Radioatividade do sol. Radiação solar ou radiação ionizante do sol

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A disciplina de meteorologia e suas principais tarefas.

Meteorologia (do grego meteora - fenômenos atmosféricos e logos - palavra, doutrina), a ciência da atmosfera terrestre

Radiação solar. Distribuição da radiação solar na superfície da Terra.

A radiação eletromagnética é uma forma de matéria distinta da matéria. Um caso especial de radiação é a luz visível; mas a radiação também inclui raios gama, raios X, radiação ultravioleta e infravermelha que não são percebidas pelo olho.

A radiação se propaga em todas as direções a partir de sua fonte emissora na forma de ondas eletromagnéticas à velocidade da luz no vácuo. Como qualquer onda, as ondas eletromagnéticas são caracterizadas pelo comprimento de onda e frequência de oscilação. Todos os corpos com temperatura mais alta zero absoluto, emitem radiação. Nosso planeta recebe radiação do Sol; Ao mesmo tempo, a própria superfície e a atmosfera da Terra emitem radiação térmica, mas em outras faixas de comprimento de onda. Se considerarmos as condições de temperatura na Terra durante longos períodos de tempo, podemos aceitar a hipótese de que a Terra está em equilíbrio térmico: a chegada do calor do Sol é equilibrada pela sua perda para o espaço exterior.

Composição espectral radiação solar

No espectro da radiação solar, o intervalo de comprimento de onda entre 0,1 e 4 mícrons representa 99% da energia total da radiação solar. Resta apenas 1% para radiações com comprimentos de onda cada vez mais curtos, até raios X e ondas de rádio.

A luz visível ocupa uma faixa estreita de comprimentos de onda. No entanto, este intervalo contém metade de toda a energia solar radiante. A radiação infravermelha é responsável por 44% e a radiação ultravioleta é responsável por 9% de toda a energia radiante.

A distribuição da energia no espectro da radiação solar antes de entrar na atmosfera é atualmente bastante conhecida graças a medições de satélites. É bastante próximo da distribuição de energia obtida teoricamente no espectro de um corpo absolutamente negro a uma temperatura de cerca de 6.000 K.

Algumas substâncias em um estado especial emitem radiação em maiores quantidades e em diferentes faixas de comprimento de onda,

do que isso é determinado pela sua temperatura. É possível, por exemplo, emitir luz visível a tais Baixas temperaturas, no

qual substância geralmente não brilha. Essa radiação, que não obedece às leis da radiação térmica, é chamada de luminescente.

A luminescência pode ocorrer se uma substância já absorveu uma certa quantidade de energia e entrou no chamado estado excitado, mais rico em energia do que o estado de energia na temperatura da substância. Durante a transição reversa de uma substância - de um estado excitado para um estado normal - ocorre a luminescência. A luminescência explica as auroras e o brilho do céu noturno.

A energia radiante do Sol é praticamente a única fonte de calor para a superfície da Terra e sua atmosfera. O fluxo de calor das profundezas da Terra para a superfície é 5.000 vezes menor que o calor recebido do Sol.

Parte da radiação solar é luz visível. Assim, o Sol é para a Terra uma fonte não só de calor, mas também de luz, importante para a vida em nosso planeta.

A energia radiante do Sol é convertida em calor parcialmente na própria atmosfera, mas principalmente em superfície da Terra, onde vai aquecer as camadas superiores do solo e da água, e delas o ar. A superfície aquecida da Terra e a atmosfera aquecida, por sua vez, emitem radiação infravermelha invisível. Ao liberar radiação no espaço sideral, a superfície e a atmosfera da Terra esfriam.

Radiação solar direta

A radiação que chega à superfície da Terra diretamente do disco solar é chamada de radiação solar direta. A radiação solar se espalha do Sol em todas as direções. Mas a distância da Terra ao Sol é tão grande que a radiação direta incide sobre qualquer superfície da Terra na forma de um feixe de raios paralelos, emanando como se fosse do infinito. É fácil entender que a quantidade máxima de radiação possível sob determinadas condições é recebida por uma unidade de área localizada perpendicularmente aos raios solares.

Constante solar

Uma medida quantitativa da radiação solar que chega a uma determinada superfície é a irradiância, ou densidade do fluxo de radiação, ou seja, a quantidade de energia radiante incidente em uma unidade de área por unidade de tempo. A iluminância energética é medida em W/m2. Como se sabe, a Terra gira em torno do Sol em uma elipse ligeiramente esticada, em um dos focos onde o Sol está localizado. No início de janeiro a Terra está mais próxima do Sol (147-106 km), no início de julho está mais distante dele (152-106 km). A irradiância varia inversamente com o quadrado da distância,

Não dispersa e não absorvida na atmosfera, a radiação solar direta atinge a superfície terrestre. Uma pequena fração dela é refletida e a maior parte da radiação é absorvida pela superfície da Terra, como resultado do aquecimento da superfície da Terra. Parte da radiação espalhada também atinge a superfície da Terra, é parcialmente refletida e parcialmente absorvida por ela. A outra parte da radiação espalhada sobe para o espaço interplanetário.

Como resultado da absorção e dispersão da radiação na atmosfera, a radiação direta que atinge a superfície terrestre difere daquela que chega aos limites da atmosfera. A quantidade de fluxo de radiação solar diminui e sua composição espectral muda, uma vez que raios de diferentes comprimentos de onda são absorvidos e espalhados na atmosfera de diferentes maneiras.

Cerca de 23% da radiação solar direta é absorvida na atmosfera. Além disso, a absorção é seletiva: diferentes gases absorvem radiação em diferentes partes do espectro e em graus variados.

A radiação solar atinge o limite superior da atmosfera na forma de radiação direta. Cerca de 30% da radiação solar direta que cai na Terra é refletida de volta para o espaço sideral. Os 70% restantes vão para a atmosfera.

Cerca de 26% da energia do fluxo total de radiação solar é convertida em radiação espalhada na atmosfera. Aproximar

2/3 da radiação espalhada atinge então a superfície da Terra.

Mas este será um tipo especial de radiação, significativamente diferente da radiação direta. Primeiro, a radiação espalhada vem

para a superfície da Terra, não do disco solar, mas de toda a abóbada celeste.

Em segundo lugar, a radiação espalhada difere da radiação direta na composição espectral, uma vez que raios de diferentes comprimentos de onda são espalhados em diferentes graus.

As leis de dispersão revelam-se significativamente diferentes dependendo da proporção entre o comprimento de onda da radiação solar e o tamanho das partículas espalhadas.

O ozônio é um forte absorvedor de radiação solar. Absorve a radiação solar ultravioleta e visível. Apesar de seu conteúdo no ar ser muito pequeno, ele absorve a radiação ultravioleta nas camadas superiores da atmosfera com tanta força que ondas menores que 0,29 mícron não são observadas no espectro solar na superfície terrestre.

O dióxido de carbono (dióxido de carbono) absorve fortemente a radiação na região infravermelha do espectro, mas seu conteúdo na atmosfera ainda é pequeno, portanto sua absorção da radiação solar direta é geralmente baixa.

A radiação solar direta em seu caminho através da atmosfera é atenuada não apenas pela absorção, mas também pela dispersão, e é atenuada de forma mais significativa. A dispersão é fundamental fenômeno físico interação da luz com a matéria. Pode ocorrer em todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético, dependendo da razão entre o tamanho das partículas espalhadas e o comprimento de onda da radiação incidente. Durante o espalhamento, uma partícula localizada no caminho de propagação de uma onda eletromagnética “extrai” continuamente energia da onda incidente e a re-irradia em todas as direções. Assim, a partícula pode ser considerada como uma fonte pontual de energia espalhada. A luz solar vinda do disco solar, passando pela atmosfera, muda de cor devido ao espalhamento. A dispersão da radiação solar na atmosfera é de grande importância prática, pois cria luz difusa durante o dia. Sem uma atmosfera na Terra haveria

é luz apenas onde a luz solar direta ou a luz solar refletida pela superfície da Terra e objetos sobre ela cairiam. Devido à luz difusa, toda a atmosfera durante o dia serve como fonte de iluminação: durante o dia também é luz onde os raios solares não incidem diretamente, e mesmo quando

o sol está escondido pelas nuvens.

A cor azul do céu é a cor do próprio ar, devido à dispersão da luz solar nele.

Fator de turbidez

Toda atenuação da radiação por absorção e espalhamento pode ser dividida em duas partes: atenuação por gases constantes (atmosfera ideal) e atenuação por vapor d'água e impurezas em aerossol. No verão, a poeira aumenta e o teor de vapor d'água na atmosfera também aumenta, o que reduz um pouco a radiação.

Radiação total

Toda radiação solar que chega à superfície da Terra - direta e difusa - é chamada de radiação total

Em condições nubladas, reduz a radiação total. Portanto, no verão, a chegada da radiação total no período da tarde é em média maior do que no período da tarde. Pela mesma razão, é superior no primeiro semestre do que no segundo.

Reflexão da radiação solar. radiação absorvida. albedo da terra

Caindo na superfície da Terra, a radiação total é absorvida principalmente na fina camada superior do solo ou em uma camada mais espessa de água e se transforma em calor, sendo parcialmente refletida. A quantidade de reflexão da radiação solar pela superfície da Terra depende da natureza desta superfície. A razão entre a quantidade de radiação refletida e a quantidade total de radiação incidente em uma determinada superfície é chamada de albedo de superfície. Essa proporção é expressa em porcentagem.

Radiação da superfície da Terra

As camadas superiores do solo e da água, a cobertura de neve e a própria vegetação emitem radiação de ondas longas; esse radiação terrestre mais frequentemente chamada de radiação natural da superfície da Terra.

Balanço de radiação da superfície terrestre

A diferença entre a radiação absorvida e a radiação efetiva é chamada de balanço de radiação da superfície terrestre.

à noite, quando não há radiação total, o balanço de radiação negativo é igual à radiação efetiva.

Radiação eficaz

A contra-radiação é sempre um pouco menor que a terrestre. Portanto, a superfície da Terra perde calor devido à diferença positiva entre a sua própria radiação e a contra-radiação. A diferença entre a radiação da própria Terra e a contra-radiação da atmosfera é chamada de radiação efetiva.A radiação efetiva é a perda líquida de energia radiante e, portanto, de calor, da superfície da Terra à noite.

A radiação eficaz, é claro, também existe durante o dia. Mas durante o dia é bloqueado ou parcialmente compensado pela radiação solar absorvida. Portanto, a superfície terrestre é mais quente durante o dia do que à noite, mas a radiação efetiva durante o dia também é maior.

Distribuição geográfica da radiação total

A distribuição das quantidades anuais e mensais de radiação solar total em todo o globo é zonal: as isolinhas (ou seja, linhas de valores iguais) do fluxo de radiação nos mapas não coincidem com os círculos latitudinais. Esses desvios são explicados pelo fato de a distribuição da radiação ao redor do globo ser influenciada pela transparência da atmosfera e pela nebulosidade.

As quantidades anuais de radiação total são especialmente elevadas em desertos subtropicais parcialmente nublados. Mas nas áreas de floresta equatorial, com alta nebulosidade, elas são reduzidas. Para latitudes mais altas de ambos os hemisférios quantidades anuais a radiação total diminui. Mas então eles crescem novamente - pouco no Hemisfério Norte, mas muito significativamente na Antártida nublada e com neve. Nos oceanos, a quantidade de radiação é menor do que na terra.

O balanço anual de radiação da superfície terrestre é positivo em todos os lugares da Terra, exceto nos planaltos gelados da Groenlândia e da Antártica. Isto significa que o influxo anual de radiação absorvida é maior do que a radiação efetiva ao longo do mesmo tempo. Mas isso não significa de forma alguma que a superfície da Terra esteja ficando mais quente a cada ano. O excesso de radiação absorvida sobre a radiação é equilibrado pela transferência de calor da superfície terrestre para o ar por condução térmica e durante as transformações de fase da água (durante a evaporação da superfície terrestre e subsequente condensação na atmosfera).

Conseqüentemente, para a superfície terrestre não existe equilíbrio radiativo na recepção e liberação de radiação, mas há equilíbrio térmico: o influxo de calor para a superfície terrestre, tanto por radiação quanto por não radiação, é igual à sua liberação no mesmas maneiras.

O balanço de radiação nos oceanos é maior do que em terra nas mesmas latitudes. Isto é explicado pelo fato de que a radiação nos oceanos é absorvida por uma camada maior do que na terra, e a radiação efetiva não é tão grande devido à temperatura mais baixa da superfície do mar do que a da superfície terrestre. Desvios significativos da distribuição zonal ocorrem nos desertos, onde o equilíbrio é menor devido à alta radiação efetiva no ar seco e parcialmente nublado. O saldo também é reduzido, mas em menor grau, em áreas com clima de monções, onde durante a estação quente a nebulosidade aumenta e a radiação absorvida diminui em comparação com outras áreas na mesma latitude.

Distribuição geográfica do balanço de radiação

Como se sabe, o balanço de radiação é a diferença entre a radiação total e a radiação efetiva. A radiação efetiva da superfície terrestre é distribuída pelo globo de maneira mais uniforme do que a radiação total. O fato é que com o aumento da temperatura da superfície terrestre, ou seja, com a transição para latitudes mais baixas, a própria radiação da superfície terrestre aumenta; entretanto, ao mesmo tempo, a contra-radiação da atmosfera também aumenta devido ao maior teor de umidade do ar e à sua temperatura mais elevada. Portanto, as mudanças na radiação efetiva com a latitude não são muito grandes.

Solar radiação. Distribuição solar radiação sobre superfícies Terra.
No espectro solar radiação sobre o intervalo de comprimento de onda entre 0,1 e 4 µm é responsável por 99% da energia total ensolarado radiação.

Radiação equilíbrio térmico para superfícies Terra: Solar radiação vem para superfícies Terra Não
É um fator meteorológico importante, pois depende muito do seu tamanho distribuição de t no solo e camadas de ar adjacentes.

Principais fatores formadores do clima. Solar radiação e circulação geral. Latitude geográfica.
e ciclo anual radiação, temperatura, precipitação e outras quantidades, sua variabilidade em cada ponto Terra, média distribuição por terrestre superfícies
Solar radiação. Distribuição solar radiação sobre superfícies Terra.
O vento provoca perturbações nas águas superfícies, muitas correntes oceânicas, deriva de gelo; é um fator importante na erosão e na formação do relevo.

Solar radiação radiação Sol.
Solar radiação. Distribuição solar radiação sobre superfícies Terra.

Solar radiação: é eletromagnético e corpuscular radiação Sol.
Solar radiação. Distribuição solar radiação sobre superfícies Terra.

Solar radiação: é eletromagnético e corpuscular radiação Sol.
Solar radiação. Distribuição solar radiação sobre superfícies Terra.

O fluxo de ar na atmosfera causa irregularidades distribuição ensolarado aquecer sobre superfícies
Aparece umidade absoluta do ar; pássaros voam baixo terra porque
Os principais fatores climáticos serão: * solar radiação*circulação...

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Introdução

Conceito de radiação solar

1 Tipos de radiação solar

2 Métodos de medição de radiação

Intensidade da radiação solar e sua distribuição

Mudança na radiação solar

1 Absorção de radiação solar na atmosfera

3.2 Dispersão da radiação solar na atmosfera

3 Fenômenos associados à dispersão de radiação

Radiação solar na superfície da Terra

1 A influência da radiação solar nas plantas e mundo animal

2 Uso humano da radiação solar

Mudanças sazonais na radiação solar

Conclusão

Introdução

Centenas de livros foram escritos sobre o Sol e sua energia. Físicos e químicos, astrônomos e astrofísicos, geógrafos e geólogos, biólogos e engenheiros escrevem sobre isso. E isso não é surpreendente, porque o Sol é a principal fonte de energia do nosso planeta, impulsionando todo o mecanismo dos processos meteorológicos e de formação do clima.

A energia do Sol, que é liberada principalmente na forma de energia radiante, é tão grande que é difícil até imaginar. Basta dizer que apenas um bilionésimo desta energia chega à Terra, mas é cerca de 2,5 × 1018 cal/min. Comparadas a isso, todas as outras fontes de energia, tanto externas (radiação da lua, estrelas, raios cósmicos) quanto internas (calor interno da Terra, radiação radioativa, reservas carvão, óleo, etc.) são insignificantes.

