ดวงอาทิตย์มีกัมมันตภาพรังสีในช่วงเวลาใดของปี? รังสีแสงอาทิตย์ พื้นดิน และบรรยากาศ

มีความยาวต่างกัน ดังนั้นบางส่วนจึงถูกนำเสนอในรูปแบบของแสงบางส่วน - ในรูปแบบของการนำความร้อนและอื่น ๆ เป็นกลุ่มรังสีทั้งหมดที่ตามนุษย์มองไม่เห็น (คลื่นวิทยุ, อัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์)

คลื่นวิทยุระยะสั้นและแสงที่มองเห็นเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศโลกได้ดีที่สุด และรังสีเอกซ์จะถูกดูดซับโดยซองอากาศ ที่ขอบเขต ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์จะคงที่และมีค่าเท่ากับ 1.35 kW/m2

ดวงอาทิตย์เป็นเพียงความร้อนเดียวในโลก การแผ่รังสีแบบกระจายและแบบตรงเป็นรังสีดวงอาทิตย์ประเภทหลัก รังสีที่ผ่านชั้นบรรยากาศที่มีอยู่จะทำให้พวกมันร้อนขึ้นเล็กน้อย การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ส่องถึงพื้นผิวโลกซึ่งไม่กระจัดกระจายหรือถูกดูดซับไว้ในเปลือกอากาศ เรียกว่ารังสีโดยตรง ความเข้มของการแผ่รังสีในดินแดนนี้ขึ้นอยู่กับภูมิประเทศ: การไหลไปทางขั้วโลกจากเส้นศูนย์สูตรของโลก การไหลลดลง ความเข้มลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีเมฆมากขึ้น และความโปร่งใสในชั้นบรรยากาศลดลง

เนื่องจากอากาศประกอบด้วยอนุภาคฝุ่นขนาดเล็ก หยดน้ำ อนุภาคเกลือ ผลึก รังสีแต่ละดวงที่มาจากดาวฤกษ์เมื่อเผชิญกับอุปสรรคเหล่านี้กระจัดกระจาย รังสีดวงอาทิตย์นี้เรียกว่ากระจัดกระจาย ประมาณ 25% ของฟลักซ์รวมของรังสีที่ถูกดูดกลืนจะกลายเป็นมัน ในวันที่ไม่มีเมฆ รังสีกระจายคือ 0.07 kW/m2 ในสภาพอากาศมีเมฆมากและมีเมฆมาก - 0.5 kW/m2 เมื่อระดับความสูงครีษมายันลดลง ความขุ่นมัวที่เพิ่มขึ้น และความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศลดลง สัดส่วนของการแผ่รังสีนี้จะเพิ่มขึ้น การศึกษาพบว่าที่ละติจูดต่ำ สัดส่วนของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจะต่ำกว่าที่ละติจูดปานกลางและสูงอย่างมีนัยสำคัญ แสงธรรมชาติโดยรอบในวันที่มีเมฆมากนั้นได้มาจากรังสีเหล่านี้ทั้งหมด

รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดประกอบด้วยรังสีแบบกระจายและแบบตรงที่มาถึงโลก ปริมาณของมันขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ รวมถึงความยาวของวัน ความโปร่งใสของมุมตกกระทบของรังสี และความขุ่นมัวในบรรยากาศ ดังนั้นใน ละติจูดเขตร้อนตัวชี้วัดประจำปีของการแผ่รังสีทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 200 kcal/cm2 ในเขตขั้วโลก - ประมาณ 50 kcal/cm2

รังสีดวงอาทิตย์จำนวนเล็กน้อยถูกดูดซับโดยสิ่งสกปรกและโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศ ในกรณีนี้ รังสีที่ตกลงบนพื้นโลกจะถูกดูดซับบางส่วนจากพื้นผิวดาวเคราะห์ และสะท้อนกลับบางส่วนกลับไปสู่ชั้นบรรยากาศ

มีปริมาณหนึ่งที่แสดงลักษณะของอัตราส่วนของรังสีที่สะท้อนกลับต่อเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก - อัลเบโด้ ตัวบ่งชี้นี้แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ ควรสังเกตว่าค่าอัลเบโด้ครอบคลุมช่วงที่ค่อนข้างกว้างและขึ้นอยู่กับอาณาเขต ดังนั้นสำหรับที่ราบกว้างใหญ่และป่าไม้ตัวเลขนี้จะอยู่ที่ประมาณ 13% และบนหิมะปกคลุมใหม่จะเพิ่มขึ้นเป็น 90% มีการพึ่งพาอัลเบโด้ของผิวน้ำอย่างมีนัยสำคัญกับมุมตกกระทบของรังสี ด้วยการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและ ระดับความสูงเมื่อดวงอาทิตย์ยืนอยู่ ค่าของตัวบ่งชี้นี้จะอยู่ที่ประมาณ 3-4% ที่ยืนอยู่ต่ำ - เกือบ 100% สำหรับการแผ่รังสีที่กระจัดกระจาย อัลเบโด้จะมีค่าประมาณ 8-10% ในกรณีนี้แทบไม่ต้องพึ่งพาความสูงของครีษมายันเลย

ดังที่คุณทราบ แสงของดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ซึ่งมีผลกระทบโดยตรงต่อร่างกายมนุษย์ สภาวะความร้อน กระบวนการเผาผลาญ กิจกรรมการทำงานของระบบและอวัยวะต่างๆ เป็นต้น

ความเข้มของรังสีอัลตราไวโอเลตที่ไปถึงพื้นผิวยังขึ้นอยู่กับความสูงของครีษมายันด้วย เมื่อระดับความสูงของดวงอาทิตย์น้อยกว่า 25% รังสียูวีซึ่งเป็นสารที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพมากที่สุดจะไม่มาถึงโลก

การบรรยายครั้งที่ 2

รังสีแสงอาทิตย์

วางแผน:

1. ความสำคัญของรังสีดวงอาทิตย์ต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก

2. ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์

3. องค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์

4. การดูดซับและการกระจายตัวของรังสี

5.PAR (การแผ่รังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสง)

