dengan High Azores, Voeikov Axis. Itu membentang melalui perbukitan Kazakh ke Uralsk - Saratov - Kharkov - Chisinau dan lebih jauh ke pantai selatan Prancis. Di wilayah barat Rusia, di dalam sumbu Voeikov, tekanan turun menjadi 1021 hPa, tetapi tetap lebih tinggi daripada di wilayah yang terletak di utara dan selatan sumbu.

Sumbu Voeikov memainkan peran penting dalam pembagian iklim. Di selatannya (di Rusia itu adalah selatan Dataran Eropa Timur dan Ciscaucasia), angin timur dan timur laut bertiup, membawa udara kontinental yang kering dan dingin garis lintang sedang dari SMA Asia. Di utara sumbu Voeikov, angin barat daya dan barat bertiup. Peran transportasi barat di bagian utara Dataran Eropa Timur dan di barat laut Siberia Barat meningkat karena rendahnya Islandia, yang palungnya mencapai Laut Kara (di daerah Varangerfjord, tekanannya 1007,5 hPa). Dengan transportasi barat, udara Atlantik yang relatif hangat dan lembab sering memasuki daerah ini. Sisa Siberia didominasi oleh angin dengan komponen selatan, yang membawa udara kontinental dari Asia High. pada gambar. Gambar 3 menunjukkan bahwa di wilayah Timur Laut, di bawah kondisi relief berongga dan radiasi matahari minimal, udara arktik kontinental terbentuk di musim dingin, yang sangat dingin dan kering. Dari dorongan tekanan tinggi di timur laut, ia bergegas menuju Kutub Utara dan Samudra Pasifik

Beras. 3. suhu rata-rata tayang di bulan januari

Dataran Rendah Aleutian terbentuk di dekat pantai timur Kamchatka di musim dingin. Di Kepulauan Komandan, di bagian tenggara Kamchatka, di bagian utara busur pulau Kuril, tekanannya di bawah 1003 hPa, dan di sebagian besar pantai Kamchatka, tekanannya di bawah 1006 hPa. Di sini, di pinggiran timur Rusia, daerah bertekanan rendah terletak di dekat taji timur laut, sehingga gradien tekanan tinggi terbentuk (terutama di dekat pantai utara Laut Okhotsk); udara kontinental dingin dari garis lintang sedang (di selatan) dan Arktik (di utara) dibawa ke perairan laut. Angin yang dominan adalah rhumb utara dan barat laut. Bagian depan Arktik didirikan di atas wilayah perairan Laut Barents di musim dingin dan Laut Kara, dan di Timur Jauh - lebih Laut Okhotsk. Bagian depan kutub saat ini lewat selatan wilayah Rusia. Hanya di pantai Laut Hitam Kaukasus pengaruh topan cabang Mediterania dari front kutub mempengaruhi, yang jalurnya bergeser dari Asia Barat ke Laut Hitam karena tekanan yang lebih rendah di atas bentangannya. Distribusi curah hujan dikaitkan dengan zona frontal.

Dengan dimulainya periode hangat, peran faktor radiasi dalam pembentukan iklim meningkat tajam. Dia mendefinisikan rezim suhu hampir di seluruh negeri. Radiasi total mencapai nilai tertinggi di musim panas di gurun Laut Kaspia dan di pantai Laut Hitam Kaukasus - pada Juli 700 mJ/m2. Di utara, jumlah radiasi matahari berkurang sedikit, karena peningkatan panjang hari, oleh karena itu, di utara Taimyr, itu adalah 550 mJ / m2 pada bulan Juli, yaitu. 80% dari radiasi datang di selatan negara itu. Di musim panas, keseimbangan radiasi dan suhu rata-rata bulanan positif di seluruh negeri. Suhu rata-rata paling banyak di bulan Juli pulau utara Franz Josef Land dan Severnaya Zemlya mendekati nol, di pantai Taimyr - sedikit lebih dari + 2 ° , di wilayah pesisir lain Siberia + 4 ... + 6 ° , dan di tepi Laut Barents + 8 ... + 9 ° DENGAN. Saat bergerak ke selatan, suhu dengan cepat naik ke +12...+13°С. Di selatan, kenaikan suhu lebih bertahap. Suhu rata-rata Juli mencapai nilai maksimumnya +25 ° C di gurun Laut Kaspia dan Timur Fore-Kaukasus.

Di musim panas, tanah menghangat, tekanan di atasnya berkurang. Di Transbaikalia, selatan Yakutia dan wilayah Amur tengah, tekanannya di bawah 1006 hPa, dan di selatan Dauria bahkan 1003 hPa. Menuju lautan, tekanan meningkat, mencapai 1012 hPa di atas perairan utara Siberia Timur dan Laut Chukchi, lebih dari Laut Barents dan pantai barat Bumi baru. Massa udara mengalir jauh ke daratan. Udara Arktik dingin dan kering, terutama di wilayah timur Arktik. Bergerak ke selatan, ia dengan cepat menghangat dan menjauh dari keadaan jenuh. Maksimum Hawaii (Pasifik Utara) bergerak ke utara di musim panas, mendekati perbatasan Timur Jauh Rusia, menghasilkan monsun musim panas. Udara laut Pasifik dengan garis lintang sedang, dan terkadang tropis, memasuki daratan. Sehubungan dengan pergerakan maksimum Azov ke utara, tajinya menembus Dataran Eropa Timur. Di sebelah utara dan timurnya, tekanannya berkurang. Di musim panas, transportasi barat meningkat. Udara laut dari garis lintang sedang memasuki Rusia dari Atlantik.

Semuanya massa udara, yang datang ke wilayah Rusia di musim panas, diubah menjadi udara kontinental dari garis lintang sedang. Di atas laut utara, timur Taimyr, front Arktik muncul di atas wilayah pesisir Siberia. Cabang Mongolia dari front kutub melewati pegunungan Siberia selatan, dan lebih wilayah tengah Di Dataran Eropa Timur dan Primorye, sebuah front intramassa muncul di antara udara laut dan kontinental yang sedikit berubah dari garis lintang sedang.