Sol - a estrela mais próxima de nós, que é uma enorme bola luminosa de gás, cujo diâmetro é aproximadamente 109 vezes o diâmetro da Terra e seu volume é aproximadamente 1 milhão 300 mil vezes maior que o volume da Terra. A densidade média do Sol é cerca de 0,25 da do nosso planeta.

A temperatura na superfície do Sol é de cerca de 6.000 Ó K. A uma temperatura tão alta, o ferro e outros metais não apenas derretem, mas se transformam em gases quentes. Portanto, não existem substâncias sólidas ou líquidas no Sol: existe apenas gás quente. Sol - Esta é uma enorme bola de gás quente, então devemos falar sobre seu tamanho condicionalmente, ou seja, o tamanho do disco solar visível da Terra.

O interior do sol não é observável. É uma espécie de caldeira nuclear tamanho gigantesco, onde as temperaturas chegam a 15 bilhões de graus. Estas temperaturas elevadas no interior do Sol existem há vários milhares de milhões de anos e continuarão a existir durante aproximadamente o mesmo período de tempo. O que acontece dentro do Sol? Por que esse fogo gigante não se apaga? Astrónomos e físicos há muito que ponderam a questão: como é que a temperatura muito elevada no interior do Sol é mantida durante milhares de milhões de anos? A maioria dos cientistas acredita que dentro do Sol Elemento químico O hidrogênio se transforma em outro elemento químico, o hélio. As partículas de hidrogênio se combinam em partículas mais pesadas e, durante essa combinação, a energia é liberada na forma de luz e calor, que é espalhada pelo Sol no espaço sideral e chega à Terra para dar vida a todos os seres vivos.

Objetivo: estudar a influência da radiação solar sobre envelope geográfico Terra.

Tarefas:) descubra o que é a radiação solar;

b) descrever os tipos de radiação;

c) estudar como a radiação solar afeta a flora e a fauna;

d) dar exemplos de utilização da energia solar;

e) analisar as mudanças sazonais na radiação solar na superfície terrestre.

1. O conceito de radiação solar

A energia emitida pelo Sol é chamada de radiação solar. Ao chegar à Terra, a radiação solar se transforma principalmente em calor.

A radiação solar é praticamente a única fonte de energia para a Terra e a atmosfera. Comparada à energia solar, a importância de outras fontes de energia para a Terra é insignificante. Por exemplo, a temperatura da Terra aumenta em média com a profundidade (cerca de 1 Ó C para cada 35 m). Graças a isso, a superfície da Terra recebe algum calor das partes internas. Estima-se que a média seja de 1cm 2A superfície terrestre recebe cerca de 220 J por ano do interior da Terra. Essa quantidade é 5.000 vezes menor que o calor recebido do Sol. A Terra recebe algum calor das estrelas e dos planetas, mas também é muitas vezes (aproximadamente 30 milhões) menos que o calor proveniente do Sol.

A quantidade de energia enviada pelo Sol para a Terra é enorme. Assim, a potência do fluxo de radiação solar que entra em uma área de 10 km 2,em um verão sem nuvens (levando em conta o enfraquecimento da atmosfera) 7 - 9 kW. Isso é mais do que a capacidade da usina hidrelétrica de Krasnoyarsk. A quantidade de energia radiante que vem do Sol em 1 segundo para uma área de 15 × 15 km (isto é menos que a área de Leningrado) por volta do meio-dia no verão, excede a capacidade de todas as usinas de energia da URSS em colapso (166 milhões de kW).

Figura 1 – O sol é fonte de radiação

.1 Tipos de radiação solar

Na atmosfera, a radiação solar em seu caminho para a superfície terrestre é parcialmente absorvida e parcialmente espalhada e refletida pelas nuvens e pela superfície terrestre. Existem três tipos de radiação solar na atmosfera: direta, difusa e total.

Radiação solar direta -radiação que chega à superfície da Terra diretamente do disco solar. A radiação solar se espalha do Sol em todas as direções. Mas a distância da Terra ao Sol é tão grande que a radiação direta incide sobre qualquer superfície da Terra na forma de um feixe de raios paralelos, emanando como se fosse do infinito. Mesmo o globo inteiro como um todo é tão pequeno em comparação com a distância ao Sol que toda a radiação solar que incide sobre ele pode ser considerada um feixe de raios paralelos sem erros perceptíveis.

Apenas a radiação direta atinge o limite superior da atmosfera. Cerca de 30% da radiação que cai na Terra é refletida para o espaço sideral. Oxigênio, nitrogênio, ozônio, dióxido de carbono, vapor d'água (nuvens) e partículas de aerossol absorvem 23% da radiação solar direta na atmosfera. O ozônio absorve radiação ultravioleta e visível. Apesar de seu conteúdo no ar ser muito pequeno, absorve toda a radiação ultravioleta (cerca de 3%). Assim, não é observado perto da superfície terrestre, o que é muito importante para a vida na Terra.

A radiação solar direta também é espalhada pela atmosfera. Uma partícula (gota, cristal ou molécula) de ar localizada no caminho de uma onda eletromagnética “extrai” continuamente energia da onda incidente e a re-irradia em todas as direções, tornando-se um emissor de energia.

Cerca de 25% da energia do fluxo total de radiação solar que passa pela atmosfera é espalhada por moléculas de gases atmosféricos e aerossóis e se transforma em radiação solar espalhada na atmosfera. Por isso radiação solar difusa-radiação solar que sofreu espalhamento na atmosfera. A radiação espalhada chega à superfície da Terra não do disco solar, mas de toda a abóbada celeste. A radiação espalhada difere da radiação direta em sua composição espectral, uma vez que raios de diferentes comprimentos de onda são espalhados em diferentes graus.

Como a fonte primária de radiação espalhada é a radiação solar direta, o fluxo espalhado depende dos mesmos fatores que influenciam o fluxo de radiação direta. Em particular, o fluxo de radiação espalhada aumenta à medida que a altura do Sol aumenta e vice-versa. Também aumenta com o aumento do número de partículas espalhadas na atmosfera, ou seja, com uma diminuição na transparência atmosférica e diminui com a altitude devido a uma diminuição no número de partículas espalhadas nas camadas sobrejacentes da atmosfera. A nebulosidade e a cobertura de neve têm uma influência muito grande na radiação espalhada, que, devido à dispersão e reflexão da radiação direta e espalhada sobre eles incidente e à sua re-espalhamento na atmosfera, pode aumentar várias vezes a radiação solar espalhada.

A radiação dispersa complementa significativamente a radiação solar direta e aumenta significativamente o fornecimento de energia solar à superfície da Terra. Seu papel é especialmente grande em inverno em altas latitudes e outras áreas com alta nebulosidade, onde a proporção de radiação difusa pode exceder a proporção de radiação direta. Por exemplo, na quantidade anual de energia solar, a parcela da radiação espalhada em Arkhangelsk é de 56%, em São Petersburgo - 51%.

Radiação solar total -esta é a soma dos fluxos de radiação direta e difusa que chegam a uma superfície horizontal. Antes do nascer do sol e depois do pôr do sol, bem como durante o dia quando está nublado, a radiação total é completa e, em baixas altitudes solares, consiste principalmente em radiação espalhada. Sob céu sem nuvens ou parcialmente nublado, à medida que a altitude do Sol aumenta, a proporção da radiação direta na radiação total aumenta rapidamente e durante o dia o seu fluxo é muitas vezes maior do que o fluxo da radiação espalhada. A nebulosidade, em média, enfraquece a radiação total (em 20 - 30%), porém, com nuvens parciais que não cobrem o disco solar, seu fluxo pode ser maior do que com um céu sem nuvens. A cobertura de neve aumenta significativamente o fluxo de radiação total devido a um aumento no fluxo de radiação espalhada.

A radiação total que cai na superfície da Terra é absorvida principalmente pela camada superior do solo ou por uma camada mais espessa de água (radiação absorvida) e se transforma em calor, sendo parcialmente refletida (radiação refletida).

1.2 Métodos de medição de radiação

radiação solar atmosfera animal

Para medir a radiação solar direta e difusa, o balanço de radiação e outros tipos de radiação, existem diversos instrumentos com relatórios visuais e registro automático. Limitemo-nos a considerar os princípios gerais da sua construção.

Os instrumentos para medir a radiação solar direta são chamados pireliômetros e actinômetros, para medir a radiação difusa - piranômetros, para medir o balanço de radiação - medidores de equilíbrio.

Para medir a radiação, é utilizada uma placa de metal enegrecida, que em suas propriedades absorventes é quase idêntica a um corpo negro absoluto, ou seja, absorve e converte toda a radiação que incide sobre ele em calor. Muitos dispositivos também incluem placas com superfície branca, que refletem quase completamente a radiação incidente.

No pireliômetro de compensação de Angstrom, uma placa de metal enegrecida é exposta ao Sol, enquanto outra placa semelhante permanece na sombra. Ocorre uma diferença de temperatura entre as placas. Essa diferença de temperatura é transferida para as junções dos termoelementos colados (com isolamento) às placas, excitando assim uma corrente termoelétrica. A corrente da bateria passa pela placa escurecida até que a placa seja aquecida à mesma temperatura a que a primeira placa foi aquecida pelos raios solares; então a corrente termoelétrica desaparece. Com base na intensidade da corrente de “compensação” passada, pode-se determinar, usando Joule-Lenz, a quantidade de calor recebida do Sol pela primeira placa. A partir daqui você pode determinar a quantidade de radiação solar. Existem outros tipos de pireliômetros.

No actinômetro termoelétrico Savinov-Yanishevsky, a parte receptora é um disco fino de metal enegrecido. As junções estranhas da termopilha são coladas a ela através do isolamento. As junções pares da termopilha também são coladas através de isolamento ao anel de cobre no corpo do dispositivo. Sob a influência da radiação solar, surge uma corrente elétrica, cuja intensidade determina a intensidade da radiação. Para fazer isso, você precisa de um fator de conversão do dispositivo, que é determinado por comparação com o dispositivo pireliômetro absoluto.

Em um piranômetro, a parte receptora é geralmente uma bateria de termoelementos, por exemplo, feitos de manganina e constante com junções enegrecidas e brancas. A parte receptora do dispositivo deve ter uma posição horizontal para perceber a radiação espalhada de toda a abóbada celeste. É protegido por uma tela da radiação solar direta e protegido da radiação atmosférica contrária por uma tampa de vidro. Sob a influência da radiação espalhada, as junções preto e branco aquecem de forma desigual e surge uma corrente termoelétrica, cuja intensidade determina o valor da radiação (o fator de conversão do dispositivo é definido antecipadamente). Ao medir a radiação total, o piranômetro não fica protegido da luz solar direta.

O balanço de radiação é determinado por um medidor de balanço termoelétrico, no qual uma placa receptora enegrecida é direcionada para cima e a outra - até a superfície da terra. A diferença de aquecimento das placas permite determinar o valor do balanço de radiação. À noite é igual à radiação efetiva.

Para registrar automaticamente as medições, a corrente termoelétrica gerada no actinômetro, piranômetro e medidor de equilíbrio é fornecida a um potenciômetro eletrônico de registro. As mudanças na corrente são registradas em uma fita de papel em movimento. Neste caso, o actinômetro deve girar automaticamente para que sua parte receptora siga o Sol, e o piranômetro deve estar sempre protegido da radiação direta por um anel de proteção especial.

Pireliômetro; 2 - actinômetro; 3 - piranômetro

Figura 2 – Instrumentos de medição da radiação solar

Assim, utilizando métodos de medição da radiação solar, podemos determinar muitos indicadores, pois a intensidade da radiação solar, a radiação refletida, a quantidade de radiação efetiva, os componentes do balanço térmico, etc.

2. Intensidade da radiação solar e sua distribuição

A intensidade da radiação solar antes de entrar na atmosfera (normalmente dita: “no limite superior da atmosfera” ou “na ausência de atmosfera”) é chamada de constante solar. O significado da palavra constante aqui é que esse valor não depende da absorção e dispersão da radiação na atmosfera. Refere-se à radiação que ainda não foi afetada pela atmosfera. A constante solar depende, portanto, apenas da emissividade do Sol e da distância entre a Terra e o Sol.

A Terra gira em torno do Sol ao longo de uma elipse ligeiramente esticada, em um dos focos onde o Sol está localizado. No início de janeiro está mais próximo do Sol (147 milhões de km), no início de julho está mais distante dele (152 milhões de km). Como a intensidade da radiação muda na proporção inversa ao quadrado da distância, a constante solar muda ±3,5% ao longo do ano. À distância média da Terra ao Sol, a constante solar, de acordo com as últimas definições usando medições de foguetes, é 2,00 ±0,04 cal/cm 2 min. Porém, de acordo com acordo internacional, seu valor padrão é 1,98 cal/cm 2min. Intensidade de radiação solar de 2 cal por 1 cm 2em 1 minuto fornece uma quantidade tão grande de calor ao longo do ano que seria suficiente para derreter uma camada de gelo de 35 metros de espessura se tal camada cobrisse toda a superfície da Terra.

A constante solar muda ao longo do tempo, e em que proporção, independentemente das mudanças na distância entre o Sol e a Terra? Em outras palavras, a radiação do Sol muda com o tempo? Não há dúvida de que durante a existência do Sol a constante solar deve ter mudado. Uma questão mais controversa é se ela mudou significativamente ao longo da história geológica da Terra. Finalmente, ainda não se sabe se a constante solar flutua, e em quanto, de dia para dia e de ano para ano. No entanto, se tais flutuações existirem, elas serão tão pequenas que estarão dentro da precisão das determinações da constante solar.

3. Mudança na radiação solar

Ao passar pela atmosfera, a radiação solar é parcialmente espalhada pelos gases atmosféricos e impurezas em aerossol no ar e se transforma em uma forma especial de radiação espalhada. Parcialmente, é absorvido por moléculas de gases atmosféricos e impurezas do ar e se transforma em calor, utilizado para aquecer a atmosfera.

Não dispersa e não absorvida na atmosfera, a radiação solar direta atinge a superfície terrestre. É parcialmente refletido na superfície da Terra, mas é principalmente absorvido por ela e a aquece. Parte da radiação espalhada também atinge a superfície da Terra, é parcialmente refletida e parcialmente absorvida por ela. A outra parte da radiação espalhada sobe para o espaço interplanetário.

Como resultado da absorção e dispersão da radiação na atmosfera, a radiação direta que atinge a superfície terrestre muda em comparação com a que estava na fronteira da atmosfera. A intensidade da radiação diminui e sua composição espectral muda, pois raios de diferentes comprimentos de onda são absorvidos e espalhados na atmosfera de diferentes maneiras.

A atmosfera absorve cerca de 23% da radiação solar direta. Além disso, esta absorção é seletiva: diferentes gases absorvem radiação em diferentes partes do espectro e em graus variados. O principal absorvedor de radiação na região de ondas curtas do espectro é o nitrogênio e o ozônio, na região de ondas longas - vapor d'água e dióxido de carbono.

O nitrogênio absorve radiação apenas em comprimentos de onda muito curtos na parte ultravioleta do espectro. A energia da radiação solar nesta parte do espectro é completamente insignificante, de modo que a absorção pelo nitrogênio praticamente não tem efeito sobre o fluxo da radiação solar. Em uma extensão um pouco maior, mas ainda muito pequena, o oxigênio absorve a radiação solar em duas regiões estreitas da parte visível do espectro e na sua parte ultravioleta.

O ozônio é um absorvedor mais forte da radiação solar. Apesar de seu baixíssimo conteúdo na atmosfera, absorve completamente a radiação solar com comprimento de onda inferior a 0,29 mícrons, pelo que tais ondas não são observadas no espectro da radiação solar próximo à superfície terrestre. As ondas ultravioleta, especialmente as mais curtas, são biologicamente muito ativas e em quantidades excessivas têm um efeito prejudicial ou mesmo destrutivo nos organismos vivos. A camada de ozônio atmosférico é uma espécie de tela protetora, um “escudo biológico” que protege a vida na Terra. A absorção de parte da radiação ultravioleta do Sol pelo ozônio estratosférico explica a distribuição de temperatura característica da estratosfera com a altura e as temperaturas relativamente altas do ar nesta camada.