6. ความสมดุลของรังสี

1. แหล่งพลังงานหลักบนโลกสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด (พืช สัตว์ และมนุษย์) คือพลังงานของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นลูกบอลก๊าซที่มีรัศมี 695,300 กม. รัศมีของดวงอาทิตย์มากกว่ารัศมีของโลก 109 เท่า (เส้นศูนย์สูตร 6378.2 กม. ขั้ว 6356.8 กม.) ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยไฮโดรเจน (64%) และฮีเลียม (32%) เป็นหลัก ส่วนที่เหลือคิดเป็นเพียง 4% ของมวลเท่านั้น

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการดำรงอยู่ของชีวมณฑลและเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ก่อให้เกิดสภาพภูมิอากาศ เนื่องจากพลังงานของดวงอาทิตย์ มวลอากาศในบรรยากาศจึงเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงความคงที่ขององค์ประกอบก๊าซในบรรยากาศ ภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ น้ำจำนวนมหาศาลจะระเหยออกจากพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำ ดิน และพืช ไอน้ำที่ถูกลมพัดพาจากมหาสมุทรและทะเลไปยังทวีปต่างๆ ถือเป็นแหล่งกำเนิดฝนหลักสำหรับแผ่นดิน

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นเงื่อนไขที่ขาดไม่ได้สำหรับการดำรงอยู่ของพืชสีเขียว ซึ่งแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นสารอินทรีย์พลังงานสูงโดยผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

การเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชเป็นกระบวนการดูดซึมและแปรรูปพลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้นการผลิตทางการเกษตรจึงเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ไปถึงพื้นผิวโลกเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียเขียนว่า “ให้อากาศบริสุทธิ์ แสงแดด และแม่น้ำแก่พ่อครัวที่เก่งที่สุดเท่าที่เขาต้องการ” น้ำสะอาดขอให้เขาเตรียมน้ำตาล แป้ง ไขมัน และธัญพืชจากทั้งหมดนี้ แล้วเขาจะคิดว่าคุณกำลังหัวเราะเยาะเขา แต่สิ่งที่ดูเหมือนอัศจรรย์อย่างยิ่งต่อบุคคลนั้นเกิดขึ้นอย่างไร้ขีดจำกัดบนใบไม้สีเขียวของพืชภายใต้อิทธิพลของพลังงานของดวงอาทิตย์” คาดว่าประมาณ 1 ตร.ว. ใบไม้หนึ่งเมตรผลิตน้ำตาลได้หนึ่งกรัมต่อชั่วโมง เนื่องจากความจริงที่ว่าโลกถูกล้อมรอบด้วยเปลือกชั้นบรรยากาศที่ต่อเนื่องกันรังสีของดวงอาทิตย์ก่อนที่จะถึงพื้นผิวโลกจะทะลุผ่านความหนาทั้งหมดของชั้นบรรยากาศซึ่งสะท้อนบางส่วนและกระจัดกระจายบางส่วนนั่นคือการเปลี่ยนแปลง ปริมาณและคุณภาพของแสงแดดที่มาถึงพื้นผิวโลก สิ่งมีชีวิตมีปฏิกิริยาไวต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มของการส่องสว่างที่เกิดจากรังสีดวงอาทิตย์ เนื่องจากปฏิกิริยาที่แตกต่างกันต่อความเข้มของแสง พืชพรรณทุกรูปแบบจึงถูกแบ่งออกเป็นประเภทที่ชอบแสงและทนต่อร่มเงา การส่องสว่างไม่เพียงพอในพืชผล เช่น การแยกเนื้อเยื่อฟางของพืชธัญพืชได้ไม่ดี ส่งผลให้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อลดลง ซึ่งมักนำไปสู่การกักเก็บพืชผล ในพืชข้าวโพดที่มีความหนาแน่นสูง เนื่องจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ต่ำ การก่อตัวของซังบนพืชจึงอ่อนแอลง

รังสีแสงอาทิตย์ส่งผลกระทบ องค์ประกอบทางเคมีผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร. ตัวอย่างเช่น ปริมาณน้ำตาลในหัวบีทและผลไม้ ปริมาณโปรตีนในเมล็ดข้าวสาลีขึ้นอยู่กับจำนวนวันที่มีแดดโดยตรง ปริมาณน้ำมันในเมล็ดทานตะวันและเมล็ดแฟลกซ์จะเพิ่มขึ้นตามการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้น

การส่องสว่างของส่วนเหนือพื้นดินของพืชส่งผลต่อการดูดซึมสารอาหารทางรากอย่างมีนัยสำคัญ ในสภาพแสงน้อย การถ่ายโอนการดูดซึมไปยังรากจะช้าลง และเป็นผลให้ยับยั้งกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่เกิดขึ้นในเซลล์พืช

การส่องสว่างยังส่งผลต่อลักษณะที่ปรากฏ การแพร่กระจาย และการพัฒนาของโรคพืชด้วย ระยะการติดเชื้อประกอบด้วยสองระยะซึ่งมีการตอบสนองต่อปัจจัยแสงที่แตกต่างกัน ประการแรก - การงอกของสปอร์ที่เกิดขึ้นจริงและการแทรกซึมของหลักการติดเชื้อเข้าไปในเนื้อเยื่อของวัฒนธรรมที่ได้รับผลกระทบ - ในกรณีส่วนใหญ่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการมีอยู่และความเข้มของแสง ประการที่สองหลังจากการงอกของสปอร์จะมีการเคลื่อนไหวมากที่สุดภายใต้แสงสว่างที่เพิ่มขึ้น

ผลเชิงบวกของแสงยังส่งผลต่ออัตราการพัฒนาของเชื้อโรคในพืชอาศัยด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเชื้อราที่เป็นสนิม ยิ่งแสงมากเท่าใดระยะฟักตัวของสนิมเชิงเส้นของข้าวสาลีก็จะสั้นลง สนิมสีเหลืองของข้าวบาร์เลย์ สนิมของปอและถั่ว ฯลฯ และสิ่งนี้จะเพิ่มจำนวนรุ่นของเชื้อราและเพิ่มความรุนแรงของความเสียหาย ภาวะเจริญพันธุ์เพิ่มขึ้นในเชื้อโรคนี้ภายใต้สภาพแสงจ้า

โรคบางชนิดเกิดขึ้นอย่างแข็งขันมากที่สุดเมื่อมีแสงสว่างไม่เพียงพอซึ่งทำให้พืชอ่อนแอและความต้านทานต่อโรคลดลง (เชื้อโรคเน่าหลายชนิดโดยเฉพาะพืชผัก)