2.2 Dampak radiasi matahari terhadap perkembangan tumbuhan dan hewan

Pada bagian sebelumnya dari pekerjaan kursus ini, hubungan antara radiasi matahari yang masuk dan permukaan bumi telah ditetapkan. Karena hubungan ini, radiasi matahari memiliki pengaruh aktif pada berbagai proses di Bumi, termasuk biosfernya. DI DAN. Vernadsky, berbicara tentang faktor-faktor yang mempengaruhi perkembangan biosfer, antara lain, menunjukkan radiasi matahari. Jadi, dia menekankan bahwa tanpa benda kosmik, khususnya tanpa Matahari, kehidupan di Bumi tidak akan ada. Organisme hidup berubah radiasi sinar matahari menjadi energi terestrial (termal, listrik, kimia, mekanik) dalam skala yang menentukan keberadaan biosfer. Memproses energi matahari, materi hidup mengubah seluruh planet kita. Dalam pengertian ini, kita dapat berasumsi bahwa asal usul, pembentukan dan fungsi biosfer adalah hasil dari tindakan, termasuk radiasi matahari.

Bagian dari energi pancaran matahari yang sampai ke bumi diteruskan oleh osilasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 300…4000 nm. Untuk tanaman, area radiasi fisiologis, yang memiliki efek signifikan pada proses fotosintesis, pertumbuhan dan perkembangan, adalah yang paling penting. Dari radiasi fisiologis yang datang ke tanaman, mereka menyerap sekitar 80%, memantulkan 10%, dan mengirimkan 10%. Untuk fotosintesis dan proses fisiologis lainnya, tanaman menggunakan hingga 6% dari radiasi yang diserap, sisanya digunakan untuk perpindahan panas dan transpirasi. Komposisi spektral cahaya sangat mempengaruhi sifat pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pigmen tumbuhan menyerap radiasi dalam kisaran 32...760 nm. Maksima serapan utama berada di biru-ungu dan merah, dan minimum di wilayah spektrum kuning-hijau. Sinar ultraviolet sebagian besar diserap oleh molekul protein, yang dapat menyebabkan kerusakan serius. Dua kromofor penting lainnya yang menyerap sinar ultraviolet adalah fitohormon endogen. Berkat mereka, sinar ultraviolet mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan - ada pertumbuhan organ yang tidak proporsional, pelanggaran rasio pertumbuhan akar dan pucuk, pembentukan tanaman dengan habitus kompak (alpine). Bagian dari radiasi ultraviolet dan biru dengan panjang gelombang tidak lebih dari 510 nm diserap oleh pigmen kriptokrom yang jarang dipelajari. Cahaya biru diserap oleh karotenoid dan klorofil, merah oleh klorofil, merah jauh oleh fitokrom. Radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang sudah diserap bukan oleh pigmen khusus, tetapi oleh seluruh permukaan tanaman, akibatnya suhunya naik. Ini dapat diamati dalam penaburan: tingkat atas daun menangkap dan memantulkan terutama cahaya dari bagian panjang gelombang pendek yang terlihat dari spektrum; ke daun bagian bawah, terutama radiasi gelombang panjang menembus, yang, dengan latar belakang aktivitas fotosintesis yang melemah, secara signifikan mengaktifkan respirasi mereka. Di bawah pengaruh radiasi ini, batang memanjang, sebagai akibat dari pemanjangan ruas, jaringan longgar dengan sel-sel besar terbentuk, yang mudah rusak oleh radiasi ultraviolet, yang sering terjadi ketika penanaman tumbuh dengan penebalan dan ditumbuhi bibit

Energi radiasi, yang menyebabkan perubahan dalam proses fisiologis, pada akhirnya merupakan faktor kuat dalam pembentukan tanaman. Durasi cahaya menentukan dan sering mengubah penampilan tanaman. Jadi, pada hari pendek (8-10 jam), tanaman hari panjang membentuk sejumlah besar daun atau pucuk bercabang, banyak spesies (selada, rudbeckia, lobak, dll.) membentuk roset daun, batangnya dipersingkat. Tanaman hari pendek pada kondisi yang sama kerdil, jumlah daun sedikit, perbungaan (misalnya malai millet, padi) sedikit, dan jumlah biji yang terbentuk juga tidak banyak. Dengan peningkatan fotoperiode (lebih dari 14-16 jam), perkembangan tertunda, dan pertumbuhan dapat meningkat secara signifikan, akibatnya fenomena gigantisme sering diamati, seperti kelimpahan daun pada batang panjang, munculnya banyak tunas ketiak daun, percabangan tongkol, bunga rangkap, multicob, pertambahan jumlah dan ukuran bunga dan biji pada setiap perbungaan. Panjang hari mempengaruhi perubahan rasio antara organ di atas tanah dan bawah tanah, dan juga mengatur pembentukan penebalan batang, umbi, akar dan umbi pada tanaman seperti lobak, bawang, wortel, kentang, dahlia. Jadi, misalnya, lobak dan kentang, yang berlama-lama dalam pengembangan untuk hari yang singkat, mengasimilasi langsung ke tanaman umbi-umbian atau umbi-umbian. Sebagai hasil seleksi, dipilih varietas yang mampu membentuk tanaman akar pada hari yang panjang (misalnya, pada lobak) atau umbi setelah berbunga pada kentang. Panjang hari mempengaruhi diferensiasi jenis kelamin: di rami pada hari yang panjang, setengah dari tanaman jantan, setengah betina, dan pada hari pendek, ketika perkembangan lebih cepat, setengah dari tanaman biseksual, dan setengahnya lagi. Perempuan. Hari yang singkat mempercepat pembentukan bunga betina di mentimun dan melon, serta tongkol di jagung. Kombinasi panjang hari yang berbeda dan fluks dengan komposisi spektral radiasi yang berbeda (atau dengan rasio energi yang berbeda, misalnya, sinar merah dan biru dalam emisi lampu lampu "putih") mempengaruhi perubahan morfogenetik ke tingkat yang lebih besar.

Dalam gelap atau pada intensitas radiasi rendah, etiolasi tanaman biasanya diamati (peregangan dan penipisan batang dan daun, peningkatan peregangan tangkai daun, dll.) terutama karena peregangan sel yang panjang - suatu proses biologis yang bertujuan membawa organ ke cahaya, seperti halnya , misalnya, di batang yang terbentuk di tanah selama perkecambahan biji. Cahaya memperlambat peregangan, dan semakin kuat, semakin tinggi intensitasnya. Pada panjang hari yang sama, tergantung pada komposisi spektral cahaya dan intensitasnya, tinggi tanaman dan perubahan bentuknya: pada intensitas rendah, tanaman yang paling kompak dan kerdil, meskipun dengan jumlah daun yang banyak, terbentuk di bawah aksi oranye-merah, dan pada intensitas tinggi - di bawah pengaruh sinar biru-ungu.