Além da radiação ultravioleta, o ozônio absorve, embora muito mais fraca, radiação de certos comprimentos de onda nas regiões visível e infravermelha do espectro. A absorção total da radiação solar pelo ozônio chega a 3% da radiação solar direta.

Na região de ondas longas do espectro, a maior parte da radiação é absorvida pelo vapor d'água. O dióxido de carbono também é um forte absorvedor de radiação infravermelha, mas devido ao seu baixo conteúdo na atmosfera, a quantidade total de radiação por ele absorvida é pequena.

Uma quantidade significativa de radiação de ondas curtas e longas é absorvida pelas nuvens e vários aerossóis atmosféricos, especialmente quando a atmosfera está fortemente nublada (nas cidades, durante graves incêndios florestais e de turfa, etc.)

Em geral, a absorção por vapor d'água e a absorção de aerossóis representam cerca de 15%, os 5% restantes são absorvidos pelas nuvens.

Em cada local individual, a absorção muda ao longo do tempo, dependendo tanto do conteúdo variável de substâncias absorventes no ar, principalmente vapor de água, nuvens e poeira, quanto da altura do Sol acima do horizonte, ou seja, na espessura da camada de ar atravessada pelos raios em seu caminho para a Terra.

.2 Dispersão da radiação solar na atmosfera

A radiação solar direta em seu caminho através da atmosfera é atenuada não apenas pela absorção, mas também pela dispersão, e é atenuada de forma mais significativa. Espalhamento - é um fenômeno físico fundamental da interação da luz com a matéria. Pode ocorrer em todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético, dependendo da razão entre o tamanho das partículas espalhadas e o comprimento de onda da radiação incidente. Durante o espalhamento, uma partícula localizada no caminho de distribuição de uma onda eletromagnética “extrai” continuamente energia da onda incidente e a re-irradia em todas as direções. Assim, a partícula pode ser considerada como uma fonte pontual de energia espalhada. Portanto, espalhamento é a transformação de uma partícula de radiação solar direta, que antes do espalhamento se propaga na forma de raios paralelos em uma determinada direção, em radiação viajando em todas as direções. A dispersão ocorre no ar atmosférico opticamente não homogêneo contendo pequenas partículas de impurezas líquidas e sólidas - gotas, cristais, pequenos aerossóis, ou seja, em um ambiente onde o índice de refração varia de ponto a ponto. Mas o ar limpo, livre de impurezas, também é um meio opticamente não homogêneo, pois nele, devido ao movimento térmico das moléculas, surgem constantemente condensações e rarefações e flutuações de densidade. Ao encontrar moléculas e impurezas na atmosfera, os raios solares perdem sua direção linear de propagação e são dispersos. A radiação se espalha a partir de partículas espalhadas como se elas próprias fossem emissores.

Assim, cerca de 26% da energia do fluxo total de radiação solar é convertida em radiação espalhada na atmosfera. Cerca de 2/3 da radiação espalhada atinge então a superfície da Terra.

.3 Fenômenos associados ao espalhamento de radiação

Um dos exemplos primitivos relacionados com a dispersão da radiação que podemos observar quase todos os dias é a cor azul do céu. Cor azul do céu - Esta é a cor do próprio ar, devido à dispersão da luz solar nele. O ar é transparente em uma camada fina, assim como a água é transparente em uma camada fina. Mas em uma camada espessa da atmosfera, o ar tem uma cor azul, assim como a água já está em uma camada relativamente pequena

(vários metros) é verde. Como a dispersão molecular da luz ocorre em proporção inversa, no espectro da luz espalhada enviada pela abóbada celeste, a energia máxima é deslocada para o azul. Assim, a abóbada celeste é azul. A cor azul do ar pode ser vista não apenas olhando para a abóbada celeste, mas também examinando objetos individuais que parecem envoltos em uma névoa azulada. Com a altura, à medida que a densidade do ar diminui, ou seja, o número de partículas espalhadas, a cor do céu fica mais escura e se transforma em azul profundo, e na atmosfera - em preto e roxo. Segundo os astronautas, a 300 km de altitude a cor do céu é preta. O aumento na proporção dos raios violetas dispersos com a altura é claramente visível nas montanhas, que aparecem azul-violeta no ar claro.

Quanto mais impurezas no ar forem maiores que as moléculas do ar, maior será a proporção de raios de ondas longas no espectro da radiação solar e mais esbranquiçada se tornará a cor do céu. Quando o diâmetro das partículas de neblina, nuvens e aerossóis ultrapassa 1 - 2 µm, então os raios de todos os comprimentos de onda não são mais espalhados, mas são refletidos igualmente difusamente; portanto, objetos individuais na neblina e na escuridão empoeirada não são mais cobertos por uma cortina azul, mas por uma cortina branca ou cinza. É por isso que as nuvens nas quais a luz solar (ou seja, branca) incide parecem brancas.

Figura 3 – Cor azul do céu

A luz solar vinda do disco solar, passando pela atmosfera, muda de cor devido ao espalhamento. Devido ao espalhamento, a energia dos comprimentos de onda mais curtos do espectro visível é mais reduzida - azul e violeta, então a luz solar direta que “sobreviveu” à dispersão torna-se amarelada. O disco solar parece mais amarelo quanto mais próximo está do horizonte, ou seja, quanto mais longo for o caminho dos raios na atmosfera e, portanto, maior será a dispersão. No horizonte, o Sol fica quase vermelho, principalmente quando há muita poeira e pequenos produtos de condensação (gotículas ou cristais) no ar. Da mesma forma, a luz solar refletida pelas nuvens, espalhando-se ao longo do caminho até a superfície terrestre, torna-se mais pobre em raios azuis. Portanto, quando as nuvens estão próximas ao horizonte e o caminho dos raios de luz refletidos delas e passando pela atmosfera até o observador é longo, elas adquirem uma coloração amarelada em vez de branca.

Figura 4 – Cor amarelada das nuvens

A dispersão da radiação solar na atmosfera é de grande importância prática, pois cria luz difusa durante o dia. Na ausência de uma atmosfera na Terra, haveria luz apenas onde a luz solar direta ou os raios solares refletidos pela superfície da Terra e pelos objetos nela incidissem. Devido à luz difusa, toda a atmosfera durante o dia serve como fonte de iluminação: durante o dia também é luz onde os raios solares não incidem diretamente, e mesmo quando o Sol está escondido pelas nuvens.

Figura 5 – Luz dispersa durante o dia

4. Radiação solar na superfície terrestre

Como já sabemos, a radiação solar direta, ao passar pela atmosfera, atinge a superfície terrestre enfraquecida pela absorção e dispersão atmosférica. Além disso, sempre há nuvens na atmosfera, e a radiação solar direta muitas vezes nem atinge a superfície terrestre, sendo absorvida, espalhada e refletida de volta pelas nuvens. A nebulosidade pode reduzir o influxo de radiação direta em uma ampla faixa. Por exemplo, em Tashkent, em agosto parcialmente nublado, apenas 20% da radiação solar direta é perdida devido à presença de nuvens, e em Vladivostok, com seu clima de monções, a perda de radiação direta devido à nebulosidade no verão é de 75%. Em São Petersburgo, mesmo num ano normal, as nuvens impedem que 65% da radiação direta atinja a superfície da Terra.

Tabela 1 - Influxo médio de radiação solar no Hemisfério Norte sobre uma superfície horizontal nos dias dos equinócios e solstícios

Latitude do dia, graus 0 - 1010- 2020- 3030- 4040- 5050- 6060- 90No limite superior da atmosfera 21/XII 21/III 21/VI 23/IX0,383 0,432 0,404 0,4250,324 0,420 0,440 0,3920,260 0,386 0,463 0,3880,191 0,355 0,477 0,35 10, 121 0,308 0,481 0,3040 ,055 0,250 0,477 0,2460. 004 0,147 0,491 0,145 Radiação direta na superfície terrestre 21/XII 21/III 21/VI 23/IX0,133 0,101 0,1190,112 0,156 0,118 0,11 30,094 0,144 0,151 0,1400, 057 0 0,112 0,163 0,1280,025 0,081 0,128 0,0910,009 0,068 0,111 0,0550. 001 0,038 0,093 0,019 Radiação espalhada perto da superfície da Terra 21/XII 21/III 21/VI 23/IX 0,045 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 0,107 0,034 A partir desta tabela podemos concluir que as quantidades reais de radiação solar direta que atingem a superfície da Terra em qualquer momento serão significativamente menores do que as quantidades calculadas para o limite atmosférico. A sua distribuição pelo globo será mais complexa, uma vez que o grau de transparência da atmosfera e as condições de nebulosidade são muito variáveis dependendo da situação geográfica.

No entanto, ao atingir a superfície terrestre, a maior parte do fluxo total de radiação que chega à superfície terrestre é absorvido pela camada superior do solo, água e vegetação; neste caso, a energia radiante é convertida em calor, aquecendo as camadas absorventes. O restante do fluxo total de radiação é refletido pela superfície terrestre, formando radiação refletida. Quase todo o fluxo de radiação refletida passa pela atmosfera e vai para o espaço sideral, mas parte dele na atmosfera é dissipado e retorna parcialmente à superfície terrestre, aumentando a radiação espalhada e, portanto, a radiação total.

A refletividade de diferentes superfícies é chamada de albedo. Representa a razão entre o fluxo de radiação refletida e o fluxo total de radiação total incidente em uma determinada superfície. Assim, parte do fluxo total de radiação é refletida pela superfície terrestre e parte é absorvida e convertida em calor.

O albedo de diferentes superfícies terrestres depende principalmente da cor e da rugosidade dessas superfícies. Superfícies escuras e ásperas têm albedo menor do que superfícies claras e lisas. O albedo do solo diminui com o aumento da umidade, à medida que sua cor fica mais escura.

Tabela 1 – Valor de Albedo para algumas superfícies naturais

Albedo de superfície, porcentagem Albedo de superfície, porcentagem de neve fresca e seca80 - 95Luga15 - 25Neve contaminada40 - 50Campos de centeio e trigo10 - 25Solos escuros5 - 15Florestas de coníferas10 - 15Solos arenosos secos25 - 45florestas decíduas15 - 20

O albedo das superfícies de água é, em média, menor que o albedo das superfícies terrestres e é muito dependente da altura do Sol. O albedo mais baixo é observado quando os raios do sol incidem verticalmente (2 - 5%), menos - em baixas altitudes solares (50 - 70%). De forma semelhante, mas muito mais fraca, muda dependendo da altura do Sol e do estado físico do albedo de outras superfícies naturais e, portanto, no ciclo diário, seus valores mais elevados são observados pela manhã e à noite , o mais alto - ao meio-dia.

A refletividade da superfície superior das nuvens é muito alta, especialmente quando sua espessura é alta. Em média, o albedo das nuvens é de cerca de 50 - 60%, em alguns casos - mais de 80 - 85 %.

Nas latitudes temperadas e altas, o albedo varia muito durante o ciclo anual, pois devido à formação da cobertura de neve no inverno é muito maior (50 - 80%) do que no verão.

A proporção entre a radiação refletida e espalhada que escapa para o espaço sideral e todo o fluxo de radiação solar que entra na atmosfera é chamada de albedo planetário da Terra. Em média, é cerca de 30%, sendo a maior parte devido à reflexão da radiação solar pelas nuvens.

4.1 A influência da radiação solar na flora e na fauna

O sol tem um impacto significativo não só na flora e na fauna, mas também nos seres humanos. Algumas pessoas acordam e ficam acordadas apenas quando o Sol está brilhando (isso também se aplica à maioria dos mamíferos, anfíbios e até mesmo à maioria dos peixes). A duração do dia ensolarado afeta a vida dos organismos na Terra. Em particular, no inverno e no outono, quando o Sol no Hemisfério Norte está baixo acima do horizonte, e a duração do dia é curta e a quantidade de calor solar é baixa, a natureza murcha e adormece. - as árvores perdem as folhas, muitos animais hibernam por um longo período de tempo (ursos, texugos) ou reduzem muito a sua atividade. Perto dos pólos, mesmo no verão, há pouco calor solar, por isso a vegetação ali é esparsa - razão da paisagem monótona da tundra, e poucos animais conseguem viver nessas condições. Na primavera toda a natureza acorda, a grama floresce, as árvores brotam folhas, as flores aparecem e o mundo animal ganha vida. E tudo isso graças a um único Sol. Dele influência climática para a Terra, sem dúvida. É precisamente devido ao fornecimento desigual de energia solar para Áreas diferentes Terra e em diferentes épocas do ano, zonas climáticas foram formadas na Terra.

Além disso, sem o Sol, um processo químico como a fotossíntese não poderia ocorrer. As folhas verdes das plantas contêm o pigmento verde clorofila - este pigmento é o catalisador mais importante da Terra. Com sua ajuda ocorre a reação do dióxido de carbono e da água - fotossíntese, e um dos produtos dessa reação é o oxigênio - um elemento que é necessário para a vida de quase toda a vida na Terra e que influenciou globalmente a evolução do nosso planeta - em particular, a composição dos minerais mudou radicalmente. A reação da água e do dióxido de carbono ocorre com a absorção de energia, portanto a fotossíntese não ocorre no escuro. A fotossíntese, convertendo a energia solar e produzindo oxigênio, deu origem a toda a vida na Terra. Essa reação produz glicose, matéria-prima mais importante para a síntese da celulose, da qual são feitas todas as plantas. Ao comer plantas, nas quais a energia é acumulada devido ao sol, também existem animais. As plantas da Terra absorvem e assimilam apenas cerca de 0,3% da energia da radiação solar que cai na superfície da Terra. Mas mesmo isso, à primeira vista, uma pequena quantidade de energia é suficiente para garantir a síntese de uma enorme quantidade de matéria orgânica na biosfera.

Assim, o Sol é a principal fonte de vida na Terra.

4.2 Uso humano da radiação solar

A questão da possibilidade de uso direto da energia solar, que interessava aos tempos antigos, últimos anos está se tornando cada vez mais relevante. Os problemas do uso técnico da radiação solar são resolvidos pela tecnologia solar, que hoje recebe grande atenção em todo o mundo. A energia solar pode ser utilizada para fins técnicos e domésticos: aquecimento e iluminação, dessalinização de água, secagem de frutas e legumes, etc. há um número suficiente de dias solares (sem nuvens) no ano.

A utilização da energia solar na prática moderna é realizada através da sua conversão em energia térmica e elétrica.

A rápida diminuição das reservas de combustíveis fósseis (carvão, petróleo, gás) e a poluição do meio ambiente quando são queimados obriga-nos a procurar fontes de energia mais eficientes. Em primeiro lugar - esta é a energia do Sol. Para nós o Sol - o reator termonuclear gigante mais próximo, que opera há bilhões de anos. Só o deserto de Karakum recebe tanta radiação solar por ano, pois contém 3,5 mil milhões de toneladas de petróleo. Tendo aprendido a utilizar pelo menos 20% desta radiação, poderíamos obter 4 - 5 mil quilômetros 21300 bilhões de kWh cada.

Sol - não só uma fonte de energia inesgotável, mas também absolutamente limpa: não produz quaisquer emissões nocivas. Também não existe a chamada poluição térmica que possa “estragar” o microclima local ou sobreaquecer a biosfera à escala global, o que pode ser consequência do uso ilimitado da energia termonuclear.

Atualmente, existem quatro direções na utilização da energia solar: politécnica, fotovoltaica, biológica e química.

Primeira direção - Esta é a conversão de energia solar em energia térmica.

Segunda direção - conversão de energia solar em energia elétrica usando fotocélulas - tem sido amplamente utilizado na astronáutica (painéis solares fotovoltaicos).

Terceira direção - desenvolvimento de sistemas biológicos.

Quarta direção - decomposição da água pela luz solar em oxigênio e hidrogênio.