ระยะเวลาแสงและพืช จังหวะของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ (การสลับส่วนของแสงและความมืดของวัน) เป็นปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่เสถียรที่สุดซึ่งเกิดขึ้นซ้ำทุกปี จากการวิจัยเป็นเวลาหลายปีนักสรีรวิทยาได้สร้างการพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงของพืชไปสู่การพัฒนาโดยกำเนิดในอัตราส่วนหนึ่งของความยาวของกลางวันและกลางคืน ในเรื่องนี้พืชผลสามารถจำแนกออกเป็นกลุ่มตามปฏิกิริยาช่วงแสง: วันสั้นๆการพัฒนาจะล่าช้าเมื่อเวลากลางวันเกิน 10 ชั่วโมง วันสั้นๆ ส่งเสริมให้ดอกไม้บาน ในขณะที่วันที่ยาวนานจะป้องกันสิ่งนี้ พืชผลดังกล่าวได้แก่ ถั่วเหลือง ข้าว ข้าวฟ่าง ข้าวฟ่าง ข้าวโพด ฯลฯ;

วันที่ยาวนานจนถึง 12-13 โมงต้องใช้แสงสว่างเป็นเวลานานเพื่อการพัฒนา การพัฒนาจะเร่งขึ้นเมื่อมีความยาวประมาณ 20 ชั่วโมง พืชเหล่านี้ ได้แก่ ข้าวไรย์ ข้าวโอ๊ต ข้าวสาลี ปอ ถั่วลันเตา ผักโขม โคลเวอร์ ฯลฯ

ความยาววันเป็นกลางการพัฒนาที่ไม่ขึ้นอยู่กับความยาวของวัน เช่น มะเขือเทศ บัควีท พืชตระกูลถั่ว รูบาร์บ

เป็นที่ยอมรับกันว่าเพื่อให้พืชเริ่มออกดอก จำเป็นต้องมีองค์ประกอบสเปกตรัมที่โดดเด่นในฟลักซ์การแผ่รังสี พืชที่มีวันสั้นจะพัฒนาเร็วขึ้นเมื่อรังสีสูงสุดตกบนรังสีสีน้ำเงินม่วง และพืชที่มีวันยาวนานจะเกิดบนรังสีสีแดง ระยะเวลาของเวลากลางวัน (ความยาววันทางดาราศาสตร์) ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีและ ละติจูดทางภูมิศาสตร์. ที่เส้นศูนย์สูตร ความยาวของวันตลอดทั้งปีคือ 12 ชั่วโมง ± 30 นาที เมื่อคุณเคลื่อนจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วหลังวสันตวิษุวัต (21.03) ความยาวของวันจะเพิ่มขึ้นไปทางเหนือและลดลงไปทางทิศใต้ หลังจากวันวสันตวิษุวัต (23 กันยายน) การกระจายความยาววันจะกลับกัน ในซีกโลกเหนือ วันที่ 22 มิถุนายนเป็นวันที่ยาวนานที่สุด ซึ่งอยู่ห่างจาก Arctic Circle ไปทางเหนือ 24 ชั่วโมง วันที่สั้นที่สุดในซีกโลกเหนือคือวันที่ 22 ธันวาคม และเลย Arctic Circle ในเดือนฤดูหนาว ดวงอาทิตย์จะไม่ขึ้น เหนือเส้นขอบฟ้าเลย ในละติจูดกลาง เช่น ในมอสโก ความยาวของวันจะแตกต่างกันไปตลอดทั้งปี ตั้งแต่ 7 ถึง 17.5 ชั่วโมง

2. ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วน ได้แก่ การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง การแผ่กระจาย และผลรวม

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงส –รังสีที่มาจากดวงอาทิตย์สู่ชั้นบรรยากาศแล้วมายังพื้นผิวโลกในรูปของลำแสงรังสีคู่ขนาน ความเข้มของมันถูกวัดเป็นแคลอรี่ต่อ cm2 ต่อนาที ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์และสถานะของบรรยากาศ (ความขุ่น ฝุ่น ไอน้ำ) ปริมาณรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงบนพื้นผิวแนวนอนของดินแดนสตาฟโรปอลต่อปีคือ 65-76 กิโลแคลอรี/ซม.2/นาที ที่ระดับน้ำทะเล ณ ตำแหน่งสูงดวงอาทิตย์ (ฤดูร้อน เที่ยงวัน) และโปร่งใสดี การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงคือ 1.5 kcal/cm2/min นี่คือส่วนความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัม เมื่อรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงไหลผ่านชั้นบรรยากาศ พลังงานจะลดลงเนื่องจากการดูดซับ (ประมาณ 15%) และการสลายพลังงาน (ประมาณ 25%) โดยก๊าซ ละอองลอย และเมฆ

การไหลของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ตกลงบนพื้นผิวแนวนอนเรียกว่าไข้แดด ส= ส บาป โฮ– องค์ประกอบแนวตั้งของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง

ส – ปริมาณความร้อนที่ได้รับจากพื้นผิวที่ตั้งฉากกับลำแสง ,

โฮ – ความสูงของดวงอาทิตย์ เช่น มุมที่เกิดจากรังสีดวงอาทิตย์ที่มีพื้นผิวแนวนอน .

ที่ขอบเขตของชั้นบรรยากาศ ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์คือดังนั้น= 1,98 กิโลแคลอรี/ซม.2/นาที – ตามข้อตกลงระหว่างประเทศปี 1958 และเรียกว่าค่าคงที่สุริยะ นี่คือลักษณะที่พื้นผิวจะมองหากบรรยากาศโปร่งใสโดยสิ้นเชิง

ข้าว. 2.1. เส้นทางของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงต่างๆ ของดวงอาทิตย์

รังสีกระจัดกระจายดี – ผลจากการกระเจิงของชั้นบรรยากาศ ส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์กลับเข้าสู่อวกาศ แต่ส่วนสำคัญกลับเข้ามายังโลกในรูปของรังสีที่กระจัดกระจาย รังสีกระจายสูงสุด + 1 kcal/cm2/min ทำเครื่องหมายว่าเมื่อใด ฟ้าโปร่งถ้ามีเมฆสูง ภายใต้ท้องฟ้าที่มีเมฆมาก สเปกตรัมของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจะคล้ายคลึงกับสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ นี่คือส่วนความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัม ความยาวคลื่น 0.17-4 ไมครอน

รังสีทั้งหมดถาม- ประกอบด้วยการแผ่รังสีแบบกระจายและแบบตรงลงสู่พื้นผิวแนวนอน ถาม= ส+ ดี.