Ketika menerangi beberapa spesies tanaman hanya dengan lampu merah, pembentukan daun dengan bentuk yang lebih sederhana dan bilah memanjang, dengan jumlah lobus yang lebih kecil, diamati (misalnya, pada lobak, tomat, dll.). Sejumlah tanaman air, yang dicirikan oleh fenomena heterofilia (daun dengan berbagai bentuk), hanya membentuk seperti pita, daun sederhana di bawah aksi lampu merah atau hijau; namun, di bawah cahaya biru atau putih, daun normal dan lebih kompleks berkembang. Secara umum, untuk semua tanaman, kehadiran sinar biru-ungu dalam radiasi diperlukan, yang tanpanya, pada tingkat tertentu, cepat atau lambat, pertumbuhan abnormal, perkembangan, anomali dalam diferensiasi, dll diamati. energi dalam kisaran 300-800 mikron merupakan faktor regulasi kuat yang memengaruhi perubahan dalam proses pembentukan

Kehadiran sejumlah sistem fotoreseptor pada tanaman dan organnya yang berbeda dalam spektrum penyerapan dan dengan demikian menentukan spektrum aksi proses dan interaksinya ketika disinari dengan cahaya putih, menciptakan dasar untuk berbagai sifat dan sifat tanaman yang luar biasa - sifat , ekspresi kuantitatif dan kualitatif yang tergantung pada berbagai pengaruh. Dengan demikian, proses yang paling beragam dalam kehidupan tumbuhan diatur oleh energi radiasi, yang sumbernya dalam kondisi alami adalah radiasi yang dipancarkan oleh Matahari.

Pengaruh radiasi matahari terhadap hewan sangat penting dan beragam. Radiasi matahari memiliki efek biologis yang kuat, merangsang proses fisiologis dalam tubuh, mengubah metabolisme dan nada umum tubuh. Efek biologis sinar pada tubuh tergantung pada panjang gelombang - semakin pendek panjang gelombang, semakin kuat efek biologisnya. Sinar ultraviolet memiliki efek terkuat. Mereka merangsang metabolisme protein, lemak, karbohidrat dan mineral. Efeknya pada fungsi hematopoiesis dan proses imunologis dicatat, yang mengarah pada peningkatan pertahanan tubuh. Di bawah pengaruh radiasi UV pada kulit hewan, vitamin D terbentuk dari provitamin 7-dehydrocholesterol. 3mengatur metabolisme fosfor-kalsium dan melindungi individu muda dari rakhitis, dan orang dewasa dari osteomalacia.

Efek bakterisida dari radiasi UV sangat penting, sebagai akibatnya udara, tanah, dan air didesinfeksi. Reaksi paling khas dari tubuh manusia terhadap paparan sinar UV adalah perkembangan pigmentasi (pewarnaan kulit). Overdosis radiasi ultraviolet dapat menyebabkan luka bakar dan iritasi kulit, sakit kepala, dan demam.

Sinar inframerah memiliki efek termal. Untuk meningkatkan keadaan fisiologis, pertumbuhan, perkembangan, dan pelestarian hewan muda, serta untuk menciptakan kondisi suhu dan kelembaban yang optimal di tempat pada periode musim gugur dan musim dingin-musim semi tahun ini, pemanasan lokal dengan lampu inframerah banyak digunakan. digunakan. Sinar IR meningkatkan suhu udara, menghangatkan kulit dan jaringan dalam, meningkatkan aliran darah ke pembuluh darah perifer, sehingga menciptakan penghalang termal yang mencegah tubuh dari pendinginan. Sinar IR meningkatkan termoregulasi dan berkontribusi pada pengerasan tubuh hewan ternak muda

Cahaya tampak memberikan orientasi hewan di luar angkasa, meningkatkan aktivitas motorik dengan mengaktifkan nada neuromuskular. Cahaya tampak mengiritasi saraf optik, menggairahkan sistem saraf dan kelenjar endokrin, dan melalui mereka bekerja pada seluruh organisme. Di bawah pengaruh cahaya pada hewan, sekresi gonad meningkat dan fungsi seksual dirangsang. Kurangnya cahaya pada hewan yang sedang tumbuh dapat menyebabkan perubahan kualitatif ireversibel pada gonad, dan pada hewan dewasa mengurangi aktivitas seksual, kesuburan, atau menyebabkan infertilitas sementara. Jadi, misalnya, pada gilt dan babi hutan yang tumbuh dalam kondisi cahaya rendah, massa ovarium dan testis 20-24% lebih rendah daripada hewan analog yang dipelihara dalam kondisi cahaya normal.

Kandungan celeng-produsen pada pencahayaan 100-150 lux dan siang hari 9-10 jam memiliki efek positif pada potensi dan kualitas sperma mereka. Aktivitas ovarium dan manifestasi estrus pada sapi juga sangat bergantung pada faktor cahaya. Optimal bagi mereka adalah pencahayaan 16 jam. Pengamatan praktis menunjukkan bahwa sapi yang dipelihara di barisan luar kandang dekat jendela menjadi panas dan membuahi lebih cepat daripada sapi di barisan tengah kandang, di mana penerangannya 5-10 kali lebih rendah.

Penerangan tempat sangat penting bagi burung. Penggunaan rezim cahaya yang berbeda, tergantung pada usia dan periode bertelur, memungkinkan produksi telur yang seragam sepanjang tahun. Mengurangi intensitas pencahayaan mengurangi aktivitas motorik hewan, yang mengarah pada penggunaan energi pakan yang lebih efisien, peningkatan rata-rata kenaikan berat badan harian, dan oleh karena itu direkomendasikan untuk memelihara hewan yang digemukkan di ruangan yang gelap. Namun, pada saat yang sama, sebagian besar lemak terakumulasi dalam daging dan proporsi protein menurun. Dalam kondisi penggelapan, kekuatan tulang tubular menurun pada hewan. Pencahayaan yang terlalu terang menyebabkan peningkatan agresivitas dan kanibalisme

Mempertimbangkan pengaruh beragam radiasi matahari, hewan harus ditempatkan di ruangan yang cukup terang, secara teratur disediakan untuk berolahraga, dan di musim panas dipelihara di padang rumput atau di perkemahan musim panas. Jadi, di bawah pengaruh sinar matahari, nada umum tubuh, daya tahan terhadap infeksinya, daya tahan alami dan produktivitas hewan meningkat.

Kesimpulan

Selama ribuan tahun, orang hanya merasakan bagian yang terlihat dari radiasi gelombang Matahari. Belakangan diketahui bahwa Matahari tidak hanya memancarkan cahaya tampak, tetapi juga cahaya yang tidak terlihat oleh mata telanjang, serta partikel bermuatan. Ditemukan bahwa radiasi matahari mampu mengubah atmosfer bumi dan berinteraksi dengan permukaannya.