Figura 8 – Usina solar utiliza radiação solar para gerar eletricidade

Em muitas indústrias economia nacional O regime de radiação desempenha um papel importante. Para a agricultura científica é necessário conhecer as quantidades reais de radiação que chegam à superfície da Terra durante a estação de crescimento e em todos os outros períodos do ano. Para isso, deve-se levar em consideração a natureza da superfície ativa, a presença de encostas, morros, etc., pois a quantidade de radiação absorvida pelo solo depende do ângulo de incidência dos raios e do albedo da superfície .

A radiação solar é amplamente utilizada para fins medicinais. Portanto, em balneologia, para selecionar corretamente o tempo e a dose de radiação dos pacientes, é necessário conhecer o ciclo diário e anual da radiação direta e espalhada, suas quantidades e valores máximos. Para obter essas informações, alguns resorts são equipados com estações actinométricas especiais.

Ao projetar cidades, os edifícios devem ser localizados de forma a garantir a iluminação solar mais favorável. É necessário conhecer as quantidades de radiação que chegam às paredes verticais de diversas orientações. Deve-se levar em conta que eles recebem não apenas radiação direta e difusa, mas também radiação refletida de áreas adjacentes da superfície terrestre e de outros edifícios próximos. As quantidades máximas de radiação solar nem sempre ocorrem nos meses de verão e nas paredes do sul. Em particular, a chegada da radiação direta às paredes sul é observada durante todo o ano, mas o seu máximo ocorre na primavera. À medida que a latitude aumenta, a quantidade anual de radiação recebida diminui.

As paredes norte são irradiadas de março a setembro, e o máximo ocorre em junho - Julho. Durante estes meses, com o aumento da latitude, as quantidades diárias e mensais de radiação recebida aumentam. A chegada da radiação às paredes leste e oeste depende principalmente do ciclo diário e anual de nebulosidade.

5. Mudanças sazonais na radiação solar

Já sabemos como a constante solar muda ao longo do ano e, portanto, a quantidade de radiação que chega à Terra. Se determinarmos a constante solar para a distância real da Terra ao Sol, então com um valor médio anual de 1,98 cal/cm 2min será igual a 2,05 cal/cm 2min em janeiro e 1,91 cal/cm 2min em julho.

Portanto, num dia de verão, o hemisfério norte recebe ligeiramente menos radiação na fronteira da atmosfera do que Hemisfério sul para o seu dia de verão.

A esfericidade da Terra e a inclinação do plano equatorial em relação ao pólo da eclíptica (23,5 Ó ) cria uma distribuição complexa do influxo de radiação através das latitudes na fronteira da atmosfera e suas mudanças ao longo do ano.

Figura 9 - Influxo de radiação solar sobre uma superfície horizontal no semestre de inverno e verão e durante todo o ano, dependendo da latitude geográfica

A figura mostra que ao longo de um ano a quantidade de radiação solar incidente varia de 318 kcal no equador a 133 kcal no pólo.

No inverno, o influxo de radiação diminui muito rapidamente do equador ao pólo, no verão - muito mais lento. Ao mesmo tempo, o máximo no verão é observado nos trópicos, e dos trópicos ao equador o influxo de radiação diminui um pouco.

A pequena diferença no influxo de radiação entre as latitudes tropicais e polares no verão é explicada pelo fato de que as alturas do Sol em latitudes polares no verão é mais baixo do que nos trópicos, mas a duração do dia é longa. No dia do solstício de verão, o pólo receberia, portanto, mais radiação do que o equador na ausência de atmosfera. No entanto, na superfície terrestre, como resultado da atenuação da radiação pela atmosfera, do seu reflexo pelas nuvens, etc., o influxo de radiação no verão nas latitudes polares é significativamente menor do que nas latitudes mais baixas.

Os cálculos mostram que no limite superior da atmosfera fora dos trópicos há um máximo de radiação no curso anual, ocorrendo na época do solstício de verão, e um mínimo, ocorrendo na época do solstício de inverno. Mas entre os trópicos, o influxo de radiação tem dois máximos por ano, ocorrendo nos momentos em que o Sol atinge a sua maior altura ao meio-dia. No equador isso ocorrerá nos equinócios, em outras latitudes intertropicais - depois da primavera e antes do equinócio de outono, afastando-se ainda mais do momento dos equinócios, maior será a latitude. A amplitude do ciclo anual é pequena no equador e pequena nos trópicos; nas latitudes temperadas e altas é muito maior.

Conclusão

De tudo o que foi dito acima, podemos concluir que o Sol é a fonte de vida para tudo na Terra. Desempenha um papel importante no curso dos processos químicos na Terra. O sol evapora a água dos oceanos, mares e da superfície da Terra. Ele transforma essa umidade em gotículas de água, formando nuvens e nevoeiros, e depois faz com que ela caia de volta à Terra na forma de chuva, neve, orvalho ou geada, criando assim um ciclo gigante de umidade na atmosfera.

A energia solar é a fonte da circulação geral da atmosfera e da circulação da água nos oceanos. Parece criar um gigantesco sistema de aquecimento da água e do ar do nosso planeta, redistribuindo o calor pela superfície terrestre.

A luz solar, incidindo sobre uma planta, provoca nela o processo de fotossíntese, determina o crescimento e desenvolvimento das plantas; chegando ao solo, transforma-se em calor, aquece-o, forma o clima do solo, dando força vital às sementes das plantas, aos microrganismos e aos seres vivos que o habitam, que sem esse calor estariam em estado de anabiose (hibernação).

Assim, podemos concluir que o Sol - é a principal fonte de energia da Terra e a causa raiz que criou a maioria dos outros recursos energéticos do nosso planeta, como reservas de carvão, petróleo, gás, energia eólica e de queda d'água, energia elétrica, etc.

Lista de fontes usadas

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A humanidade e o meio ambiente

A litosfera é a casca dura da Terra, fonte de minerais e combustíveis fósseis, solo...
A “contribuição térmica” da atividade humana está no n. c.0,006% de radiação solar. A consequência disso será um aumento da temperatura do planeta em 10ºC.

Proteção aérea

Ambos são inveja condições climáticas, várias áreas geográficas da terra.
...dissociação de moléculas de oxigênio sob a influência da radiação solar nas camadas superiores da atmosfera a uma altitude de 10-50 km. Sua concentração também...

A radiação solar e o seu impacto nos processos naturais e económicos

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Introdução

Capítulo 1. Aspectos teóricos da radiação solar

1 Absorção e dispersão da radiação solar direta na atmosfera

2 Radiação solar dispersa

3 Radiação total e balanço de radiação

Capítulo 2. A influência da radiação solar nos processos naturais e econômicos

1 Radiação solar e clima

2 Impacto da radiação solar no desenvolvimento de plantas e animais

Conclusão

Bibliografia

Introdução

A radiação solar refere-se a todo o fluxo de radiação emitido pelo Sol, que consiste em oscilações eletromagnéticas de vários comprimentos de onda. Do ponto de vista higiênico, a parte óptica da luz solar, que ocupa a faixa de 280-2800 nm, é de particular interesse. As ondas mais longas são as ondas de rádio, as mais curtas são os raios gama, a radiação ionizante não atinge a superfície da Terra porque fica retida nas camadas superiores da atmosfera, em particular na camada de ozônio. A radiação solar é a principal fonte de energia para todos os processos físicos e geográficos que ocorrem na superfície terrestre e na atmosfera.

O estudo deste problema é de grande importância, porque toda a natureza viva reage com sensibilidade às mudanças sazonais da temperatura ambiente, à intensidade da radiação solar - as árvores ficam cobertas de folhas na primavera, as folhas caem no outono, os processos metabólicos morrem, muitos animais hibernam, etc. O homem não é exceção. Ao longo de um ano, sua taxa metabólica e a composição das células dos tecidos mudam, e essas flutuações são diferentes em diferentes zonas climáticas. Então, em regiões do sul o conteúdo de hemoglobina e o número de glóbulos vermelhos, bem como a pressão arterial máxima e mínima durante o período frio aumentam 20% em comparação com o período quente. Nas condições do Norte, o maior percentual de hemoglobina foi encontrado na maioria dos moradores examinados nos meses de verão, e o menor no inverno e início da primavera. Recentemente, devido a um aumento acentuado na poluição do ambiente natural, ao aumento dos níveis de dióxido de carbono na atmosfera e ao aumento da radiação de fundo, o número de mutações espontâneas, espontâneas e prejudiciais em animais e humanos aumentou significativamente.

O trabalho da unidade curricular “A radiação solar e a sua influência nos processos naturais e económicos” é de natureza descritiva e envolve o desenvolvimento de conhecimentos no âmbito desta problemática.

O objetivo deste trabalho: determinar o papel da radiação solar nos processos naturais e econômicos.

Para atingir o objetivo, são definidas as seguintes tarefas:

coletar e estudar literatura sobre radiação solar;

caracterizar o comportamento da radiação solar em condições terrestres;

considerar a importância da radiação solar nos processos naturais e económicos.

Para atingir as metas e objetivos, foram utilizados os seguintes métodos de pesquisa: análise da literatura científica e metodológica sobre o tema da pesquisa, coleta de informações, comparação, generalização, sistematização.

Objeto de pesquisa: O impacto da radiação solar nos processos fisiológicos do planeta Terra. Objeto de estudo: Radiação solar direta e difusa. O trabalho da unidade curricular é composto por uma introdução, duas partes, uma conclusão e uma bibliografia, incluindo 10 fontes.

Capítulo 1. Aspectos teóricos da radiação solar

1 Absorção e dispersão da radiação solar direta na atmosfera

A principal fonte de energia para quase todos os processos naturais que ocorrem na superfície da Terra e na atmosfera é a energia radiante que chega à Terra vinda do Sol. A energia que vem de suas camadas profundas para a superfície da Terra, liberada durante o decaimento radioativo, trazida pelos raios cósmicos, bem como a radiação que vem das estrelas para a Terra, são insignificantes em comparação com a energia que vem do Sol para a Terra. Além da energia radiante, ou seja, ondas eletromagnéticas, vários fluxos de partículas carregadas, principalmente elétrons e prótons, movendo-se a velocidades de centenas e milhares de km/s, também vêm do Sol para a Terra. A maior parte da energia radiante emitida pelo Sol são raios ultravioleta, visíveis e infravermelhos. Esta parte da radiação eletromagnética do Sol é chamada de radiação solar em meteorologia.

A radiação solar que chega ao limite superior da atmosfera, em seu caminho para a superfície terrestre, sofre uma série de alterações causadas por sua absorção e dispersão na atmosfera. A radiação que vem do Sol para a atmosfera e depois para a superfície da Terra na forma de um feixe paralelo de raios é chamada direta. Uma parte significativa da radiação direta que atinge o limite superior da atmosfera atinge a superfície da Terra. Parte da radiação solar é espalhada por moléculas de gases atmosféricos e aerossóis e atinge a superfície terrestre na forma de radiação espalhada. À medida que a radiação solar passa pela atmosfera terrestre, ela é atenuada devido à absorção e dispersão pelos gases atmosféricos e aerossóis. Ao mesmo tempo, sua composição espectral também muda. Linhas e faixas aparecem no espectro devido à absorção na atmosfera terrestre e são chamadas telúricas. Na Fig. A Figura 1 mostra a distribuição de energia no espectro solar. A curva a caracteriza aproximadamente sua distribuição fora atmosfera da Terra, e as curvas b e c estão na superfície da Terra nas altitudes solares de 35 e 15°. Nas curvas b e c, a parte ultravioleta do espectro termina à esquerda em X = 0,29 μm, uma vez que a radiação ultravioleta com comprimento de onda mais curto é completamente absorvida pelas camadas superiores da atmosfera. Seção do espectro com X< 0,29 мкм можно наблюдать только на высотах более 30 км. Ультрафиолетовая же радиация с Х >0,29 mícron que atinge a superfície da Terra tem energia muito baixa. A parte de ondas curtas da radiação visível e, em menor grau, a parte de ondas longas, visível e infravermelha do espectro solar também são bastante atenuadas ao passar pela atmosfera. Na parte infravermelha do espectro existem várias bandas de absorção causadas pela presença de vapor d’água na atmosfera. Em diferentes alturas do Sol e em diferentes alturas do ponto de observação acima da superfície da Terra, a massa da atmosfera atravessada por um raio solar não é a mesma. Como resultado, a composição espectral da radiação solar também é diferente. À medida que a altitude do Sol diminui, a parte ultravioleta da radiação diminui especialmente fortemente, a parte visível diminui um pouco e a parte infravermelha diminui apenas ligeiramente.

Arroz. 1. Distribuição de energia no espectro solar.

a - no limite superior da atmosfera,

b - na superfície da Terra a uma altitude do Sol de 35°,

c - na superfície terrestre a uma altitude do sol de 15°.

O vapor d'água desempenha um papel importante na absorção da radiação de ondas longas: quanto mais vapor d'água na atmosfera, menos radiação direta atinge a Terra, sendo todas as outras coisas iguais. Comparação das curvas a, b e c na Fig. 1 mostra quão significativamente a atmosfera altera a distribuição inicial de energia no espectro de radiação solar. A radiação é dissipada na atmosfera principalmente por moléculas de gases atmosféricos e aerossóis (partículas de poeira, gotículas de neblina, nuvens, etc.). A intensidade do espalhamento depende do número de partículas espalhadas por unidade de volume, do seu tamanho e natureza, bem como dos comprimentos de onda da própria radiação espalhada. Abaixo estão os valores do coeficiente de dissipação em ar limpo e seco em pressão normal para diferentes comprimentos de onda

pressão atmosférica radiação solar

Tabela 1 Coeficientes de dissipação em ar limpo e seco à pressão normal

λ , µm0,7600.5890.4860.396K·10 7(vermelho)(amarelo)(azul)(violeta)0.310.861.94.4

Pode-se observar na Tabela 1 que quanto menor o comprimento de onda, mais forte é a dispersão dos raios, por exemplo: os raios violetas são espalhados 14 vezes mais fortemente que os vermelhos. Isto, em particular, explica a cor azul do céu. Embora os raios violetas e azuis sejam ainda mais dispersos do que os raios azuis, sua energia é muito menor. Portanto, na luz espalhada predomina a cor azul.

A radiação se espalha em todas as direções, porém não com a mesma intensidade. O espalhamento mais intenso ocorre na direção do feixe incidente (para frente) e na direção oposta (para trás). Os mínimos de dispersão são observados em direções perpendiculares ao feixe direto. É assim que ocorre a dispersão em ar completamente limpo e seco. A participação das ondas curtas na radiação espalhada é maior do que na radiação direta. Portanto, quanto mais longo o caminho dos raios solares, mais ondas curtas são espalhadas e maior se torna a proporção de ondas longas. Isso explica, por exemplo, que o Sol e a Lua próximos ao horizonte adquiram uma coloração amarela ou até avermelhada.

O fluxo de radiação direta e sua composição espectral dependem da altitude do Sol e da transparência da atmosfera. Este último, por sua vez, depende do teor de gases e aerossóis absorventes, principalmente da presença de nuvens e neblina. Sob a influência desses fatores, o fluxo de radiação direta pode variar dentro de amplos limites. Na mesma altitude solar, o fluxo de radiação direta em baixas latitudes, onde a atmosfera contém muito vapor d'água e poeira, deve ser menor do que em altas latitudes. No entanto, a transparência da atmosfera afeta esse fluxo quase da mesma forma que a altura do Sol, que determina o número de massas que passam.

O fluxo de radiação direta aumenta com o aumento da altitude acima do nível do mar, pois quanto mais alto o ponto de observação, menos espessura da atmosfera é penetrada pelos raios solares e menos eles são enfraquecidos. O aumento do fluxo de radiação direta com a altura nas camadas inferiores da atmosfera ocorre mais rapidamente do que nas camadas superiores, uma vez que a maior parte dos aerossóis e do vapor d'água estão concentrados abaixo. As nuvens têm uma influência excepcionalmente grande na radiação direta. Nuvens densas do nível inferior quase completamente não transmitem radiação direta.