อัตราส่วนระหว่างรังสีโดยตรงและรังสีกระจายในองค์ประกอบของรังสีทั้งหมดขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์ ความขุ่นมัวและมลภาวะในบรรยากาศ และความสูงของพื้นผิวเหนือระดับน้ำทะเล เมื่อความสูงของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น สัดส่วนของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายในท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆก็จะลดลง ยิ่งบรรยากาศโปร่งใสและดวงอาทิตย์ยิ่งสูง สัดส่วนของรังสีที่กระจัดกระจายก็จะยิ่งต่ำลง เมื่อมีเมฆหนาแน่นต่อเนื่อง การแผ่รังสีทั้งหมดจะประกอบด้วยรังสีที่กระจัดกระจายทั้งหมด ในฤดูหนาว เนื่องจากการสะท้อนของรังสีจากหิมะปกคลุมและการกระเจิงของรังสีทุติยภูมิในชั้นบรรยากาศ ส่วนแบ่งของรังสีที่กระจัดกระจายในรังสีทั้งหมดจึงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

แสงและความร้อนที่พืชได้รับจากดวงอาทิตย์เป็นผลมาจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ทั้งหมด ดังนั้นข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณรังสีที่ได้รับจากพื้นผิวต่อวัน เดือน ฤดูปลูก ปี จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกษตร

สะท้อนรังสีดวงอาทิตย์ อัลเบโด้. รังสีรวมที่ไปถึง พื้นผิวโลกซึ่งสะท้อนออกมาบางส่วน ทำให้เกิดรังสีดวงอาทิตย์สะท้อน (RK) ซึ่งส่งตรงจากพื้นผิวโลกสู่ชั้นบรรยากาศ ค่าของรังสีที่สะท้อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและสภาพของพื้นผิวสะท้อนแสง เช่น สี ความหยาบ ความชื้น ฯลฯ การสะท้อนของพื้นผิวใดๆ สามารถกำหนดลักษณะเฉพาะได้ด้วยค่าของอัลเบโด้ (Ak) ซึ่งเข้าใจว่าเป็นอัตราส่วนของ สะท้อนรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด อัลเบโด้มักจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์:

การสังเกตพบว่าอัลเบโดของพื้นผิวต่างๆ แปรผันภายในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบ (10...30%) ยกเว้นหิมะและน้ำ

อัลเบโดขึ้นอยู่กับความชื้นในดินโดยเพิ่มขึ้นซึ่งจะลดลงซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการเปลี่ยนระบอบการระบายความร้อนของเขตชลประทาน เนื่องจากอัลเบโด้ลดลงเมื่อดินได้รับความชื้น รังสีที่ดูดซับจึงเพิ่มขึ้น อัลเบโด้ของพื้นผิวต่างๆ มีการแปรผันรายวันและรายปีที่ชัดเจน เนื่องจากการขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์ ค่าอัลเบโด้ต่ำสุดจะสังเกตได้ในช่วงเที่ยงวันและตลอดทั้งปี - ในฤดูร้อน

รังสีของโลกและรังสีตอบโต้จากชั้นบรรยากาศ รังสีที่มีประสิทธิภาพพื้นผิวโลกในฐานะวัตถุทางกายภาพมีอุณหภูมิสูงกว่า เป็นศูนย์สัมบูรณ์(-273 °C) เป็นแหล่งกำเนิดรังสีที่เรียกว่ารังสีของโลก (E3) มันพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศและถูกดูดซับเกือบทั้งหมดโดยไอน้ำ หยดน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในอากาศ การแผ่รังสีของโลกขึ้นอยู่กับอุณหภูมิพื้นผิว

ชั้นบรรยากาศดูดซับรังสีดวงอาทิตย์จำนวนเล็กน้อยและพลังงานเกือบทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลก จะร้อนขึ้นและในทางกลับกันก็ปล่อยพลังงานออกมาด้วย ประมาณ 30% ของรังสีบรรยากาศออกไปสู่อวกาศ และประมาณ 70% มาถึงพื้นผิวโลก และเรียกว่ารังสีตอบโต้บรรยากาศ (Ea)

ปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากบรรยากาศจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ คาร์บอนไดออกไซด์ โอโซน และความขุ่น

พื้นผิวโลกดูดซับรังสีเคาน์เตอร์นี้เกือบทั้งหมด (90...99%) ดังนั้นจึงเป็นแหล่งความร้อนที่สำคัญสำหรับพื้นผิวโลกนอกเหนือจากการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ อิทธิพลของชั้นบรรยากาศที่มีต่อระบบการระบายความร้อนของโลกนี้เรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกหรือปรากฏการณ์เรือนกระจกเนื่องจากการเปรียบเทียบภายนอกกับผลกระทบของแก้วในเรือนกระจกและเรือนกระจก แก้วส่งรังสีดวงอาทิตย์ได้ดี ทำให้ดินและพืชร้อนขึ้น แต่ปิดกั้นการแผ่รังสีความร้อนของดินและพืชที่ให้ความร้อน

ความแตกต่างระหว่างการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกกับการแผ่รังสีทวนของชั้นบรรยากาศเรียกว่ารังสีประสิทธิผล: อีฟฟ์

อีฟ= E3-อีเอ

ในคืนที่มีอากาศแจ่มใสและมีเมฆบางส่วน การแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพจะมากกว่าในคืนที่มีเมฆมาก ดังนั้นการระบายความร้อนของพื้นผิวโลกในเวลากลางคืนจึงมากกว่า ในระหว่างวัน รังสีทั้งหมดที่ถูกดูดซับจะถูกปกคลุมไปด้วย ส่งผลให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้น ในขณะเดียวกันการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน พื้นผิวโลกในละติจูดกลางสูญเสีย 70...140 W/m2 เนื่องจากการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาณความร้อนที่ได้รับจากการดูดซับรังสีดวงอาทิตย์