Menyimpulkan pekerjaan kursus ini, radiasi matahari sangat mempengaruhi Bumi hanya di siang hari, tentu saja - ketika Matahari berada di atas cakrawala. Juga, radiasi matahari sangat kuat di dekat kutub, selama hari-hari kutub, ketika Matahari berada di atas cakrawala bahkan di tengah malam. Ditunjukkan bahwa jumlah radiasi yang diterima oleh benda langit tergantung pada jarak antara planet dan bintang - ketika jarak berlipat ganda, jumlah radiasi yang datang dari bintang ke planet berkurang dengan faktor empat (sebanding dengan kuadrat jarak antara planet dan bintang). Dengan demikian, bahkan perubahan kecil dalam jarak antara planet dan bintang (tergantung pada eksentrisitas orbit) menyebabkan perubahan signifikan dalam jumlah radiasi yang memasuki planet.

Keseimbangan radiasi, misalnya, di pulau-pulau paling utara Rusia adalah negatif; di daratan bervariasi dari 400 mJ/m2 di ujung utara Taimyr hingga 2000 mJ/m 2di ujung selatan Timur Jauh, di hilir Volga dan Ciscaucasia Timur. Nilai maksimum (2100 mJ/m 2) keseimbangan radiasi mencapai di Ciscaucasia Barat. Keseimbangan radiasi menentukan jumlah panas yang dihabiskan untuk beragam proses yang terjadi di alam. Akibatnya, di dekat pinggiran utara benua Rusia, proses alami, dan yang terpenting, pembentukan iklim, mengonsumsi panas lima kali lebih sedikit daripada di dekat pinggiran selatannya.

Namun, jumlah radiasi matahari yang masuk jauh lebih kuat tergantung pada perubahan musim - saat ini, jumlah total radiasi matahari yang memasuki Bumi praktis tidak berubah, tetapi pada garis lintang 65 ° lintang utara (garis lintang kota-kota utara Rusia, Kanada) di musim panas jumlah radiasi matahari yang masuk lebih dari 25% lebih banyak daripada di musim dingin. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa Bumi miring pada sudut 23,3 derajat terhadap Matahari. Perubahan musim dingin dan musim panas saling mengimbangi, namun demikian, seiring dengan meningkatnya garis lintang lokasi pengamatan, jarak antara musim dingin dan musim panas menjadi semakin lebar, sehingga tidak ada perbedaan antara musim dingin dan musim panas di khatulistiwa. Di luar Lingkaran Arktik, radiasi matahari sangat tinggi di musim panas dan sangat rendah di musim dingin. Ini membentuk iklim di Bumi. Selain itu, perubahan periodik dalam eksentrisitas orbit Bumi dapat menyebabkan munculnya berbagai zaman geologis: misalnya, Zaman Es. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses biogeokimia dan iklim Bumi ditentukan oleh lokasi spasialnya relatif terhadap Matahari (kemiringan sumbu Bumi ke bidang orbit Bumi), jarak Bumi dari Matahari, kondisi lintasan sinar matahari dan terutama proses yang terjadi di Matahari, yang umumnya disebut aktivitas matahari. Dasar hubungan matahari-terestrial adalah pengaruh aktivitas matahari pada ketidakstabilan proses teknis yang terjadi di Bumi, di atmosfernya, dan ruang dekat Bumi.

Sebagai hasil dari pekerjaan yang dilakukan, kesimpulan utama terungkap:

Radiasi matahari langsung yang datang ke bumi dan hamburan radiasi matahari yang dipantulkan dari permukaan bumi merupakan sumber energi utama di planet ini.

Radiasi matahari, yang memasok panas dan cahaya ke Bumi, sangat penting dalam pembentukan iklim, menjadi penyebab utama dari hampir semua fenomena dan proses meteorologi yang terjadi di permukaan bumi dan di atmosfer.

Radiasi matahari merupakan salah satu faktor penting aktivitas vital tumbuhan dan hewan, yang sangat menentukan produktivitasnya.

Bibliografi

1. Shulgin I.A. - Radiasi matahari dan tanaman. Sankt Peterburg: Gidrometizdat, 2005. - 234 hal.

Kuznetsov V.N., Idlis G.M., Gushchina V.N. - Ilmu pengetahuan Alam. M.: Agar,

Mamontov G.S., Zakharov V.B. - Biologi umum. M.: Sekolah tinggi,

Ku-Nan Liu. - Dasar-dasar proses radiasi di atmosfer, St. Petersburg: Gidrometizdat, 2000. - 217 hal.

Nikiforov G.S. - Psikologi kesehatan, St. Petersburg: Peter, 2003. - 255 hal.

Sharov V.B. - Kesehatan dan Radiasi, Chelyabinsk: Rumah Sastra Ekonomi dan Ilmiah dan Teknis Ural-Siberia, 2002. - 189 hal.

Katonov V.I., Pliniev S.G. - Tentang pertanian, M:. L. Selkhozgiz, 2010. - 302 hal.

Markov, V.M. - Budidaya sayuran, M.: Kolos; edisi ke-2, direvisi,

Vrakin V.F., Sidorova M.V. - Morfologi hewan pertanian. M.: "Agropromizdat", 2005. - 539s.

10. Obolensky V.N. - Meteorologi, Moskow: Gidrometeizdat, 2004. - 638s.

Sumber panas. Energi panas memainkan peran yang menentukan dalam kehidupan atmosfer. Sumber utama energi ini adalah Matahari. Adapun radiasi termal Bulan, planet dan bintang, sangat diabaikan untuk Bumi sehingga dalam praktiknya tidak dapat diperhitungkan. Jauh lebih banyak energi panas disediakan oleh panas internal Bumi. Menurut perhitungan ahli geofisika, masuknya panas yang konstan dari perut bumi meningkatkan suhu permukaan bumi sebesar 0,1. Tetapi masuknya panas seperti itu masih sangat kecil sehingga tidak perlu memperhitungkannya juga. Dengan demikian, hanya Matahari yang dapat dianggap sebagai satu-satunya sumber energi panas di permukaan bumi.