Se a transparência da atmosfera não mudasse durante o dia, então a mudança na radiação direta seria simétrica em relação ao meio-dia verdadeiro: de zero no momento do nascer do sol, primeiro aumentaria rapidamente e depois aumentaria mais lentamente até o valor mais alto alcançado ao meio-dia , e depois com a mesma suavidade. Primeiro lentamente, e depois mais rapidamente, diminuiu para zero ao pôr do sol. Os fluxos seriam os mesmos em horários simétricos ao meio-dia.

Mas a transparência da atmosfera não permanece constante ao longo do dia, pois a quantidade de poeira, vapor d'água e outras impurezas contidas no ar muda constantemente. Portanto, a variação diurna da radiação direta geralmente não é simétrica em relação ao meio-dia. Nas horas próximas ao meio-dia ou à tarde, em decorrência do aumento dos movimentos ascendentes do ar que levantam poeira e vapor d'água, a radiação direta começa a diminuir, de modo que seu valor máximo é observado não ao meio-dia, mas por volta das 10 horas.

O ciclo diário de radiação direta também muda ao longo do ano, à medida que mudam a duração do dia e a altitude do sol. O curso diário da radiação direta que chega às superfícies perpendiculares aos raios e às superfícies horizontais também é diferente devido ao ângulo desigual de incidência dos raios nessas superfícies. Na Fig. A Figura 2 mostra a variação diária da radiação direta que chega perpendicularmente aos raios e em uma superfície horizontal em Pavlovsk (perto de São Petersburgo).

Arroz. 2. Variação diária da radiação solar direta em Pavlovsk. Linhas sólidas - em uma superfície perpendicular aos raios; linhas quebradas - em uma superfície horizontal

Como pode ser visto nesta figura, a chegada da radiação direta sobre uma superfície horizontal em todas as horas do dia é menor do que sobre uma superfície perpendicular aos raios. Esta diferença é especialmente grande no inverno, quando a altitude do sol é baixa.

A variação diurna da radiação direta também depende da latitude do local: nas baixas latitudes o máximo nas horas da tarde é muito mais pronunciado do que nas altas latitudes. A razão é que à medida que você se aproxima do pólo, a altura do sol muda menos durante o dia. Nos pólos, por exemplo, a mudança na altura do Sol ao longo do dia é tão insignificante que praticamente não há variação diurna na radiação direta.

O curso anual de radiação direta é caracterizado por mudanças em seus valores médios mensais ao meio-dia. A variação anual da radiação direta é mais pronunciada no pólo. Na metade do ano de inverno não há radiação solar aqui, e na época do solstício de verão pode chegar a 1,30 cal/cm 2· mín. No equador, ao contrário, a amplitude da variação anual da radiação direta é menor. Além disso, no equador, o curso anual de radiação direta assume a forma de uma onda dupla. Máximos atingindo 1,32 cal/cm 2min., ocorrem nos dias do equinócio de primavera e outono, e os mínimos são cerca de 0,80 cal/cm 2min., - nos dias do solstício de verão e inverno. Nas latitudes médias, no curso anual da radiação direta do meio-dia, o máximo deve ser observado no momento do solstício de verão, quando a altura do sol é maior, e o mínimo - no momento do solstício de inverno, quando é é o mínimo. Isso se explica pelo fato de que nos meses de verão, devido ao aumento do teor de vapor d'água e poeira no ar, a transparência da atmosfera diminui bastante. De grande importância para a agricultura, a construção e a resolução de uma série de problemas técnicos são os dados sobre as quantidades de radiação direta recebida por uma superfície horizontal por dia, mês, ano. Existem quantidades teóricas, possíveis e reais de radiação direta. A soma teórica é a quantidade de radiação recebida do Sol durante um determinado período de tempo por unidade de superfície horizontal localizada na fronteira externa da atmosfera.

A quantidade possível é a quantidade de energia radiante que entraria no Esse lugar com transparência atmosférica média e ausência total de nuvens por um determinado período de tempo em uma única área horizontal localizada na superfície terrestre. A quantidade real de radiação direta é a quantidade real de radiação recebida durante um determinado período de tempo em uma única área horizontal localizada na superfície da Terra. Os valores reais são encontrados através do processamento de registros actinográficos ou de observações actinográficas, levando em consideração a duração da insolação determinada a partir de registros heliográficos.

Tabela 2 Quantidades diárias de radiação direta em diferentes dias em Kharkov (cal/cm 2)

Quantidade16/III15/IV15/XI16/ХIITeórico Possível Real519,6 305,3 116,8985,2 584,3 361,6610,4 365,0 215,1167,9 77,0 11,8

Na tabela 2 mostra as quantidades diárias teóricas, possíveis e reais de radiação direta em Kharkov em tempo diferente Do ano. Dados da tabela 2 indicam que a atmosfera desempenha um grande papel na atenuação da radiação solar (mesmo em dias claros com transparência média da atmosfera, a superfície terrestre recebe apenas cerca de 60% da energia solar que chega ao limite superior da atmosfera), bem como nebulosidade (reduz significativamente a chegada de radiação direta em comparação com suas quantidades possíveis).

As observações mostram que as quantidades reais de radiação direta durante os meses de primavera e verão aumentam ligeiramente das latitudes altas para as baixas, com exceção das regiões polares, onde diminuem acentuadamente. As somas de outono e inverno diminuem significativamente com o aumento da latitude, o que também leva a uma forte diminuição das somas anuais na mesma direção

1.2 Radiação solar difusa

A chegada da radiação espalhada à superfície terrestre pode atingir vários décimos de cal/cm 2· mín. As seguintes dependências são observadas.

Quanto maior a altura do Sol, maior será o fluxo de radiação espalhada.

Quanto mais partículas espalhadas na atmosfera, maior será a proporção de radiação solar espalhada. Consequentemente, o fluxo de radiação espalhada aumenta com o aumento da turbidez atmosférica.

O fluxo de radiação espalhada aumenta significativamente na presença de nuvens leves e relativamente finas, que representam um meio bem espalhador. A influência das nuvens iluminadas lateralmente pelo sol (altocúmulos, cúmulos) é especialmente grande. Sob a influência de tal nebulosidade, a radiação espalhada pode aumentar de 8 a 10 vezes em comparação com sua chegada sob céu limpo. Com nebulosidade contínua no nível intermediário e especialmente no nível superior, a radiação espalhada é 1,5-2 vezes maior do que com céu claro. Somente sob nuvens muito espessas e nubladas e durante a precipitação a radiação espalhada é menor do que sob céu limpo.

A chegada da radiação espalhada depende da natureza da superfície ativa, principalmente de sua refletividade, uma vez que a radiação refletida da superfície é espalhada secundariamente na atmosfera e parte dela atinge novamente a superfície, onde é adicionada à radiação espalhada primária. A cobertura de neve aumenta especialmente a radiação espalhada, refletindo até 70-90% dos raios diretos e dispersos que incidem sobre ela. Quanto menor a altura do Sol, mais a radiação espalhada aumenta devido ao espalhamento secundário. Assim, a cobertura de neve aumenta o fluxo de radiação espalhada em 65% quando o sol está próximo do horizonte e em 12% quando o sol está a 50° de altura.

Com o aumento da altitude acima do nível do mar, a radiação espalhada sob um céu claro diminui, à medida que a espessura das camadas de dispersão sobrejacentes da atmosfera diminui. Mas na presença de nuvens, a radiação espalhada na camada subnuvem da atmosfera aumenta com a altura.

O curso diário e anual da radiação espalhada sob céus sem nuvens é paralelo ao curso da radiação direta. Mas pela manhã, a radiação espalhada aparece antes da radiação direta. Então, à medida que o sol nasce acima do horizonte, ele aumenta, atinge um máximo entre 12 e 13 horas, após o qual começa a diminuir e no final do crepúsculo torna-se zero. No curso anual, o máximo de radiação espalhada sob céu limpo é observado em julho e o mínimo em janeiro. A variação anual da radiação espalhada sob cobertura contínua de nuvens também é simples. No entanto, o ciclo diário e anual descrito de radiação espalhada é bastante perturbado e torna-se mais complicado sob nebulosidade variável.

As quantidades de radiação espalhada que chegam à superfície da Terra durante qualquer período de tempo são determinadas a partir de registros de instrumentos de registro ou por cálculo baseado nos resultados de observações em momentos separados.

As quantidades diárias de radiação espalhada dependem principalmente da altura do sol e da duração do dia. Portanto, eles crescem com a diminuição da latitude e do inverno ao verão. A transparência do ar e a nebulosidade têm grande influência na chegada da radiação espalhada.

A radiação dispersa desempenha um papel particularmente significativo em altas latitudes e durante os meses de inverno. Isso pode ser visto claramente, por exemplo, na Tabela. 3, em que, junto com as somas da radiação espalhada (∑ D), as somas da radiação direta (∑ S ´ ), chegando em uma superfície horizontal.

Tabela 3 Quantidades sazonais e anuais de radiação direta (em uma superfície horizontal) e difusa (cal/cm 2)

ItemQuantidade de radiaçãoInvernoPrimaveraVerãoOutonoAno%Yakutsk ( φ = 62°)∑S ´ 1,6 19,1 22,4 5,1 50,2 57 ∑ D2.613.815.45.537.343 Pavlovsk ( φ = 59,7°)∑S ´ 0.915.122.74.142.856∑ D2.211.414.65.033.244Karadag ( φ = 40°)∑S ´ 4.522.036.714.077.264∑ D6.514.013.68.442.536

Como pode ser visto na tabela. 3, nos meses de inverno a quantidade de radiação difusa é em todos os lugares maior do que a quantidade de radiação direta, especialmente em altas latitudes, onde nesta época até mesmo as alturas do sol ao meio-dia são baixas. No verão, a radiação espalhada também desempenha um papel importante em áreas com nebulosidade significativa (Yakutsk, Pavlovsk). Nas somas anuais de energia radiante, a participação da radiação espalhada em altas latitudes e em áreas com grande quantidade de nuvens ultrapassa 50%. Por exemplo, em Arkhangelsk é 56%, em São Petersburgo 51%, etc.

1.3 Radiação total e balanço de radiação

A radiação total é a soma da radiação direta (em uma superfície horizontal) e difusa. A composição da radiação total, ou seja, a relação entre a radiação direta e difusa, varia dependendo da altura do sol, da transparência, da atmosfera e da cobertura de nuvens.

Antes do nascer do sol, a radiação total consiste inteiramente, e em baixas altitudes solares consiste principalmente em radiação espalhada. À medida que a altitude do Sol aumenta, a participação da radiação espalhada na radiação total em um céu sem nuvens diminui: em h = 8° é de 50%, e em h = 50° é de apenas 10-20%.

Quanto mais transparente for a atmosfera, menor será a participação da radiação espalhada na radiação total.

A variação diária e anual da radiação total é determinada principalmente pelas mudanças na altitude do sol: a radiação total muda quase em proporção direta à mudança na altitude do sol. Mas a influência da nebulosidade e da transparência do ar complica enormemente esta relação simples e perturba o curso suave da radiação total.

A radiação total também depende significativamente da latitude do local. Com a diminuição da latitude, suas quantidades diárias aumentam, e quanto menor a latitude do local, mais uniformemente a radiação total se distribui ao longo dos meses, ou seja, menor é a amplitude do seu ciclo anual. Por exemplo, em Pavlovsk ( φ = 60°) seus valores mensais variam de 12 a 407 cal/cm 2, em Washington ( φ = 38,9°) - de 142 a 486 cal/cm 2e em Takubay ( φ = 19°) - de 307 a 556 cal/cm 2. As quantidades anuais de radiação total também aumentam com a diminuição da latitude. Contudo, em alguns meses a radiação total nas regiões polares pode ser maior do que nas latitudes mais baixas. Por exemplo, na Baía de Tikhaya, em junho, a radiação total é 37% maior que em Pavlovsk e 5% maior que em Feodosia.

Observações contínuas na Antártica nos últimos 7 a 8 anos mostram que as quantidades mensais de radiação total nesta área no mês mais quente (dezembro) são aproximadamente 1,5 vezes maiores do que nas mesmas latitudes no Ártico e são iguais às quantidades correspondentes na Crimeia e em Tashkent. Mesmo as quantidades anuais de radiação total na Antártica são maiores do que, por exemplo, em São Petersburgo. Uma chegada tão significativa de radiação solar à Antártica é explicada pelo ar seco, grande altura Estações antárticas acima do nível do mar e alta refletividade da superfície da neve (70-90%), aumentando a radiação espalhada

A diferença entre todos os fluxos de energia radiante que chegam à superfície ativa e saem dela é chamada de balanço de radiação da superfície ativa. Em outras palavras, o balanço de radiação de uma superfície ativa é a diferença entre a entrada e a saída de radiação nesta superfície. Se a superfície for horizontal, então a parte que entra na balança inclui a radiação direta que chega à superfície horizontal, a radiação espalhada e a contra-radiação da atmosfera. O consumo de radiação é composto pela radiação refletida de ondas curtas e longas da superfície ativa e pela parte da radiação atmosférica que se aproxima refletida dela.

O balanço de radiação representa a chegada ou gasto real de energia radiante na superfície ativa, que determina se ela será aquecida ou resfriada. Se a chegada de energia radiante for maior que o seu consumo, então o balanço de radiação é positivo e a superfície aquece. Se a entrada for menor que a saída, o balanço de radiação é negativo e a superfície esfria. O balanço de radiação como um todo, bem como seus elementos individuais, depende de muitos fatores. É especialmente influenciado pela altitude do sol, pela duração da insolação, pela natureza e condição da superfície ativa, pela turbidez da atmosfera, pelo conteúdo de vapor d'água nela, pela nebulosidade, etc.

O saldo instantâneo (minuto) durante o dia costuma ser positivo, principalmente no verão. Aproximadamente 1 hora antes do pôr do sol (excluindo o inverno), o consumo de energia radiante começa a ultrapassar a sua chegada e o balanço de radiação torna-se negativo. Cerca de 1 hora após o nascer do sol, torna-se positivo novamente. A variação diurna do equilíbrio durante o dia sob céu limpo é aproximadamente paralela à variação da radiação direta. Durante a noite, o balanço de radiação geralmente muda pouco, mas sob a influência de nuvens variáveis pode mudar significativamente

As somas anuais do balanço de radiação são positivas em toda a superfície da terra e dos oceanos, exceto em áreas com neve permanente ou cobertura de gelo, como a Groenlândia Central e a Antártica. Ao norte de 40° de latitude norte e ao sul de 40° de latitude sul, as somas mensais de inverno do balanço de radiação são negativas, e o período com saldo negativo aumenta em direção aos pólos. Assim, no Ártico estes valores são positivos apenas nos meses de verão, na latitude de 60° durante sete meses, e na latitude de 50° durante nove meses. Os valores anuais do balanço de radiação mudam quando se deslocam da terra para o mar.

O balanço de radiação do sistema Terra-atmosfera é o balanço de energia radiante em uma coluna vertical da atmosfera com seção transversal de 1 cm 2, estendendo-se da superfície ativa até o limite superior da atmosfera. Sua parte que entra consiste na radiação solar absorvida pela superfície ativa e pela atmosfera, e sua parte que sai consiste na parte da radiação de ondas longas da superfície e da atmosfera da Terra que vai para o espaço sideral. O balanço de radiação do sistema Terra-atmosfera é positivo na zona de 30° de latitude sul a 30° de latitude norte, e em latitudes mais altas é negativo

O estudo do balanço de radiação é de grande interesse prático, visto que este balanço é um dos principais fatores formadores do clima. O regime térmico não só do solo ou reservatório, mas também das camadas atmosféricas adjacentes a eles depende de seu valor. O conhecimento do balanço de radiação é de grande importância no cálculo da evaporação, no estudo da questão da formação e transformação das massas de ar, ao considerar a influência da radiação no homem e na flora.