3. องค์ประกอบสเปกตรัมของรังสี

ดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดรังสีจึงมีคลื่นที่ปล่อยออกมาหลากหลายรูปแบบ ฟลักซ์พลังงานการแผ่รังสีตามความยาวคลื่นจะถูกแบ่งออกเป็นตามอัตภาพ คลื่นสั้น (เอ็กซ์ < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 ไมโครเมตร) การแผ่รังสีสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ที่ขอบเขตชั้นบรรยากาศของโลกนั้นอยู่ระหว่างความยาวคลื่น 0.17 ถึง 4 ไมครอน และสเปกตรัมของรังสีบนบกและในชั้นบรรยากาศตั้งแต่ 4 ถึง 120 ไมครอน ดังนั้นด้าย รังสีแสงอาทิตย์(S, D, RK) เป็นของการแผ่รังสีคลื่นสั้น และการแผ่รังสีจากโลก (3 ปอนด์) และบรรยากาศ (Ea) เป็นของการแผ่รังสีคลื่นยาว

สเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์แบ่งได้เป็น 3 ส่วนเชิงคุณภาพ ได้แก่ รังสีอัลตราไวโอเลต (Y< 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y < 0.75 µm) และอินฟราเรด (0.76 µm) < ย < 4 ไมโครเมตร) ก่อนที่ส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมรังสีดวงอาทิตย์จะมีรังสีเอกซ์อยู่ และนอกเหนือจากส่วนอินฟราเรดแล้วยังมีการปล่อยคลื่นวิทยุของดวงอาทิตย์อยู่ ที่ขอบด้านบนของชั้นบรรยากาศ ส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมคิดเป็นประมาณ 7% ของพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ 46% สำหรับแสงที่มองเห็นได้ และ 47% สำหรับอินฟราเรด

รังสีที่ปล่อยออกมาจากโลกและชั้นบรรยากาศเรียกว่า รังสีอินฟราเรดไกล

การกระทำทางชีวภาพ ประเภทต่างๆการแผ่รังสีบนพืชจะแตกต่างกันไป รังสีอัลตราไวโอเลตชะลอกระบวนการเจริญเติบโต แต่เร่งการผ่านขั้นตอนการก่อตัวของอวัยวะสืบพันธุ์ในพืช

ความหมายของรังสีอินฟราเรดซึ่งถูกดูดซับด้วยน้ำจากใบและลำต้นของพืชอย่างแข็งขันคือผลกระทบทางความร้อนซึ่งส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช

รังสีอินฟราเรดไกลก่อให้เกิดผลกระทบทางความร้อนต่อพืชเท่านั้น อิทธิพลต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชไม่มีนัยสำคัญ

ส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ประการแรก สร้างความส่องสว่าง ประการที่สอง สิ่งที่เรียกว่ารังสีทางสรีรวิทยา (A = 0.35...0.75 ไมโครเมตร) ซึ่งถูกดูดซับโดยเม็ดสีในใบ เกือบจะเกิดขึ้นพร้อมกับบริเวณที่มองเห็นรังสีได้ (บางส่วนจับบริเวณรังสีอัลตราไวโอเลต) พลังงานมีความสำคัญด้านกฎระเบียบและพลังที่สำคัญในชีวิตของพืช ภายในส่วนหนึ่งของสเปกตรัมนี้ พื้นที่ของการแผ่รังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะมีความโดดเด่น

4. การดูดซับและการกระจายตัวของรังสีในบรรยากาศ

ผ่านไป ชั้นบรรยากาศของโลก, การแผ่รังสีแสงอาทิตย์จะลดลงเนื่องจากการดูดซับและการกระเจิงของก๊าซและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบสเปกตรัมของมันก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ด้วยความสูงของดวงอาทิตย์ที่แตกต่างกันและความสูงที่แตกต่างกันของจุดสังเกตการณ์เหนือพื้นผิวโลก ความยาวของเส้นทางที่รังสีดวงอาทิตย์เดินทางในชั้นบรรยากาศจึงไม่เท่ากัน เมื่อระดับความสูงลดลง ส่วนรังสีอัลตราไวโอเลตจะลดลงอย่างมาก ส่วนที่มองเห็นจะลดลงเล็กน้อย และส่วนอินฟราเรดจะลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

การกระจายตัวของรังสีในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่เป็นผลมาจากความผันผวนอย่างต่อเนื่อง (ความผันผวน) ของความหนาแน่นของอากาศในแต่ละจุดในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเกิดจากการก่อตัวและการทำลาย "กลุ่ม" (กลุ่ม) ของโมเลกุลก๊าซในชั้นบรรยากาศ การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ยังกระจัดกระจายไปตามอนุภาคละอองลอยอีกด้วย ความเข้มของการกระเจิงนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิง

K= เพิ่มสูตร

ความเข้มของการกระเจิงขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคที่กระเจิงต่อหน่วยปริมาตร ขนาดและธรรมชาติของอนุภาค ตลอดจนความยาวคลื่นของรังสีที่กระเจิงนั้นเอง

ยิ่งความยาวคลื่นสั้นลง รังสีก็จะยิ่งกระจัดกระจายมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น รังสีสีม่วงกระเจิงแรงกว่าสีแดงถึง 14 เท่า ซึ่งอธิบายสีฟ้าของท้องฟ้าได้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น (ดูหัวข้อ 2.2) การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ผ่านชั้นบรรยากาศกระจัดกระจายบางส่วน ในอากาศที่สะอาดและแห้ง ความเข้มของสัมประสิทธิ์การกระเจิงของโมเลกุลเป็นไปตามกฎของเรย์ลี:

เค=ค/ย4 ,

โดยที่ C คือสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลของก๊าซต่อหน่วยปริมาตร X คือความยาวของคลื่นที่กระจัดกระจาย

เนื่องจากความยาวคลื่นไกลของแสงสีแดงนั้นเกือบสองเท่าของความยาวคลื่นของแสงสีม่วง แสงแรกจึงถูกกระจายโดยโมเลกุลอากาศน้อยกว่าอันหลังถึง 14 เท่า เนื่องจากพลังงานเริ่มต้น (ก่อนการกระเจิง) ของรังสีสีม่วงจะน้อยกว่าพลังงานสีน้ำเงินและสีฟ้า พลังงานสูงสุดในแสงที่กระจัดกระจาย (รังสีดวงอาทิตย์ที่กระจัดกระจาย) จะเปลี่ยนไปเป็นรังสีสีน้ำเงิน-น้ำเงิน ซึ่งเป็นตัวกำหนดสีฟ้าของท้องฟ้า ดังนั้นรังสีที่กระเจิงจึงอุดมไปด้วยรังสีที่ทำการสังเคราะห์ด้วยแสงมากกว่ารังสีโดยตรง