Radiasi sinar matahari. Matahari, yang memiliki suhu fotosfer (permukaan pancaran) sekitar 6000 °, memancarkan energi ke ruang angkasa ke segala arah. Bagian dari energi ini dalam bentuk pancaran sinar matahari paralel yang sangat besar mengenai Bumi. Energi matahari yang sampai ke permukaan bumi dalam bentuk pancaran sinar matahari langsung disebut radiasi matahari langsung. Tetapi tidak semua radiasi matahari yang diarahkan ke Bumi mencapai permukaan bumi, karena sinar matahari, yang melewati lapisan atmosfer yang kuat, sebagian diserap olehnya, sebagian dihamburkan oleh molekul dan partikel tersuspensi udara, sebagian dipantulkan oleh awan. Bagian energi matahari yang hilang di atmosfer disebut radiasi yang tersebar. Radiasi matahari yang tersebar merambat di atmosfer dan mencapai permukaan bumi. Kami menganggap jenis radiasi ini sebagai siang hari yang seragam, ketika Matahari benar-benar tertutup oleh awan atau baru saja menghilang di bawah cakrawala.

Radiasi matahari langsung dan menyebar, mencapai permukaan bumi, tidak sepenuhnya diserap olehnya. Bagian dari radiasi matahari dipantulkan dari permukaan bumi kembali ke atmosfer dan ada dalam bentuk aliran sinar, yang disebut radiasi matahari yang dipantulkan.

Komposisi radiasi matahari sangat kompleks, yang terkait dengan suhu tinggi permukaan radiasi matahari. Secara konvensional, menurut panjang gelombang, spektrum radiasi matahari dibagi menjadi tiga bagian: ultraviolet (<0,4<μ видимую глазом (η dari 0,4μ hingga 0,76μ) dan inframerah (η >0,76μ). Selain suhu fotosfer matahari, komposisi radiasi matahari di dekat permukaan bumi juga dipengaruhi oleh penyerapan dan penghamburan sebagian sinar matahari saat melewati selubung udara bumi. Dalam hal ini, komposisi radiasi matahari di batas atas atmosfer dan di dekat permukaan bumi akan berbeda. Berdasarkan perhitungan dan pengamatan teoretis, telah ditetapkan bahwa pada batas atmosfer, radiasi ultraviolet menyumbang 5%, sinar tampak - 52% dan inframerah - 43%. Di permukaan bumi (pada ketinggian Matahari 40 °), sinar ultraviolet hanya 1%, terlihat - 40%, dan inframerah - 59%.

Intensitas radiasi matahari. Di bawah intensitas radiasi matahari langsung, pahami jumlah panas dalam kalori yang diterima dalam 1 menit. dari energi radiasi Matahari oleh permukaan dalam 1 cm2, ditempatkan tegak lurus terhadap matahari.

Untuk mengukur intensitas radiasi matahari langsung, instrumen khusus digunakan - aktinometer dan pireliometer; jumlah radiasi yang tersebar ditentukan oleh piranometer. Perekaman otomatis durasi aksi radiasi matahari dilakukan oleh aktinograf dan heliograf. Intensitas spektral radiasi matahari ditentukan oleh spektrobolograf.

Pada batas atmosfer, di mana efek penyerapan dan hamburan dari selubung udara bumi dikecualikan, intensitas radiasi matahari langsung kira-kira 2 kotoran untuk 1 cm 2 permukaan dalam 1 menit. Nilai ini disebut konstanta matahari. Intensitas radiasi matahari dalam 2 kotoran untuk 1 cm 2 dalam 1 menit. memberikan panas yang sangat besar sepanjang tahun sehingga cukup untuk melelehkan lapisan es 35 M tebal, jika lapisan tersebut menutupi seluruh permukaan bumi.

Berbagai pengukuran intensitas radiasi matahari memberikan alasan untuk percaya bahwa jumlah energi matahari yang datang ke batas atas atmosfer bumi mengalami fluktuasi dalam jumlah beberapa persen. Osilasi yang periodik dan non-periodik, tampaknya terkait dengan proses yang terjadi pada Matahari itu sendiri.

Selain itu, beberapa perubahan intensitas radiasi matahari terjadi sepanjang tahun karena Bumi dalam rotasi tahunannya tidak bergerak dalam lingkaran, tetapi dalam elips, di salah satu fokusnya adalah Matahari. Dalam hal ini, jarak dari Bumi ke Matahari berubah dan, akibatnya, ada fluktuasi intensitas radiasi matahari. Intensitas terbesar diamati sekitar 3 Januari, ketika Bumi paling dekat dengan Matahari, dan terkecil sekitar 5 Juli, ketika Bumi berada pada jarak maksimumnya dari Matahari.

Untuk alasan ini, fluktuasi intensitas radiasi matahari sangat kecil dan hanya dapat menarik secara teoritis. (Jumlah energi pada jarak maksimum terkait dengan jumlah energi pada jarak minimum, seperti 100:107, yaitu perbedaannya dapat diabaikan sepenuhnya.)

Kondisi untuk iradiasi permukaan bola dunia. Bentuk bumi yang bulat saja mengarah pada fakta bahwa energi radiasi Matahari didistribusikan sangat tidak merata di permukaan bumi. Jadi, pada hari-hari ekuinoks musim semi dan musim gugur (21 Maret dan 23 September), hanya di khatulistiwa pada siang hari, sudut datang sinar akan menjadi 90 ° (Gbr. 30), dan saat mendekati kutub, itu akan berkurang dari 90 menjadi 0 °. Lewat sini,

jika di khatulistiwa jumlah radiasi yang diterima diambil sebagai 1, maka pada paralel ke-60 akan dinyatakan sebagai 0,5, dan di kutub akan sama dengan 0.

Bola dunia, di samping itu, memiliki gerakan harian dan tahunan, dan sumbu bumi dimiringkan ke bidang orbit sebesar 66 °.5. Karena kemiringan ini, sudut 23 ° 30 g terbentuk antara bidang khatulistiwa dan bidang orbit.Keadaan ini mengarah pada fakta bahwa sudut datang sinar matahari untuk garis lintang yang sama akan bervariasi dalam 47 ° (23,5 + 23,5) .

Bergantung pada waktu dalam setahun, tidak hanya sudut datang sinar yang berubah, tetapi juga durasi iluminasi. Jika di negara tropis sepanjang tahun durasi siang dan malam kurang lebih sama, maka di negara kutub, sebaliknya, sangat berbeda. Misalnya, pada 70 ° LU. SH. di musim panas, Matahari tidak terbenam selama 65 hari, pada 80 ° LU. sh.- 134, dan di kutub -186. Karena itu, di Kutub Utara, radiasi pada hari titik balik matahari musim panas (22 Juni) 36% lebih banyak daripada di khatulistiwa. Adapun seluruh setengah tahun musim panas, jumlah total panas dan cahaya yang diterima oleh kutub hanya 17% lebih sedikit daripada di khatulistiwa. Jadi, di musim panas di negara-negara kutub, durasi iluminasi sebagian besar mengkompensasi kurangnya radiasi, yang merupakan konsekuensi dari sudut datang sinar yang kecil. Pada paruh musim dingin tahun ini, gambarannya sama sekali berbeda: jumlah radiasi di Kutub Utara yang sama akan menjadi 0. Akibatnya, sepanjang tahun, jumlah rata-rata radiasi di kutub adalah 2,4 lebih sedikit daripada di khatulistiwa . Dari semua yang telah dikatakan, dapat disimpulkan bahwa jumlah energi matahari yang diterima bumi melalui radiasi ditentukan oleh sudut datangnya sinar dan lamanya penyinaran.