Capítulo 2. A influência da radiação solar nos processos naturais e econômicos

2.1 Radiação solar e clima

O sol é a principal força motriz do sistema climático, e mesmo as menores alterações na quantidade de energia solar podem ter consequências importantes no clima da Terra. A atividade solar aumenta e diminui a cada onze anos (ou, como acreditam alguns especialistas, a cada vinte e dois anos) do ciclo solar. Nos últimos 3 milhões de anos, flutuações regulares na quantidade de luz solar que incide sobre a superfície do planeta causaram uma série de eras glaciais, pontuadas por intervalos interglaciais curtos e quentes. Segundo a hipótese de Milankovitch, os hemisférios da Terra podem receber menos ou mais radiação solar como resultado de mudanças no seu movimento, que se refletem na temperatura global. Ao longo de milhões de anos, muitos ciclos climáticos mudaram. No final da última era glacial, o manto de gelo que limitou o norte da Europa durante 100 mil anos América do Norte, começou a diminuir e desapareceu há 6 mil anos. Muitos cientistas acreditam que o desenvolvimento da civilização ocorre principalmente durante o período quente entre as eras glaciais.

A radiação solar que chega à superfície da Terra é a principal base energética para a formação do clima. Determina o principal fluxo de calor para a superfície da Terra. A atmosfera aquece, absorvendo tanto a radiação solar como a radiação da própria Terra. A atmosfera aquecida se irradia. Assim como a superfície da Terra, emite radiação infravermelha na faixa de ondas longas invisíveis a olho nu. Uma parte significativa (cerca de 70%) da radiação atmosférica atinge a superfície terrestre, que a absorve quase completamente (95-99%). Esta radiação é chamada de “contra-radiação”, uma vez que é dirigida à própria radiação da superfície terrestre. A principal substância da atmosfera que absorve a radiação terrestre e envia contra-radiação é o vapor d'água. Além do vapor d'água, a atmosfera contém dióxido de carbono (CO 2) e outros gases que absorvem energia na faixa de comprimento de onda de 7 a 15 mícrons, ou seja, onde a energia da radiação terrestre está próxima do máximo. Mudanças relativamente pequenas na concentração de CO 2na atmosfera pode afetar a temperatura da superfície terrestre. Por analogia com os processos que ocorrem em estufas, quando a radiação que penetra através de uma película protetora aquece o solo, cuja radiação é retardada pelo filme, proporcionando aquecimento adicional, esse processo de interação da superfície terrestre com a atmosfera é denominado “estufa efeito." O efeito estufa permite-nos manter uma temperatura na superfície da Terra na qual é possível o surgimento e o desenvolvimento da vida. Se não houvesse efeito estufa, a temperatura média da superfície globo seria significativamente menor do que é agora.

A influência de fatores externos na temperatura global do ar é estudada por meio de simulações. A maior parte dos trabalhos nesta área sugere que, ao longo dos últimos 50 anos, a taxa e a extensão estimadas do aquecimento devido ao aumento das emissões de gases com efeito de estufa são bastante comparáveis ou superiores à taxa e à extensão do aquecimento observado. Mudanças na concentração de gases de efeito estufa e aerossóis na atmosfera, mudanças na radiação solar e nas propriedades da superfície terrestre alteram o balanço energético do sistema climático. Estas mudanças são expressas pelo termo forçamento radiativo, que é usado para comparar os efeitos de aquecimento ou arrefecimento no clima global devido a uma série de factores humanos e naturais.

No território da Rússia, no inverno, a radiação solar total atinge seus valores mais elevados no sul do Extremo Oriente, no sul da Transbaikalia e na Ciscaucásia. Em janeiro, o extremo sul de Primorye recebe mais de 200 mJ/m 2, outras áreas listadas - mais de 150 mJ/km 2. Ao norte, a radiação total diminui rapidamente devido à posição mais baixa do Sol e ao encurtamento do dia. Para 60° N já está diminuindo 3-4 vezes. Ao norte do Círculo Polar Ártico, começa a noite polar, que dura a 70° de latitude N. são 53 dias. O balanço de radiação no inverno em todo o país é negativo.

Nessas condições, ocorre um forte resfriamento da superfície e a formação do máximo asiático com seu centro no norte da Mongólia, sudeste de Altai, Tuva e sul da região do Baikal. A pressão no centro do anticiclone excede 1.040 hPa (mbar). Do Alto Asiático estendem-se dois contrafortes: para nordeste, onde se forma o centro secundário de Oymyakon com pressão superior a 1030 hPa, e para oeste, para ligação com o Alto dos Açores, o eixo Voeikov. Ela alcança através Pequenas colinas do Cazaquistão para Uralsk - Saratov - Kharkov - Chisinau e mais adiante até a costa sul da França. Nas regiões ocidentais da Rússia dentro do eixo Voeikov, a pressão cai para 1.021 hPa, mas permanece mais alta do que nos territórios localizados ao norte e ao sul do eixo.

O eixo Voeikov desempenha um papel importante como divisor de águas climático. Ao sul (na Rússia, é o sul da Planície do Leste Europeu e da Ciscaucásia), sopram ventos de leste e nordeste, transportando ar continental seco e frio latitudes temperadas da alta asiática. Os ventos de sudoeste e oeste sopram ao norte do eixo Voeikov. O papel do transporte ocidental na parte norte da planície da Europa Oriental e no noroeste Sibéria Ocidentalé intensificado pelo mínimo islandês, cujo vale atinge o Mar de Kara (na área do Fiorde de Varanger a pressão é de 1.007,5 hPa). O transporte ocidental traz frequentemente ar atlântico relativamente quente e húmido para estas áreas. No resto da Sibéria predominam os ventos com componente sul, transportando o ar continental do Alto Asiático. Na Fig. A Figura 3 mostra que no território do Nordeste, em condições de relevo da bacia e radiação solar mínima, forma-se no inverno o ar continental do Ártico, muito frio e seco. Do contraforte nordeste de alta pressão, ele corre em direção ao Ártico e Oceanos Pacíficos

Arroz. 3. temperatura média ar em janeiro

O Baixo Aleuta se forma na costa leste de Kamchatka no inverno. Nas Ilhas Comandantes, na parte sudeste de Kamchatka, na parte norte do arco das ilhas Curilas, a pressão está abaixo de 1.003 hPa, e em uma parte significativa da costa de Kamchatka a pressão está abaixo de 1.006 hPa. Aqui, no extremo leste da Rússia, a área de baixa pressão está localizada nas imediações do contraforte nordeste, de modo que um gradiente de alta pressão é formado (especialmente perto costa norte Mar de Okhotsk); o ar frio continental das latitudes temperadas (no sul) e o ar ártico (no norte) são transportados para os mares. Os ventos predominantes são das direções norte e noroeste. A frente do Ártico é estabelecida sobre as águas de Barents no inverno e Mares de Kara, e no Extremo Oriente - acima Mar de Okhotsk. A frente polar está passando neste momento ao sul do território Rússia. Somente na costa do Mar Negro, no Cáucaso, a influência dos ciclones do ramo mediterrâneo da frente polar, cujos caminhos mudam da Ásia Ocidental para Mar Negro devido à menor pressão sobre suas extensões. A distribuição da precipitação está associada às zonas frontais.

Com o início do período quente, o papel do fator radiação na formação do clima aumenta acentuadamente. Ele define regime de temperatura quase em todo o país. A radiação total atinge os seus valores mais elevados no verão nos desertos do Cáspio e na costa do Mar Negro no Cáucaso - em julho 700 mJ/m2. Ao norte, a quantidade de radiação solar diminui pouco, devido ao aumento da duração do dia, portanto, no norte de Taimyr é de 550 mJ/m2 em julho, ou seja, 80% da radiação vem do sul do país. No verão, em todo o país, o balanço de radiação e as temperaturas médias mensais são positivos. A temperatura média de julho é a mais alta ilhas do norte Franz Josef Land e Severnaya Zemlya estão perto de zero, na costa de Taimyr - um pouco mais de + 2°C, em outras áreas costeiras da Sibéria + 4...+ 6°C, e nas margens do Mar de Barents + 8...+ 9° COM. Ao mover-se para sul, a temperatura aumenta rapidamente para +12...+13°C. Ao sul o aumento da temperatura é mais gradual. A temperatura média de julho atinge seu valor máximo de + 25°C nos desertos da região do Cáspio e da Ciscaucásia Oriental.

No verão, a terra aquece e a pressão acima dela diminui. Sobre Transbaikalia, sul de Yakutia e região média de Amur, a pressão é inferior a 1.006 hPa, e sobre o sul de Dauria até 1.003 hPa. Em direção aos oceanos, a pressão aumenta, atingindo 1.012 hPa sobre as águas do norte dos mares da Sibéria Oriental e de Chukchi, sobre Mar de Barents E Costa oeste Terra nova. As massas de ar penetram profundamente no continente. O ar do Ártico é frio e seco, especialmente nas regiões orientais do Ártico. Movendo-se para o sul, aquece rapidamente e se afasta do estado de saturação. O máximo havaiano (Pacífico Norte) move-se para o norte no verão, aproximando-se das fronteiras do Extremo Oriente da Rússia, resultando nas monções de verão. O continente recebe ar marinho do Pacífico de latitudes temperadas e, às vezes, ar tropical. Em conexão com o movimento do Alto Azov para o norte, seu contraforte penetra na planície do Leste Europeu. Ao norte e ao leste, a pressão diminui. No verão, o transporte para oeste se intensifica. Do Atlântico, o ar marinho de latitudes temperadas entra no território russo.

Todos massas de ar, chegando ao território da Rússia no verão, transformam-se no ar continental das latitudes temperadas. Uma frente ártica aparece nos mares do norte, a leste de Taimyr, nas regiões costeiras da Sibéria. O ramo mongol da frente polar passa sobre as montanhas do sul da Sibéria e sobre regiões centrais Na planície do Leste Europeu e em Primorye, surge uma frente intramassa entre o ar marinho e continental ligeiramente transformado de latitudes temperadas

2.2 Impacto da radiação solar no desenvolvimento de plantas e animais

Na parte anterior deste trabalho de curso, foi estabelecida a relação entre a radiação solar incidente e a superfície da Terra. Graças a esta relação, a radiação solar tem uma influência ativa em uma variedade de processos na Terra, incluindo a sua biosfera. DENTRO E. Vernadsky, falando sobre os fatores que influenciam o desenvolvimento da biosfera, destacou, entre outros, a radiação solar. Assim, enfatizou que sem os corpos cósmicos, em particular sem o Sol, a vida na Terra não poderia existir. Os organismos vivos transformam radiação solar em energia terrestre (térmica, elétrica, química, mecânica) em uma escala que determina a existência da biosfera. Ao processar a energia solar, a matéria viva transforma todo o nosso planeta. Nesse sentido, podemos supor que a origem, formação e funcionamento da biosfera é resultado da ação, entre outras coisas, da radiação solar

Parte da energia radiante do Sol que entra na Terra é transmitida por oscilações eletromagnéticas com comprimento de onda de 300...4000 nm. Para as plantas, a área de radiação fisiológica é de maior importância, tendo impacto significativo nos processos de fotossíntese, crescimento e desenvolvimento. Da radiação fisiológica que chega às plantas, cerca de 80% é absorvida por elas, 10% é refletida e 10% é transmitida. Para a fotossíntese e outros processos fisiológicos, as plantas utilizam até 6% da radiação absorvida, o restante vai para a transferência de calor e transpiração. A composição espectral da luz influencia muito a natureza do crescimento e desenvolvimento das plantas. Os pigmentos vegetais absorvem radiação na faixa de 320 a 760 nm. Os principais máximos de absorção estão no azul-violeta e no vermelho, e os mínimos estão na região amarelo-verde do espectro. Os raios ultravioleta são amplamente absorvidos pelas moléculas de proteínas, o que pode causar sérios danos às mesmas. Dois cromóforos mais importantes que absorvem os raios ultravioleta são os fitohormônios endógenos. Graças a eles, os raios ultravioleta afetam os processos de crescimento e desenvolvimento - observa-se crescimento desproporcional de órgãos, desequilíbrio no crescimento de raízes e brotos e formação de plantas de hábito compacto (alpino). Parte da radiação ultravioleta e azul com comprimento de onda não superior a 510 nm é absorvida pelo pigmento criptocromo pouco estudado. A luz azul é absorvida pelos carotenóides e pela clorofila, a vermelha pela clorofila, a vermelha e vermelha extrema pelo fitocromo. A radiação com comprimento de onda maior não é mais absorvida por pigmentos especiais, mas por toda a superfície da planta, resultando no aumento de sua temperatura. Isso pode ser observado na semeadura: as camadas superiores das folhas capturam e refletem predominantemente a luz da parte visível de ondas curtas do espectro; principalmente a radiação de ondas longas penetra nas folhas inferiores, o que, no contexto da atividade fotossintética enfraquecida, ativa significativamente sua respiração. Sob a influência dessa radiação, os caules são esticados, como resultado do alongamento dos entrenós, forma-se um tecido frouxo com células grandes, que é facilmente danificado pela radiação ultravioleta, que muitas vezes ocorre no plantio de mudas espessadas e crescidas.

A energia radiante, causando mudanças no curso dos processos fisiológicos, é, em última análise, um fator poderoso na formação das plantas. A duração da iluminação determina e muitas vezes altera a aparência da planta. Assim, em um dia curto (8-10 horas), as plantas de dias longos formam um grande número de folhas ou brotos ramificados, muitas espécies (alface, rudbeckia, rabanete, etc.) formam uma roseta de folhas, seus caules são encurtados. Nas mesmas condições, as plantas de dias curtos ficam atrofiadas, o número de folhas é pequeno, as inflorescências (por exemplo, a panícula de milho, arroz) são pequenas e o número de sementes formadas também é insignificante. Com um aumento no fotoperíodo (mais de 14-16 horas), o desenvolvimento é atrasado e o crescimento pode aumentar significativamente, como resultado do qual até mesmo fenômenos de gigantismo são frequentemente observados como uma abundância de folhas em um caule longo, o aparecimento de muitos brotos axilares, ramificação da espiga, flores duplas, espigas múltiplas, aumentam o número e tamanho das flores e sementes em cada inflorescência. A duração do dia afeta a mudança na proporção entre os órgãos acima do solo e subterrâneos e também regula a formação de espessamentos do caule, tubérculos, raízes e bulbos em plantas como rabanete, cebola, cenoura, batata e dálias. Por exemplo, rabanetes e batatas, com desenvolvimento atrasado em um dia curto, enviam assimilantes para raízes ou tubérculos. Como resultado da seleção, foram selecionadas variedades que eram capazes de formar raízes em um dia longo (por exemplo, em rabanetes) ou após a floração de tubérculos em batatas. A duração do dia afeta a diferenciação dos sexos: no cânhamo, nos dias longos, metade das plantas são masculinas, metade são femininas, e nos dias curtos, quando o desenvolvimento é mais rápido, metade das plantas são bissexuais e metade são femininas . Um dia curto acelera a formação de flores femininas em pepinos e melões, bem como de espigas de milho. A combinação de diferentes durações e fluxos de dia com diferentes composições espectrais de radiação (ou com diferentes proporções de energia, por exemplo, raios vermelhos e azuis na radiação de lâmpadas de luz branca) influencia ainda mais as mudanças morfogenéticas.

No escuro ou com baixa intensidade de radiação, geralmente é observado estiolamento das plantas (alongamento e afinamento do caule e das folhas, aumento do estiramento dos pecíolos, etc.) principalmente devido ao estiramento das células em comprimento - um processo biologicamente destinado a trazer órgãos à luz, como é o caso, por exemplo, de um caule formado no solo durante a germinação de uma semente. A luz inibe o alongamento e, quanto mais fortemente, maior é a sua intensidade. Na mesma duração do dia, dependendo da composição espectral da luz e de sua intensidade, a altura da planta e sua forma mudam: em baixa intensidade, formam-se as plantas mais compactas e de baixo crescimento, embora com grande número de folhas. sob a ação dos raios laranja-avermelhados, e em alta intensidade - sob a influência dos raios azul-violeta.