ในอากาศที่มีสิ่งเจือปน (หยดน้ำขนาดเล็ก ผลึกน้ำแข็ง อนุภาคฝุ่น ฯลฯ) การกระเจิงจะเหมือนกันในทุกพื้นที่ของรังสีที่มองเห็นได้ ดังนั้น ท้องฟ้าจึงมีโทนสีขาว (มีหมอกควัน) องค์ประกอบของเมฆ (หยดและคริสตัลขนาดใหญ่) จะไม่กระจายรังสีของดวงอาทิตย์เลย แต่จะสะท้อนกลับอย่างกระจาย ส่งผลให้เมฆที่ได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ปรากฏเป็นสีขาว

5. PAR (การแผ่รังสีที่สังเคราะห์ด้วยแสง)

รังสีที่มีการสังเคราะห์แสง ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ไม่ได้ใช้สเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด แต่จะใช้เฉพาะสเปกตรัมเท่านั้น

ส่วนที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่น 0.38...0.71 µm - รังสีแอคทีฟสังเคราะห์แสง (PAR)

เป็นที่ทราบกันว่ารังสีที่ตามองเห็นซึ่งมองเห็นด้วยตามนุษย์เป็นสีขาวนั้นประกอบด้วยรังสีสีต่างๆ ได้แก่ แดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน คราม และม่วง

การดูดกลืนพลังงานรังสีแสงอาทิตย์จากใบพืชเป็นแบบเลือกสรร ใบไม้ดูดซับรังสีสีน้ำเงิน-ม่วงได้เข้มข้นที่สุด (X = 0.48...0.40 µm) และสีส้มแดง (X = 0.68 µm) น้อยกว่า - เหลือง-เขียว (A. = 0.58... 0.50 µm) และสีแดงไกล ( รังสี A. > 0.69 µm)

ที่พื้นผิวโลก พลังงานสูงสุดในสเปกตรัมของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงเมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูง จะตกในบริเวณรังสีสีเหลืองเขียว (จานสุริยะจะเป็นสีเหลือง) เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้า รังสีสีแดงไกลจะมีพลังงานสูงสุด (แผ่นสุริยะจะเป็นสีแดง) ดังนั้นพลังงานจากแสงอาทิตย์โดยตรงจึงมีส่วนช่วยในกระบวนการสังเคราะห์แสงเพียงเล็กน้อย

เนื่องจาก PAR เป็นหนึ่งใน ปัจจัยที่สำคัญที่สุดผลผลิตของพืชเกษตรข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณ PAR ที่เข้ามาโดยคำนึงถึงการกระจายไปทั่วอาณาเขตและทันเวลามีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่ง

สามารถวัดความเข้มของ Phased Array ได้ แต่ต้องใช้ตัวกรองพิเศษที่ส่งเฉพาะคลื่นในช่วง 0.38...0.71 ไมครอน อุปกรณ์ดังกล่าวมีอยู่จริง แต่ไม่ได้ใช้ในเครือข่ายของสถานีแอกติโนเมตริก แต่จะวัดความเข้มของสเปกตรัมอินทิกรัลของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ ค่า PAR สามารถคำนวณได้จากข้อมูลการมาถึงของรังสีโดยตรง การแพร่กระจาย หรือทั้งหมด โดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์ที่เสนอโดย X. G. Tooming และ:

คิวฟาร์ = 0.43 ส" +0.57 D);

มีการรวบรวมแผนที่การกระจายจำนวน Fara รายเดือนและรายปีในดินแดนของรัสเซีย

เพื่อระบุลักษณะระดับการใช้ PAR ตามพืชผล จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์การใช้งานที่มีประโยชน์ของ PAR:

KPIไกล= (จำนวนถาม/ ไฟหน้า/จำนวนถาม/ ไฟหน้า) 100%,

ที่ไหน ผลรวมถาม/ ไฟหน้า- ปริมาณ PAR ที่ใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงในช่วงฤดูปลูกพืช ผลรวมถาม/ ไฟหน้า- จำนวน PAR ที่ได้รับสำหรับพืชผลในช่วงเวลานี้

พืชผลตามค่า KPIFar เฉลี่ยแบ่งออกเป็นกลุ่ม (โดย): มักสังเกต - 0.5...1.5%; ดี - 1.5...3.0; บันทึก - 3.5...5.0; เป็นไปได้ในทางทฤษฎี - 6.0...8.0%

6. ความสมดุลของรังสีของพื้นผิวโลก

ความแตกต่างระหว่างฟลักซ์ขาเข้าและขาออกของพลังงานรังสีเรียกว่าสมดุลการแผ่รังสีของพื้นผิวโลก (B)

ส่วนที่เข้ามาของสมดุลการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกในระหว่างวันประกอบด้วยรังสีโดยตรงและรังสีกระเจิงตลอดจนรังสีในชั้นบรรยากาศ ส่วนรายจ่ายของความสมดุลคือการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกและการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์:

บี= ส / + ดี+ เอ้า-E3-ร

สมการสามารถเขียนได้ในรูปแบบอื่น: บี = ถาม- อาร์เค - อฟ.