Dengan tidak adanya atmosfer pada garis lintang yang berbeda, permukaan bumi akan menerima jumlah panas berikut per hari, dinyatakan dalam kalori per 1 cm 2(lihat tabel di halaman 92).

Distribusi radiasi di atas permukaan bumi yang diberikan dalam tabel biasa disebut iklim matahari. Kami ulangi bahwa kami memiliki distribusi radiasi seperti itu hanya di batas atas atmosfer.

Redaman radiasi matahari di atmosfer. Sejauh ini, kita telah berbicara tentang kondisi distribusi panas matahari di atas permukaan bumi, tanpa memperhitungkan atmosfer. Sementara itu, suasana dalam hal ini sangat penting. Radiasi matahari, melewati atmosfer, mengalami dispersi dan, di samping itu, penyerapan. Kedua proses ini bersama-sama melemahkan radiasi matahari untuk sebagian besar.

Sinar matahari, melewati atmosfer, pertama-tama mengalami hamburan (difusi). Hamburan diciptakan oleh fakta bahwa sinar cahaya, pembiasan dan pemantulan dari molekul udara dan partikel benda padat dan cair di udara, menyimpang dari jalur langsung. Ke benar-benar "menyebar".

Hamburan sangat melemahkan radiasi matahari. Dengan peningkatan jumlah uap air dan terutama partikel debu, dispersi meningkat dan radiasi melemah. Di kota-kota besar dan daerah gurun, di mana kandungan debu di udara paling besar, dispersi melemahkan kekuatan radiasi sebesar 30-45%. Karena hamburan, siang hari diperoleh, yang menerangi objek, bahkan jika sinar matahari tidak langsung mengenainya. Hamburan menentukan warna langit.

Sekarang mari kita membahas kemampuan atmosfer untuk menyerap energi pancaran Matahari. Gas-gas utama yang membentuk atmosfer menyerap energi pancaran relatif sangat sedikit. Kotoran (uap air, ozon, karbon dioksida dan debu), sebaliknya, dibedakan oleh kapasitas penyerapan yang tinggi.

Di troposfer, campuran yang paling signifikan adalah uap air. Mereka menyerap terutama inframerah kuat (gelombang panjang), yaitu, sebagian besar sinar termal. Dan semakin banyak uap air di atmosfer, semakin banyak dan alami. penyerapan. Jumlah uap air di atmosfer mengalami perubahan besar. Dalam kondisi alami, bervariasi dari 0,01 hingga 4% (berdasarkan volume).

Ozon sangat menyerap. Campuran ozon yang signifikan, seperti yang telah disebutkan, ada di lapisan bawah stratosfer (di atas tropopause). Ozon menyerap sinar ultraviolet (gelombang pendek) hampir sepenuhnya.

Karbon dioksida juga sangat menyerap. Ini menyerap terutama gelombang panjang, yaitu, sebagian besar sinar termal.

Debu di udara juga menyerap sebagian radiasi matahari. Pemanasan di bawah aksi sinar matahari, secara signifikan dapat meningkatkan suhu udara.

Dari jumlah total energi matahari yang datang ke Bumi, atmosfer hanya menyerap sekitar 15%.

Redaman radiasi matahari oleh hamburan dan penyerapan oleh atmosfer sangat berbeda untuk garis lintang yang berbeda dari Bumi. Perbedaan ini terutama tergantung pada sudut datang sinar. Pada posisi zenith Matahari, sinar yang jatuh secara vertikal melintasi atmosfer dengan cara terpendek. Ketika sudut datang berkurang, jalur sinar memanjang dan redaman radiasi matahari menjadi lebih signifikan. Yang terakhir terlihat jelas dari gambar (Gbr. 31) dan tabel terlampir (dalam tabel, jalur sinar matahari pada posisi zenith Matahari diambil sebagai satu kesatuan).

Bergantung pada sudut datang sinar, tidak hanya jumlah sinar yang berubah, tetapi juga kualitasnya. Selama periode ketika Matahari berada di puncaknya (di atas kepala), sinar ultraviolet mencapai 4%,

terlihat - 44% dan inframerah - 52%. Pada posisi Matahari, tidak ada sinar ultraviolet sama sekali di ufuk, tampak 28% dan inframerah 72%.

Kompleksitas pengaruh atmosfer terhadap radiasi matahari diperparah oleh fakta bahwa kapasitas transmisinya sangat bervariasi tergantung pada waktu tahun dan kondisi cuaca. Jadi, jika langit tetap tidak berawan sepanjang waktu, maka perjalanan tahunan masuknya radiasi matahari pada garis lintang yang berbeda dapat dinyatakan secara grafis sebagai berikut (Gbr. 32) Terlihat jelas dari gambar bahwa dengan langit tak berawan di Moskow pada tahun Mei, Juni dan Juli radiasi matahari akan menghasilkan lebih dari di khatulistiwa. Dengan cara yang sama, pada paruh kedua Mei, pada bulan Juni dan paruh pertama Juli, lebih banyak panas akan dihasilkan di Kutub Utara daripada di khatulistiwa dan di Moskow. Kami ulangi bahwa ini akan menjadi kasus dengan langit tak berawan. Tetapi pada kenyataannya, ini tidak berhasil, karena tutupan awan secara signifikan melemahkan radiasi matahari. Mari kita berikan contoh yang ditunjukkan pada grafik (Gbr. 33). Grafik menunjukkan berapa banyak radiasi matahari yang tidak mencapai permukaan bumi: sebagian besar disimpan oleh atmosfer dan awan.

Namun, harus dikatakan bahwa panas yang diserap awan sebagian untuk menghangatkan atmosfer, dan sebagian lagi secara tidak langsung mencapai permukaan bumi.