Quando algumas espécies vegetais foram iluminadas apenas com luz vermelha, observou-se a formação de folhas com formato mais simples e lâmina alongada, com menor número de lóbulos (por exemplo, em rabanetes, tomates, etc.). Várias plantas aquáticas, que se caracterizam pelo fenômeno da heterofilia (folhas de diferentes formatos), formam apenas folhas simples em forma de fita quando expostas à luz vermelha ou verde; entretanto, na luz azul ou branca, desenvolvem-se folhas normais e mais complexas. Em geral, todas as plantas requerem a presença de raios azul-violeta na radiação, sem os quais, de uma forma ou de outra, mais cedo ou mais tarde se observam crescimento anormal, desenvolvimento, anomalias de diferenciação, etc. de 300-800 mmk é um poderoso fator regulador que influencia mudanças nos processos formativos

A presença nas plantas e seus órgãos de uma série de sistemas fotorreceptores, diferindo nos espectros de absorção e determinando assim os espectros de ação dos processos e sua interação quando irradiados com luz branca, cria a base para uma extraordinária diversidade de propriedades e características das plantas - características , cuja expressão quantitativa e qualitativa depende de diversas influências. Assim, uma grande variedade de processos na vida vegetal são regulados pela energia radiante, cuja fonte em condições naturais é a radiação emitida pelo Sol.

A influência da radiação solar nos animais é muito importante e diversificada. A radiação solar tem um poderoso efeito biológico, estimula processos fisiológicos no corpo, altera o metabolismo e o tônus geral do corpo. O efeito biológico dos raios no corpo depende do comprimento de onda - quanto mais curtas as ondas, mais forte é o seu efeito biológico. Os raios ultravioleta têm o efeito mais poderoso. Eles estimulam o metabolismo de proteínas, gorduras, carboidratos e minerais. Foi observado seu efeito nas funções hematopoiéticas e nos processos imunológicos, o que leva a um aumento nas defesas do organismo. Sob a influência dos raios UV, a vitamina D é formada a partir da pró-vitamina 7-desidrocolesterol na pele dos animais. 3regulando o metabolismo fósforo-cálcio e protegendo os jovens do raquitismo e os adultos da osteomalácia.

O efeito bactericida do UFL é de grande importância, resultando na desinfecção do ar, do solo e da água. A reação mais característica do corpo humano à exposição aos raios UV é o desenvolvimento de pigmentação (bronzeamento). Uma overdose de radiação ultravioleta pode causar queimaduras e irritação na pele, dores de cabeça e aumento da temperatura corporal.

Os raios infravermelhos têm um efeito térmico. A fim de melhorar a condição fisiológica, o crescimento, o desenvolvimento e a segurança dos animais jovens, bem como criar condições ideais de temperatura e umidade nas instalações durante os períodos de outono e inverno-primavera do ano, o aquecimento local com lâmpadas infravermelhas é amplamente utilizado. Os raios infravermelhos aumentam a temperatura do ar, aquecem a pele e os tecidos profundos, promovem o fluxo sanguíneo para os vasos sanguíneos periféricos, criando assim uma barreira térmica que impede o resfriamento do corpo. Os raios infravermelhos melhoram a termorregulação e promovem o endurecimento do corpo de animais jovens de fazenda

A luz visível fornece orientação dos animais no espaço e aumenta a atividade motora ao ativar o tônus neuromuscular. A luz visível irrita o nervo óptico, estimula o sistema nervoso e as glândulas endócrinas e através delas afeta todo o corpo. Sob a influência da luz nos animais, a secreção das gônadas aumenta e a função sexual é estimulada. A falta de luz em animais em crescimento pode causar alterações qualitativas irreversíveis nas gônadas e, em animais adultos, reduz a atividade sexual, a fertilidade ou causa infertilidade temporária. Por exemplo, em marrãs e varrascos criados em condições de pouca luz, o peso dos ovários e testículos é 20-24% menor do que em animais análogos mantidos em condições normais de luz.

Manter os varrascos reprodutores sob iluminação de 100-150 lux e horas de luz do dia de 9 a 10 horas tem um efeito positivo na potência e na qualidade do esperma. A atividade dos ovários e a manifestação do cio sexual nas vacas também dependem em grande parte do fator luz. O ideal para eles é a iluminação de 16 horas. Observações práticas mostram que as vacas mantidas nas fileiras externas dos estábulos, perto das janelas, entram no cio mais rapidamente e são fertilizadas do que as vacas nas fileiras centrais dos estábulos, onde a iluminação é 5 a 10 vezes menor.

A iluminação interna é de particular importância para as aves. A utilização de um regime de luz diferenciado, dependendo da idade e período de postura, permite uma produção uniforme de ovos durante todo o ano. A redução da intensidade da iluminação reduz a atividade locomotora dos animais, o que leva a um uso mais eficiente da energia alimentar e ao aumento do ganho de peso médio diário, sendo por isso recomendado manter os animais de engorda em ambientes escuros. Porém, ao mesmo tempo, uma grande proporção de gordura se acumula na carne e a proporção de proteínas diminui. No escuro, a resistência dos ossos longos dos animais diminui. Iluminação excessivamente brilhante leva ao aumento da agressividade e do canibalismo

Tendo em conta a influência diversa da radiação solar, os animais devem ser colocados em salas suficientemente iluminadas, com exercício regular, e no verão mantidos em pastagens ou em acampamentos de verão. Assim, sob a influência da luz solar, aumentam o tônus geral do corpo, sua resistência às infecções e a resistência natural e a produtividade dos animais.

Conclusão

Por muitos milênios, as pessoas perceberam apenas a parte visível da radiação ondulatória do Sol. Mais tarde foi descoberto que o Sol emite não apenas luz visível, mas também luz invisível a olho nu, bem como partículas carregadas. Verificou-se que a radiação solar é capaz de transformar a atmosfera terrestre e interagir com sua superfície.

Para resumir isso trabalho do curso que a radiação solar afeta fortemente a Terra apenas durante o dia, é claro - quando o Sol está acima do horizonte. Além disso, a radiação solar é muito forte perto dos pólos, durante os dias polares, quando o Sol está acima do horizonte mesmo à meia-noite. É mostrado que a quantidade de radiação recebida por um corpo celeste depende da distância entre o planeta e a estrela - quando a distância dobra, a quantidade de radiação que vem da estrela para o planeta diminui quatro vezes (proporcional ao quadrado da distância entre o planeta e a estrela). Assim, mesmo pequenas mudanças na distância entre o planeta e a estrela (dependendo da excentricidade da órbita) levam a uma mudança significativa na quantidade de radiação que entra no planeta.

O balanço de radiação, por exemplo, nas ilhas mais ao norte da Rússia é negativo; no continente varia de 400 mJ/m2 no extremo norte de Taimyr a 2.000 mJ/m 2no extremo sul do Extremo Oriente, no curso inferior do Volga e na Ciscaucásia Oriental. Valor máximo (2100 mJ/m 2) o balanço de radiação atinge a Ciscaucásia Ocidental. O balanço de radiação determina a quantidade de calor que é gasta em diversos processos que ocorrem na natureza. Consequentemente, perto da periferia continental norte da Rússia, cinco vezes menos calor é gasto em processos naturais, e principalmente na formação do clima, do que perto da periferia sul.

No entanto, a quantidade de radiação solar que entra depende muito mais fortemente das mudanças das estações - atualmente a quantidade total de radiação solar que entra na Terra permanece praticamente inalterada, mas nas latitudes de 65° norte (a latitude das cidades do norte da Rússia e Canadá) no verão, a quantidade de radiação solar recebida é mais de 25% maior do que no inverno. Isso ocorre porque a Terra está inclinada em um ângulo de 23,3 graus em relação ao Sol. As mudanças no inverno e no verão são compensadas mutuamente, mas, no entanto, à medida que a latitude do local de observação aumenta, a diferença entre o inverno e o verão torna-se cada vez maior, de modo que no equador não há diferença entre o inverno e o verão. Além do Círculo Polar Ártico, a radiação solar é muito elevada no verão e muito baixa no inverno. Isso molda o clima na Terra. Além disso, mudanças periódicas na excentricidade da órbita da Terra podem levar ao surgimento de várias eras geológicas: por exemplo, a Idade do Gelo. Os fatores que influenciam os processos biogeoquímicos e o clima da Terra são determinados por sua localização espacial em relação ao Sol (a inclinação do eixo da Terra em relação ao plano da órbita da Terra), a distância da Terra ao Sol, as condições para a passagem dos raios solares e principalmente pelos processos que ocorrem no Sol, que geralmente são chamados de atividade solar. A base das conexões solar-terrestres é a influência da atividade solar na instabilidade dos processos técnicos que ocorrem na Terra, em sua atmosfera e no espaço próximo à Terra.

Como resultado do trabalho realizado, foram identificadas as principais conclusões:

A radiação solar direta que atinge a Terra e a radiação solar difusa refletida na superfície da Terra são as principais fontes de energia do planeta.

A radiação solar, que fornece calor e luz à Terra, é de extrema importância na génese do clima, representando a principal causa de quase todos os fenómenos e processos meteorológicos que ocorrem na superfície terrestre e na atmosfera.

A radiação solar é uma das fatores importantes atividade vital de plantas e animais, o que determina em grande parte sua produtividade.

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Fontes de calor. A energia térmica é de importância decisiva na vida da atmosfera. A principal fonte dessa energia é o Sol. Quanto à radiação térmica da Lua, dos planetas e das estrelas, é tão insignificante para a Terra que praticamente não pode ser levada em consideração. Significativamente mais energia térmica é fornecida pelo calor interno da Terra. De acordo com os cálculos dos geofísicos, o fluxo constante de calor do interior da Terra aumenta a temperatura da superfície terrestre em 0°.1. Mas esse influxo de calor ainda é tão pequeno que também não há necessidade de levá-lo em consideração. Assim, apenas o Sol pode ser considerado a única fonte de energia térmica na superfície da Terra.

Radiação solar. O sol, que tem uma temperatura fotosférica (superfície radiante) de cerca de 6.000°, irradia energia para o espaço em todas as direções. Parte dessa energia, na forma de um enorme feixe de raios solares paralelos, atinge a Terra. A energia solar que atinge a superfície da Terra na forma de raios diretos do Sol é chamada radiação solar direta. Mas nem toda a radiação solar dirigida à Terra atinge a superfície terrestre, uma vez que os raios solares, passando por uma espessa camada da atmosfera, são parcialmente absorvidos por ela, parcialmente espalhados por moléculas e partículas de ar em suspensão, e alguns são refletidos pelas nuvens. A parte da energia solar que é dissipada na atmosfera é chamada radiação espalhada. A radiação solar dispersa viaja através da atmosfera e atinge a superfície da Terra. Percebemos esse tipo de radiação como luz do dia uniforme, quando o Sol está completamente coberto por nuvens ou simplesmente desapareceu no horizonte.

A radiação solar direta e difusa, tendo atingido a superfície da Terra, não é completamente absorvida por ela. Parte da radiação solar é refletida da superfície terrestre de volta para a atmosfera e ali se encontra na forma de um fluxo de raios, o chamado radiação solar refletida.

A composição da radiação solar é muito complexa, o que está associado a Temperatura alta superfície radiante do Sol. Convencionalmente, de acordo com o comprimento de onda, o espectro da radiação solar é dividido em três partes: ultravioleta (η<0,4<μ видимую глазом (η de 0,4μ a 0,76μ) e a parte infravermelha (η >0,76μ). Além da temperatura da fotosfera solar, a composição da radiação solar na superfície terrestre também é influenciada pela absorção e dispersão de parte dos raios solares à medida que passam pela camada de ar da Terra. A este respeito, a composição da radiação solar no limite superior da atmosfera e na superfície da Terra será diferente. Com base em cálculos teóricos e observações, constatou-se que na fronteira da atmosfera a radiação ultravioleta representa 5%, os raios visíveis - 52% e os infravermelhos - 43%. Na superfície da Terra (a uma altitude solar de 40°), os raios ultravioleta representam apenas 1%, os raios visíveis representam 40% e os raios infravermelhos representam 59%.

Intensidade da radiação solar. A intensidade da radiação solar direta é entendida como a quantidade de calor em calorias recebida por minuto. da energia radiante da superfície do Sol em 1 cm2, localizado perpendicularmente aos raios solares.

Para medir a intensidade da radiação solar direta, são utilizados instrumentos especiais - actinômetros e pireliômetros; A quantidade de radiação espalhada é determinada por um piranômetro. O registro automático da duração da radiação solar é realizado por actinógrafos e heliógrafos. A intensidade espectral da radiação solar é determinada por um espectrobológrafo.

Na fronteira da atmosfera, onde os efeitos de absorção e dispersão da camada de ar da Terra são excluídos, a intensidade da radiação solar direta é de aproximadamente 2 fezes por 1 cm2 superfícies em 1 min. Essa quantidade é chamada constante solar. Intensidade de radiação solar em 2 fezes por 1 cm2 em 1 minuto. fornece uma quantidade tão grande de calor durante o ano que seria suficiente para derreter uma camada de gelo 35 eu grosso se tal camada cobrisse toda a superfície da Terra.

Numerosas medições da intensidade da radiação solar dão motivos para acreditar que a quantidade de energia solar que chega ao limite superior da atmosfera da Terra sofre flutuações de vários por cento. As oscilações são periódicas e não periódicas, aparentemente associadas a processos que ocorrem no próprio Sol.

Além disso, alguma mudança na intensidade da radiação solar ocorre durante o ano devido ao fato de a Terra, em sua rotação anual, se mover não em um círculo, mas em uma elipse, em um dos focos onde o Sol está localizado . Nesse sentido, a distância da Terra ao Sol muda e, consequentemente, a intensidade da radiação solar oscila. A maior intensidade é observada por volta de 3 de janeiro, quando a Terra está mais próxima do Sol, e a menor por volta de 5 de julho, quando a Terra está em sua distância máxima do Sol.

Por esta razão, as flutuações na intensidade da radiação solar são muito pequenas e só podem ter interesse teórico. (A quantidade de energia na distância máxima está relacionada com a quantidade de energia na distância mínima como 100:107, ou seja, a diferença é completamente insignificante.)

Condições de irradiação da superfície do globo. A forma esférica da Terra por si só leva ao fato de que a energia radiante do Sol está distribuída de forma muito desigual na superfície da Terra. Assim, nos dias do equinócio de primavera e outono (21 de março e 23 de setembro), somente no equador ao meio-dia o ângulo de incidência dos raios será de 90° (Fig. 30), e à medida que se aproxima dos pólos será diminuir de 90 para 0°. Por isso,

se no equador a quantidade de radiação recebida for considerada 1, então no paralelo 60 será expressa como 0,5 e no pólo será igual a 0.

O globo, além disso, tem um movimento diário e anual, e o eixo da Terra está inclinado em relação ao plano orbital em 66°,5. Devido a esta inclinação, forma-se um ângulo de 23°30 entre o plano equatorial e o plano orbital. Esta circunstância leva ao fato de que os ângulos de incidência dos raios solares para as mesmas latitudes variarão dentro de 47° (23,5 + 23,5 ).

Dependendo da época do ano, muda não só o ângulo de incidência dos raios, mas também a duração da iluminação. Se nos países tropicais a duração do dia e da noite é aproximadamente a mesma em todas as épocas do ano, nos países polares, pelo contrário, é muito diferente. Assim, por exemplo, a 70° N. c. no verão o Sol não se põe durante 65 dias a 80° N. sh.- 134, e no pólo -186. Por causa disso, a radiação no Pólo Norte no dia do solstício de verão (22 de junho) é 36% maior do que no equador. Quanto a todo o semestre de verão do ano, a quantidade total de calor e luz recebida pelo pólo é apenas 17% menor do que no equador. Assim, no verão nos países polares, a duração da iluminação compensa em grande parte a falta de radiação que é consequência do pequeno ângulo de incidência dos raios. Na metade do ano de inverno, o quadro é completamente diferente: a quantidade de radiação no mesmo Pólo Norte será igual a 0. Como resultado, ao longo do ano, a quantidade média de radiação no pólo é 2,4 menor do que no equador. De tudo o que foi dito, conclui-se que a quantidade de energia solar que a Terra recebe por meio da radiação é determinada pelo ângulo de incidência dos raios e pela duração da irradiação.

Na ausência de uma atmosfera em diferentes latitudes, a superfície da Terra receberia a seguinte quantidade de calor por dia, expressa em calorias por 1 cm2(ver tabela na página 92).