สำหรับเวลากลางคืน สมการสมดุลรังสีมีรูปแบบดังนี้

B = Ea - E3 หรือ B = -Eeff

หากรังสีที่ไหลเข้ามากกว่ารังสีที่ไหลออก ความสมดุลของรังสีจะเป็นค่าบวกและพื้นผิวแอคทีฟ* จะร้อนขึ้น เมื่อยอดคงเหลือเป็นลบ มันจะเย็นลง ในฤดูร้อน ความสมดุลของรังสีจะเป็นค่าบวกในตอนกลางวันและเป็นลบในเวลากลางคืน การข้ามศูนย์เกิดขึ้นในตอนเช้าประมาณ 1 ชั่วโมงหลังพระอาทิตย์ขึ้น และในตอนเย็น 1...2 ชั่วโมงก่อนพระอาทิตย์ตก

ความสมดุลของการแผ่รังสีประจำปีในพื้นที่ที่มีหิมะปกคลุมอย่างมั่นคงมีค่าลบในฤดูหนาวและค่าบวกในฤดูร้อน

ความสมดุลของการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการกระจายของอุณหภูมิในดินและชั้นพื้นผิวของบรรยากาศตลอดจนกระบวนการระเหยและการละลายของหิมะ การก่อตัวของหมอกและน้ำค้างแข็ง และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ มวลอากาศ(การเปลี่ยนแปลงของพวกเขา)

ความรู้เกี่ยวกับระบบการแผ่รังสีในพื้นที่เกษตรกรรมทำให้สามารถคำนวณปริมาณรังสีที่พืชและดินดูดซับได้ ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์ โครงสร้างของพืชผล และระยะการพัฒนาของพืช ข้อมูลของระบบการปกครองยังจำเป็นสำหรับการประเมินวิธีการต่างๆ ในการควบคุมอุณหภูมิ ความชื้นในดิน การระเหย ซึ่งขึ้นอยู่กับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช การก่อตัวของพืช ปริมาณและคุณภาพ

เทคนิคทางการเกษตรที่มีประสิทธิภาพในการมีอิทธิพลต่อการแผ่รังสีและด้วยเหตุนี้การคลุมดินด้วยความร้อนของพื้นผิวที่ใช้งานอยู่ (คลุมดินด้วยพีทชิปบาง ๆ ปุ๋ยคอกที่เน่าเปื่อยขี้เลื่อย ฯลฯ ) คลุมดินด้วยฟิล์มพลาสติกและการชลประทาน . ทั้งหมดนี้เปลี่ยนแปลงความสามารถในการสะท้อนแสงและการดูดซึมของพื้นผิวที่ใช้งานอยู่

* พื้นผิวที่ใช้งาน - พื้นผิวของดิน น้ำ หรือพืชพรรณ ซึ่งดูดซับรังสีดวงอาทิตย์และบรรยากาศโดยตรง และปล่อยรังสีออกสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงควบคุมระบอบการระบายความร้อนของชั้นอากาศที่อยู่ติดกันและชั้นดิน น้ำ พืชพรรณที่อยู่ด้านล่าง

รังสีแสงอาทิตย์

รังสีแสงอาทิตย์- รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีจากร่างกายจากดวงอาทิตย์ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความเร็วแสงและทะลุผ่านชั้นบรรยากาศของโลก รังสีดวงอาทิตย์มาถึงพื้นผิวโลกในรูปของรังสีโดยตรงและแบบกระจาย
รังสีดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับกระบวนการทางกายภาพและทางภูมิศาสตร์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกและในชั้นบรรยากาศ (ดู ไข้แดด) โดยทั่วไปการแผ่รังสีดวงอาทิตย์จะวัดจากผลกระทบทางความร้อน และแสดงเป็นแคลอรี่ต่อหน่วยพื้นที่ผิวต่อหน่วยเวลา โดยรวมแล้ว โลกได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์น้อยกว่าหนึ่งสองพันล้านส่วน
ช่วงสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์นั้นกว้างมาก ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีเอกซ์ แต่ความเข้มสูงสุดจะตกอยู่ที่ส่วนที่มองเห็นได้ (สีเหลืองเขียว) ของสเปกตรัม
นอกจากนี้ยังมีส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนซึ่งส่วนใหญ่เคลื่อนที่จากดวงอาทิตย์ด้วยความเร็ว 300-1500 กม./วินาที (ลมสุริยะ) ในระหว่างเปลวสุริยะ อนุภาคพลังงานสูง (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน) ก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน กลายเป็นองค์ประกอบแสงอาทิตย์ของรังสีคอสมิก
การมีส่วนร่วมของพลังงานขององค์ประกอบร่างกายของรังสีดวงอาทิตย์ต่อความเข้มโดยรวมนั้นมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น ในการใช้งานหลายอย่าง คำว่า "รังสีดวงอาทิตย์" จึงถูกใช้ในความหมายแคบ ซึ่งหมายถึงเฉพาะส่วนที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าเท่านั้น
ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์ ช่วงเวลาของปี และความโปร่งใสของบรรยากาศ แอคติโนมิเตอร์และไพเฮลิโอมิเตอร์ใช้ในการวัดรังสีดวงอาทิตย์ ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์มักจะวัดจากผลกระทบทางความร้อน และแสดงเป็นแคลอรี่ต่อหน่วยพื้นที่ผิวต่อหน่วยเวลา
การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อโลกเฉพาะในช่วงกลางวันเท่านั้น - เมื่อดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้า นอกจากนี้ การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ยังรุนแรงมากใกล้ขั้วโลกในช่วงวันขั้วโลก ซึ่งเป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าแม้ในเวลาเที่ยงคืนก็ตาม อย่างไรก็ตาม ในฤดูหนาว ณ สถานที่เดียวกัน ดวงอาทิตย์จะไม่ขึ้นเหนือเส้นขอบฟ้าเลย จึงไม่ส่งผลกระทบต่อภูมิภาค รังสีดวงอาทิตย์ไม่ได้ถูกเมฆบัง ดังนั้นรังสีจึงยังมายังโลก (เมื่อดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าโดยตรง) การแผ่รังสีดวงอาทิตย์เป็นการรวมตัวกันของสีเหลืองสดใสของดวงอาทิตย์และความร้อน ความร้อนก็ทะลุผ่านเมฆได้เช่นกัน รังสีดวงอาทิตย์ถูกส่งมายังโลกโดยการแผ่รังสี ไม่ใช่โดยการนำความร้อน
ปริมาณรังสีที่ได้รับจากเทห์ฟากฟ้าขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์ - เมื่อระยะห่างเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ปริมาณรังสีที่ได้รับจากดาวฤกษ์ไปยังดาวเคราะห์จะลดลงสี่เท่า (สัดส่วนกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์กับ ดาว). ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์แม้เพียงเล็กน้อย (ขึ้นอยู่กับความเยื้องศูนย์ของวงโคจร) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในปริมาณรังสีที่เข้าสู่ดาวเคราะห์ ความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของโลกก็ไม่คงที่เช่นกัน - ตลอดระยะเวลานับพันปีมันจะเปลี่ยนแปลงก่อตัวเป็นวงกลมที่เกือบจะสมบูรณ์แบบเป็นระยะ ๆ บางครั้งความเยื้องศูนย์ถึง 5% (ปัจจุบันคือ 1.67%) นั่นคือที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์โลกในปัจจุบันได้รับ 1.033 การแผ่รังสีดวงอาทิตย์มากกว่าที่จุดสุดยอดและที่ความเยื้องศูนย์มากที่สุด - มากกว่า 1.1 เท่า อย่างไรก็ตาม ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามานั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลอย่างมาก - ปัจจุบันปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามายังโลกยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ แต่ที่ละติจูด 65 N (ละติจูดของเมืองทางตอนเหนือของรัสเซียและแคนาดา ) ในฤดูร้อนปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามามากกว่าในฤดูหนาวมากกว่า 25% สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโลกเอียงเป็นมุม 23.3 องศาสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงในฤดูหนาวและฤดูร้อนจะได้รับการชดเชยร่วมกัน แต่เมื่อละติจูดของสถานที่สังเกตการณ์เพิ่มขึ้น ช่องว่างระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อนก็จะใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นที่เส้นศูนย์สูตรจึงไม่มีความแตกต่างระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อน นอกเหนือจากเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลแล้ว การแผ่รังสีแสงอาทิตย์จะสูงมากในฤดูร้อนและต่ำมากในฤดูหนาว สิ่งนี้กำหนดสภาพอากาศบนโลก นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงความเยื้องศูนย์ของวงโคจรของโลกเป็นระยะๆ อาจนำไปสู่การเกิดขึ้นของยุคทางธรณีวิทยาต่างๆ ได้ เช่น