Kursus harian dan tahunan intensitas solradiasi malam. Intensitas radiasi matahari langsung di dekat permukaan bumi tergantung pada ketinggian Matahari di atas cakrawala dan pada keadaan atmosfer (pada tingkat debunya). Jika. transparansi atmosfer pada siang hari adalah konstan, maka intensitas maksimum radiasi matahari akan diamati pada siang hari, dan minimum - saat matahari terbit dan terbenam. Dalam hal ini, grafik perjalanan intensitas radiasi matahari harian akan simetris terhadap setengah hari.

Kandungan debu, uap air, dan kotoran lainnya di atmosfer terus berubah. Dalam hal ini, transparansi perubahan udara dan simetri grafik jalannya intensitas radiasi matahari dilanggar. Seringkali, terutama di musim panas, pada tengah hari, ketika permukaan bumi sangat panas, arus udara naik yang kuat terjadi, dan jumlah uap air dan debu di atmosfer meningkat. Hal ini menyebabkan penurunan radiasi matahari yang signifikan pada siang hari; intensitas radiasi maksimum dalam hal ini diamati pada jam-jam sebelum siang atau sore hari. Kursus tahunan intensitas radiasi matahari juga dikaitkan dengan perubahan ketinggian Matahari di atas cakrawala sepanjang tahun dan dengan keadaan transparansi atmosfer di musim yang berbeda. Di negara-negara belahan bumi utara, ketinggian Matahari terbesar di atas cakrawala terjadi pada bulan Juni. Tetapi pada saat yang sama, debu atmosfer terbesar juga diamati. Oleh karena itu, intensitas maksimum biasanya terjadi bukan pada pertengahan musim panas, tetapi pada bulan-bulan musim semi, ketika Matahari terbit cukup tinggi * di atas cakrawala, dan atmosfer setelah musim dingin relatif bersih. Untuk mengilustrasikan perjalanan tahunan intensitas radiasi matahari di belahan bumi utara, kami menyajikan data nilai bulanan rata-rata intensitas radiasi tengah hari di Pavlovsk.

Jumlah panas dari radiasi matahari. Permukaan bumi pada siang hari terus menerus menerima panas dari radiasi matahari langsung dan difus atau hanya dari radiasi difus (pada cuaca mendung). Nilai panas harian ditentukan berdasarkan pengamatan aktinometrik: dengan memperhitungkan jumlah radiasi langsung dan difus yang telah memasuki permukaan bumi. Setelah menentukan jumlah panas untuk setiap hari, jumlah panas yang diterima oleh permukaan bumi per bulan atau per tahun juga dihitung.

Jumlah panas harian yang diterima oleh permukaan bumi dari radiasi matahari tergantung pada intensitas radiasi dan durasi kerjanya di siang hari. Dalam hal ini, masuknya panas minimum terjadi di musim dingin, dan maksimum di musim panas. Dalam distribusi geografis radiasi total di seluruh dunia, peningkatannya diamati dengan penurunan garis lintang daerah tersebut. Posisi ini dikonfirmasi oleh tabel berikut.

Peran radiasi langsung dan difus dalam jumlah tahunan panas yang diterima oleh permukaan bumi pada garis lintang yang berbeda di dunia tidak sama. Di lintang tinggi, radiasi difus mendominasi dalam jumlah panas tahunan. Dengan penurunan garis lintang, nilai dominan beralih ke radiasi matahari langsung. Jadi, misalnya, di Teluk Tikhaya, radiasi matahari yang menyebar memberikan 70% dari jumlah panas tahunan, dan radiasi langsung hanya 30%. Di Tashkent, sebaliknya, radiasi matahari langsung memberikan 70%, menyebar hanya 30%.

Reflektivitas Bumi. Albedo. Seperti yang telah disebutkan, permukaan bumi hanya menyerap sebagian energi matahari yang datang kepadanya dalam bentuk radiasi langsung dan difus. Bagian lain dipantulkan ke atmosfer. Rasio jumlah radiasi matahari yang dipantulkan oleh permukaan tertentu dengan jumlah fluks energi radiasi yang datang pada permukaan ini disebut albedo. Albedo dinyatakan sebagai persentase dan mencirikan reflektifitas area permukaan tertentu.

Albedo tergantung pada sifat permukaan (sifat tanah, keberadaan salju, vegetasi, air, dll.) dan pada sudut datangnya sinar matahari di permukaan bumi. Jadi, misalnya, jika sinar jatuh di permukaan bumi dengan sudut 45 °, maka:

Dari contoh di atas, terlihat bahwa reflektifitas berbagai benda tidak sama. Itu paling dekat salju dan paling tidak dekat air. Namun, contoh yang kami ambil hanya mengacu pada kasus-kasus di mana ketinggian Matahari di atas cakrawala adalah 45°. Ketika sudut ini berkurang, reflektifitas meningkat. Jadi, misalnya, pada ketinggian Matahari pada 90 °, air hanya memantulkan 2%, pada 50 ° - 4%, pada 20 ° -12%, pada 5 ° - 35-70% (tergantung pada keadaan matahari). permukaan air).

Rata-rata, dengan langit tak berawan, permukaan bumi memantulkan 8% radiasi matahari. Selain itu, 9% mencerminkan atmosfer. Dengan demikian, bola dunia secara keseluruhan, dengan langit tak berawan, memantulkan 17% energi pancaran Matahari yang jatuh di atasnya. Jika langit tertutup awan, maka 78% radiasi dipantulkan dari mereka. Jika kita mengambil kondisi alam, berdasarkan rasio antara langit yang tidak berawan dan langit yang tertutup awan, yang diamati dalam kenyataan, maka reflektifitas Bumi secara keseluruhan adalah 43%.

Radiasi terestrial dan atmosfer. Bumi, yang menerima energi matahari, memanas dan dengan sendirinya menjadi sumber radiasi panas ke ruang dunia. Namun, sinar yang dipancarkan oleh permukaan bumi berbeda tajam dengan sinar matahari. Bumi hanya memancarkan gelombang panjang (λ 8-14 ) sinar inframerah (termal) yang tidak terlihat. Energi yang dipancarkan oleh permukaan bumi disebut radiasi bumi. Radiasi bumi terjadi dan. siang dan malam. Intensitas radiasi semakin besar, semakin tinggi suhu tubuh yang memancar. Radiasi terestrial ditentukan dalam satuan yang sama dengan radiasi matahari, yaitu dalam kalori dari 1 cm 2 permukaan dalam 1 menit. Pengamatan telah menunjukkan bahwa besarnya radiasi terestrial kecil. Biasanya mencapai 15-18 perseratus kalori. Tapi, bertindak terus menerus, itu bisa memberikan efek termal yang signifikan.