A distribuição da radiação sobre a superfície terrestre dada na tabela é geralmente chamada clima solar. Repetimos que temos tal distribuição de radiação apenas no limite superior da atmosfera.

Enfraquecimento da radiação solar na atmosfera. Até agora falamos sobre as condições de distribuição do calor solar pela superfície terrestre, sem levar em conta a atmosfera. Enquanto isso, a atmosfera neste caso é de grande importância. A radiação solar, ao passar pela atmosfera, sofre dispersão e, além disso, absorção. Ambos os processos juntos atenuam a radiação solar de forma significativa.

Os raios solares, ao passarem pela atmosfera, experimentam primeiro a dispersão (difusão). A dispersão é criada pelo fato de que os raios de luz, refratados e refletidos das moléculas de ar e partículas de corpos sólidos e líquidos no ar, desviam-se do caminho reto Para realmente "dissipar".

A dispersão atenua bastante a radiação solar. Com o aumento da quantidade de vapor d'água e principalmente de partículas de poeira, a dispersão aumenta e a radiação é enfraquecida. Nas grandes cidades e áreas desérticas, onde o teor de poeira no ar é maior, a dispersão enfraquece a intensidade da radiação em 30-45%. Graças à dispersão, obtém-se a luz do dia que ilumina os objetos, mesmo que os raios solares não incidam diretamente sobre eles. A dispersão também determina a cor do céu.

Detenhamo-nos agora na capacidade da atmosfera de absorver a energia radiante do Sol. Os principais gases que constituem a atmosfera absorvem relativamente pouca energia radiante. As impurezas (vapor d’água, ozônio, dióxido de carbono e poeira), ao contrário, apresentam alta capacidade de absorção.

Na troposfera, a impureza mais significativa é o vapor d'água. Eles absorvem especialmente fortemente o infravermelho (comprimento de onda longo), ou seja, raios predominantemente térmicos. E quanto mais vapor de água na atmosfera, naturalmente mais e. absorção. A quantidade de vapor d'água na atmosfera está sujeita a grandes mudanças. Em condições naturais varia de 0,01 a 4% (em volume).

O ozônio tem uma capacidade de absorção muito alta. Uma mistura significativa de ozônio, como já mencionado, está localizada nas camadas inferiores da estratosfera (acima da tropopausa). O ozônio absorve quase completamente os raios ultravioleta (ondas curtas).

O dióxido de carbono também tem alta capacidade de absorção. Absorve principalmente raios de ondas longas, ou seja, predominantemente raios térmicos.

A poeira no ar também absorve alguma radiação solar. Quando aquecido pelos raios solares, pode aumentar significativamente a temperatura do ar.

Da quantidade total de energia solar que chega à Terra, a atmosfera absorve apenas cerca de 15%.

A atenuação da radiação solar por espalhamento e absorção pela atmosfera é muito diferente para diferentes latitudes da Terra. Essa diferença depende principalmente do ângulo de incidência dos raios. Na posição zenital do Sol, os raios, caindo verticalmente, cruzam a atmosfera ao longo do caminho mais curto. À medida que o ângulo de incidência diminui, o caminho dos raios aumenta e a atenuação da radiação solar torna-se mais significativa. Este último é claramente visível no desenho (Fig. 31) e na tabela anexa (na tabela, o caminho do raio solar na posição zenital do Sol é considerado um só).

Dependendo do ângulo de incidência dos raios, não só muda o número de raios, mas também sua qualidade. Durante o período em que o Sol está no zênite (acima da cabeça), os raios ultravioleta representam 4%,

visível - 44% e infravermelho - 52%. Quando o Sol está posicionado próximo ao horizonte, não há nenhum raio ultravioleta, visível 28% e infravermelho 72%.

A complexidade da influência da atmosfera na radiação solar é ainda agravada pelo facto da sua capacidade de transmissão variar muito consoante a época do ano e as condições meteorológicas. Portanto, se o céu permanecesse sem nuvens o tempo todo, então o curso anual do influxo de radiação solar em diferentes latitudes poderia ser expresso graficamente da seguinte forma (Fig. 32): O desenho mostra claramente que com um céu sem nuvens em Moscou em maio, Em junho e julho, o calor seria recebido mais pela radiação solar do que no equador. Da mesma forma, na segunda quinzena de Maio, Junho e na primeira quinzena de Julho, seria recebido mais calor no Pólo Norte do que no equador e em Moscovo. Repetimos que este seria o caso de um céu sem nuvens. Mas, na realidade, isso não funciona, porque a nebulosidade enfraquece significativamente a radiação solar. Vamos dar um exemplo mostrado no gráfico (Fig. 33). O gráfico mostra quanta radiação solar não atinge a superfície da Terra: uma parte significativa dela é atrasada pela atmosfera e pelas nuvens.

No entanto, deve-se dizer que o calor absorvido pelas nuvens vai em parte para aquecer a atmosfera e em parte atinge indiretamente a superfície da Terra.

Variações diárias e anuais na intensidade solarradiação luminosa. A intensidade da radiação solar direta na superfície da Terra depende da altura do Sol acima do horizonte e do estado da atmosfera (seu conteúdo de poeira). Se. Se a transparência da atmosfera fosse constante ao longo do dia, então a intensidade máxima da radiação solar seria observada ao meio-dia e a mínima ao nascer e pôr do sol. Neste caso, o gráfico da intensidade diária da radiação solar seria simétrico em relação a meio dia.

O conteúdo de poeira, vapor de água e outras impurezas na atmosfera muda constantemente. A este respeito, a transparência das mudanças de ar e a simetria do gráfico de intensidade da radiação solar são perturbadas. Freqüentemente, especialmente no verão, ao meio-dia, quando a superfície da Terra é intensamente aquecida, surgem poderosas correntes de ar ascendentes e a quantidade de vapor d'água e poeira na atmosfera aumenta. Isto resulta numa redução significativa da radiação solar ao meio-dia; A intensidade máxima de radiação, neste caso, é observada antes do meio-dia ou da tarde. A variação anual da intensidade da radiação solar também está associada às mudanças na altura do Sol acima do horizonte ao longo do ano e ao estado de transparência da atmosfera nas diferentes estações. Nos países do hemisfério norte, a maior altura do Sol acima do horizonte ocorre no mês de junho. Mas, ao mesmo tempo, observa-se a maior poeira da atmosfera. Portanto, a intensidade máxima geralmente não ocorre no meio do verão, mas nos meses de primavera, quando o Sol nasce bem alto* acima do horizonte, e a atmosfera após o inverno permanece relativamente clara. Para ilustrar a variação anual da intensidade da radiação solar no hemisfério norte, apresentamos dados sobre os valores médios mensais da intensidade da radiação ao meio-dia em Pavlovsk.

A quantidade de calor da radiação solar. Durante o dia, a superfície da Terra recebe continuamente calor da radiação solar direta e difusa ou apenas da radiação difusa (em tempo nublado). A quantidade diária de calor é determinada com base em observações actinométricas: levando em consideração a quantidade de radiação direta e difusa recebida na superfície terrestre. Depois de determinar a quantidade de calor de cada dia, calcula-se a quantidade de calor recebida pela superfície terrestre por mês ou por ano.

A quantidade diária de calor recebida pela superfície terrestre a partir da radiação solar depende da intensidade da radiação e da duração de sua ação durante o dia. Nesse sentido, o influxo mínimo de calor ocorre no inverno e o máximo no verão. Na distribuição geográfica da radiação total ao redor do globo, seu aumento é observado com a diminuição da latitude. Esta posição é confirmada pela tabela seguinte.

O papel da radiação direta e difusa na quantidade anual de calor recebida pela superfície terrestre em diferentes latitudes do globo é diferente. Em altas latitudes, a quantidade anual de calor é dominada pela radiação espalhada. Com a diminuição da latitude, a radiação solar direta torna-se dominante. Por exemplo, na Baía de Tikhaya, a radiação solar difusa fornece 70% da quantidade anual de calor e a radiação direta apenas 30%. Em Tashkent, pelo contrário, a radiação solar direta fornece 70%, e espalhada apenas 30%.

Reflexividade da Terra. Albedo. Como já foi indicado, a superfície terrestre absorve apenas parte da energia solar que chega até ela na forma de radiação direta e difusa. A outra parte é refletida na atmosfera. A razão entre a quantidade de radiação solar refletida por uma determinada superfície e a quantidade de fluxo de energia radiante incidente nesta superfície é chamada de albedo. Albedo é expresso em porcentagem e caracteriza a refletividade de uma determinada área superficial.

O albedo depende da natureza da superfície (propriedades do solo, presença de neve, vegetação, água, etc.) e do ângulo de incidência dos raios solares na superfície terrestre. Assim, por exemplo, se os raios incidem na superfície da Terra em um ângulo de 45°, então:

A partir dos exemplos acima fica claro que a refletividade de diferentes objetos não é a mesma. É maior perto da neve e menos perto da água. No entanto, os exemplos que tomamos referem-se apenas aos casos em que a altura do Sol acima do horizonte é de 45°. À medida que este ângulo diminui, a refletividade aumenta. Assim, por exemplo, a uma altitude solar de 90°, a água reflecte apenas 2%, a 50° - 4%, a 20° - 12%, a 5° - 35-70% (dependendo do estado da superfície da água ).

Em média, com um céu sem nuvens, a superfície do globo reflete 8% da radiação solar. Além disso, 9% é refletido pela atmosfera. Assim, o globo como um todo, com céu sem nuvens, reflete 17% da energia radiante do Sol que incide sobre ele. Se o céu estiver coberto de nuvens, 78% da radiação será refletida por elas. Se tomarmos as condições naturais, com base na relação entre um céu sem nuvens e um céu coberto de nuvens, que se observa na realidade, então a refletividade da Terra como um todo é igual a 43%.

Radiação terrestre e atmosférica. A Terra, recebendo energia solar, aquece e se torna uma fonte de radiação de calor para o espaço. No entanto, os raios emitidos pela superfície terrestre são muito diferentes dos raios solares. A terra emite apenas raios infravermelhos (térmicos) invisíveis de ondas longas (λ 8-14 μ). A energia emitida pela superfície terrestre é chamada radiação terrestre. A radiação da Terra ocorre... dia e noite. Quanto maior a temperatura do corpo emissor, maior será a intensidade da radiação. A radiação terrestre é determinada nas mesmas unidades que a radiação solar, ou seja, em calorias de 1 cm2 superfícies em 1 min. As observações mostraram que a quantidade de radiação terrestre é pequena. Geralmente atinge 15-18 centésimos de caloria. Mas, agindo continuamente, pode proporcionar um efeito térmico significativo.

A radiação terrestre mais forte é obtida com céu sem nuvens e boa transparência da atmosfera. A cobertura de nuvens (especialmente nuvens baixas) reduz significativamente a radiação terrestre e muitas vezes a zera. Aqui podemos dizer que a atmosfera, juntamente com as nuvens, é um bom “cobertor” que protege a Terra do resfriamento excessivo. Partes da atmosfera, como áreas da superfície terrestre, emitem energia de acordo com sua temperatura. Essa energia é chamada radiação atmosférica. A intensidade da radiação atmosférica depende da temperatura da parte radiante da atmosfera, bem como da quantidade de vapor d'água e dióxido de carbono contidos no ar. A radiação atmosférica pertence ao grupo de ondas longas. Espalha-se na atmosfera em todas as direções; uma certa quantidade atinge a superfície da Terra e é por ela absorvida, a outra parte vai para o espaço interplanetário.

SOBRE a chegada e o consumo de energia solar na Terra. A superfície terrestre, por um lado, recebe energia solar na forma de radiação direta e difusa e, por outro lado, perde parte dessa energia na forma de radiação terrestre. Como resultado da chegada e do consumo de energia solar obtém-se algum resultado, em alguns casos esse resultado pode ser positivo, em outros negativo, vamos dar exemplos de ambos.

8 de janeiro. O dia está sem nuvens. Em 1 cm2 superfície da Terra recebida em 20 dias fezes radiação solar direta e 12 fezes radiação espalhada; no total, isso dá 32 cal. Durante o mesmo tempo, devido à radiação 1 cm? superfície da Terra perdida 202 cal. Como resultado, na linguagem contábil, o balanço patrimonial apresenta uma perda de 170 fezes(balanço negativo).

6 de julho. O céu está quase sem nuvens. 630 recebidos de radiação solar direta fezes, da radiação espalhada 46 cal. No total, portanto, a superfície da Terra recebeu 1 cm2 676 cal. 173 perdidos por radiação terrestre cal. O balanço mostra um lucro de 503 fezes(o saldo é positivo).

A partir dos exemplos dados, entre outras coisas, fica completamente claro por que as latitudes temperadas são frias no inverno e quentes no verão.

Utilização da radiação solar para fins técnicos e domésticos. A radiação solar é uma fonte natural inesgotável de energia. A quantidade de energia solar na Terra pode ser avaliada por este exemplo: se, por exemplo, usarmos o calor da radiação solar que atinge apenas 1/10 da área da URSS, então podemos obter energia igual ao trabalho de 30 mil usinas hidrelétricas do Dnieper.

As pessoas há muito procuram usar a energia gratuita da radiação solar para suas necessidades. Até o momento, foram criadas diversas usinas solares que operam com radiação solar e são amplamente utilizadas na indústria e para atender às necessidades domésticas da população. Nas regiões do sul da URSS, aquecedores solares de água, caldeiras, usinas de dessalinização de água salgada, secadores solares (para secar frutas), cozinhas, balneários, estufas e dispositivos para fins medicinais operam com base no uso generalizado da radiação solar em indústria e serviços públicos. A radiação solar é amplamente utilizada em resorts para tratar e melhorar a saúde das pessoas.

A radiação solar é toda a energia do Sol que chega à Terra.

A parte da radiação solar que atinge a superfície da Terra sem obstáculos é chamada de radiação direta. A quantidade máxima possível de radiação direta é recebida por uma unidade de área localizada perpendicularmente aos raios solares. Se os raios do sol passam pelas nuvens e pelo vapor d'água, isso é radiação espalhada.

A quantidade de radiação solar depende de:

1) ângulo de incidência da luz solar

2) duração do dia

3) nebulosidade.

Cerca de 23% da radiação solar direta é absorvida na atmosfera. Além disso, esta absorção é seletiva: diferentes gases absorvem radiação em diferentes partes do espectro e em graus variados.

Os desertos situados ao longo das linhas dos trópicos recebem a maior quantidade de radiação solar. O sol nasce alto ali e o clima fica sem nuvens quase o ano todo.

Acima do equador há muito vapor d'água na atmosfera, que forma nuvens densas. Vapor e nuvens absorvem a maior parte da radiação solar.

As regiões polares recebem menos radiação, onde os raios solares quase deslizam pela superfície da Terra.

A superfície subjacente reflete a radiação de diferentes maneiras. Superfícies escuras e irregulares refletem pouca radiação, enquanto superfícies claras e lisas refletem bem.

O mar durante uma tempestade reflete menos radiação do que o mar em estado calmo.

Albedo (lat. albus - branco) - a capacidade de uma superfície refletir radiação.

Distribuição geográfica da radiação total

A distribuição das quantidades anuais e mensais de radiação solar total em todo o globo é zonal: as isolinhas do fluxo de radiação nos mapas não coincidem com os círculos latitudinais. Esses desvios são explicados pelo fato de a distribuição da radiação ao redor do globo ser influenciada pela transparência da atmosfera e pela nebulosidade.

As quantidades anuais de radiação total são especialmente elevadas em desertos subtropicais parcialmente nublados. Mas nas áreas de floresta equatorial, com alta nebulosidade, elas são reduzidas. Em direção às latitudes mais altas de ambos os hemisférios, as quantidades anuais de radiação total diminuem. Mas então eles crescem novamente - pouco no Hemisfério Norte, mas muito significativamente na Antártida nublada e com neve. Nos oceanos, a quantidade de radiação é menor do que na terra.

Para a superfície terrestre não existe equilíbrio radiativo na recepção e liberação de radiação, mas existe equilíbrio térmico: o influxo de calor para a superfície terrestre, tanto por radiação quanto por não radiação, é igual à sua liberação nas mesmas maneiras .