Radiasi terestrial terkuat diperoleh dengan langit tak berawan dan transparansi atmosfer yang baik. Kekeruhan (terutama awan rendah) secara signifikan mengurangi radiasi terestrial dan seringkali membuatnya menjadi nol. Di sini kita dapat mengatakan bahwa atmosfer, bersama dengan awan, adalah "selimut" yang baik yang melindungi Bumi dari pendinginan yang berlebihan. Bagian atmosfer, seperti area permukaan bumi, memancarkan energi sesuai dengan suhunya. Energi ini disebut radiasi atmosfer. Intensitas radiasi atmosfer tergantung pada suhu bagian atmosfer yang memancar, serta pada jumlah uap air dan karbon dioksida yang terkandung di udara. Radiasi atmosfer termasuk dalam kelompok radiasi gelombang panjang. Itu menyebar di atmosfer ke segala arah; sebagian mencapai permukaan bumi dan diserap olehnya, sebagian lagi masuk ke ruang antarplanet.

HAI pemasukan dan pengeluaran energi matahari di bumi. Permukaan bumi, di satu sisi, menerima energi matahari dalam bentuk radiasi langsung dan menyebar, dan di sisi lain, kehilangan sebagian energi ini dalam bentuk radiasi terestrial. Sebagai hasil dari kedatangan dan konsumsi energi surya, diperoleh hasil tertentu. Dalam beberapa kasus, hasil ini bisa positif, dalam kasus lain negatif. Mari kita beri contoh keduanya.

8 Januari Hari tidak berawan. untuk 1 cm 2 permukaan bumi yang diterima per hari 20 kotoran radiasi matahari langsung dan 12 kotoran radiasi tersebar; secara total, sehingga menerima 32 kal. Selama waktu yang sama, karena radiasi 1 cm? permukaan bumi hilang 202 kal. Alhasil, dalam bahasa akuntansi, terjadi kerugian sebesar 170 . kotoran(saldo negatif).

6 Juli Langit hampir tidak berawan. 630 diterima dari radiasi matahari langsung kal, dari radiasi hamburan 46 kal. Secara total, oleh karena itu, permukaan bumi menerima 1 cm 2 676 kal. 173 hilang oleh radiasi terestrial kal. Dalam laba neraca pada 503 kotoran(keseimbangan positif).

Dari contoh di atas, antara lain, cukup jelas mengapa di daerah beriklim sedang dingin di musim dingin dan hangat di musim panas.

Pemanfaatan radiasi matahari untuk keperluan teknis dan domestik. Radiasi matahari adalah sumber energi alami yang tidak ada habisnya. Besarnya energi matahari di Bumi dapat dinilai dengan contoh berikut: jika, misalnya, kita menggunakan panas radiasi matahari, yang jatuh hanya pada 1/10 luas USSR, maka kita bisa mendapatkan energi yang sama untuk pekerjaan 30 ribu Dneproges.

Orang-orang telah lama berusaha menggunakan energi bebas radiasi matahari untuk kebutuhan mereka. Sampai saat ini, banyak instalasi surya yang berbeda telah dibuat yang beroperasi pada penggunaan radiasi matahari dan banyak digunakan dalam industri dan untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga penduduk. Di wilayah selatan Uni Soviet, pemanas air tenaga surya, ketel, pabrik desalinasi air asin, pengering surya (untuk mengeringkan buah), dapur, pemandian, rumah kaca, dan peralatan untuk keperluan medis beroperasi berdasarkan penggunaan radiasi matahari secara luas di industri dan utilitas publik. Radiasi matahari banyak digunakan di resor untuk perawatan dan promosi kesehatan masyarakat.

Radiasi matahari adalah semua energi dari Matahari yang sampai ke Bumi.

Bagian dari radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi tanpa hambatan disebut radiasi langsung. Jumlah maksimum radiasi langsung yang mungkin diterima oleh satuan luas yang terletak tegak lurus terhadap sinar matahari. Jika sinar matahari melewati awan dan uap air, maka ini adalah radiasi difus.

Besar kecilnya radiasi matahari tergantung pada :

1) sudut datang sinar matahari

2) durasi siang hari

3) kekeruhan.

Sekitar 23% radiasi matahari langsung diserap di atmosfer. Selain itu, penyerapan ini selektif: gas yang berbeda menyerap radiasi di berbagai bagian spektrum dan derajat yang berbeda.

Gurun yang terletak di sepanjang garis tropis menerima jumlah radiasi matahari terbesar. Matahari terbit tinggi di sana dan cuaca tidak berawan hampir sepanjang tahun.

Ada banyak uap air di atmosfer di atas khatulistiwa, yang membentuk awan padat. Uap dan awan menyerap sebagian besar radiasi matahari.

Daerah kutub menerima radiasi paling sedikit, di mana sinar matahari hampir menembus permukaan bumi.

Permukaan di bawahnya memantulkan radiasi dengan cara yang berbeda. Permukaan yang gelap dan tidak rata memantulkan sedikit radiasi, sedangkan permukaan yang terang dan halus memantulkan dengan baik.

Laut dalam badai memantulkan lebih sedikit radiasi daripada laut dalam keadaan tenang.

Albedo (lat. albus - putih) - kemampuan permukaan untuk memantulkan radiasi.

Distribusi geografis dari radiasi total

Distribusi jumlah tahunan dan bulanan dari total radiasi matahari di seluruh dunia adalah zonal: isoline fluks radiasi pada peta tidak bertepatan dengan lingkaran lintang. Penyimpangan ini dijelaskan oleh fakta bahwa distribusi radiasi di seluruh dunia dipengaruhi oleh transparansi atmosfer dan kekeruhan.

Jumlah radiasi total tahunan sangat tinggi di gurun subtropis berawan rendah. Namun di atas kawasan hutan khatulistiwa dengan tingkat kekeruhan yang tinggi, jumlah tersebut berkurang. Untuk lintang yang lebih tinggi dari kedua belahan bumi, jumlah tahunan penurunan radiasi total. Tetapi kemudian mereka tumbuh lagi - sedikit di Belahan Bumi Utara, tetapi sangat signifikan di atas Antartika yang berawan dan bersalju. Di atas lautan, jumlah radiasi lebih rendah daripada di darat.

Untuk permukaan bumi, tidak ada kesetimbangan radiasi dalam penerimaan dan pengembalian radiasi, tetapi ada kesetimbangan termal: masuknya panas ke permukaan bumi baik secara radiasi maupun non-radiatif sama dengan pengembaliannya dengan metode yang sama. .