พลังงานที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์เรียกว่ารังสีดวงอาทิตย์ เมื่อมาถึงโลก รังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นความร้อน

รังสีดวงอาทิตย์เป็นเพียงแหล่งพลังงานเดียวสำหรับโลกและชั้นบรรยากาศ เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานแสงอาทิตย์แล้ว ความสำคัญของแหล่งพลังงานอื่นๆ สำหรับโลกนั้นน้อยมาก ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของโลกโดยเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นตามความลึก (ประมาณ 1 o C ทุกๆ 35 เมตร) ด้วยเหตุนี้พื้นผิวโลกจึงได้รับความร้อนจากชิ้นส่วนภายใน มีการประมาณกันว่าโดยเฉลี่ย 1 ซม. 2 ของพื้นผิวโลกจะได้รับพลังงานประมาณ 220 จูลต่อปีจากด้านในของโลก จำนวนนี้น้อยกว่าความร้อนที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ถึง 5,000 เท่า โลกได้รับความร้อนจากดวงดาวและดาวเคราะห์ แต่ก็น้อยกว่าความร้อนที่มาจากดวงอาทิตย์หลายเท่า (ประมาณ 30 ล้าน)

ปริมาณพลังงานที่ดวงอาทิตย์ส่งมายังโลกนั้นมีมหาศาล ดังนั้นพลังของการไหลของรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่พื้นที่ 10 กม. 2 คือ 7-9 กิโลวัตต์ในฤดูร้อนที่ไม่มีเมฆ (โดยคำนึงถึงบรรยากาศที่อ่อนลง) นี่เป็นมากกว่ากำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังน้ำครัสโนยาสค์ ปริมาณพลังงานรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์ใน 1 วินาที สู่พื้นที่ 15×15 กม. (นี่คือ พื้นที่น้อยลงเลนินกราด) ในเวลาประมาณเที่ยงของฤดูร้อน เกินกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าทั้งหมดของสหภาพโซเวียตที่ล่มสลาย (166 ล้านกิโลวัตต์)

รูปที่ 1 - ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งรังสี

> ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์

ในชั้นบรรยากาศ รังสีดวงอาทิตย์ที่ส่องมายังพื้นผิวโลกถูกดูดซับไว้บางส่วน และบางส่วนกระจัดกระจายและสะท้อนจากเมฆและพื้นผิวโลก การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในบรรยากาศมีสามประเภท: ตรง, กระจายและทั้งหมด

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง- การแผ่รังสีที่มายังพื้นผิวโลกโดยตรงจากดิสก์ของดวงอาทิตย์ รังสีดวงอาทิตย์แผ่กระจายจากดวงอาทิตย์ไปทุกทิศทาง แต่ระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์นั้นยิ่งใหญ่มากจนการแผ่รังสีโดยตรงตกบนพื้นผิวใด ๆ บนโลกในรูปแบบของลำแสงคู่ขนานที่เล็ดลอดออกมาราวกับมาจากอนันต์ แม้แต่ทั้งหมด โลกโดยทั่วไปแล้ว มีขนาดเล็กมากเมื่อเปรียบเทียบกับระยะห่างจากดวงอาทิตย์จนสามารถพิจารณารังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่ตกกระทบบนดวงอาทิตย์ได้ โดยไม่มีข้อผิดพลาดที่เห็นได้ชัดเจน เหมือนกับลำแสงรังสีคู่ขนาน

มีเพียงรังสีโดยตรงเท่านั้นที่ไปถึงขอบเขตด้านบนของบรรยากาศ ประมาณ 30% ของรังสีที่ตกลงบนโลกสะท้อนออกสู่อวกาศ ออกซิเจน ไนโตรเจน โอโซน คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ (เมฆ) และอนุภาคละอองลอยดูดซับรังสีโดยตรงจากแสงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศได้ 23% โอโซนดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีที่มองเห็นได้ แม้ว่าเนื้อหาในอากาศจะมีน้อยมาก แต่ก็ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตทั้งหมด (ประมาณ 3%) ดังนั้นจึงไม่มีการสังเกตเลยใกล้พื้นผิวโลกซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงยังกระจัดกระจายไปตามชั้นบรรยากาศอีกด้วย อนุภาค (หยด ผลึก หรือโมเลกุล) ของอากาศที่อยู่ในเส้นทางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะ "ดึง" พลังงานจากคลื่นที่ตกกระทบอย่างต่อเนื่องและแผ่รังสีอีกครั้งในทุกทิศทาง จนกลายเป็นตัวปล่อยพลังงาน

ประมาณ 25% ของพลังงานของฟลักซ์รวมของรังสีดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศกระจัดกระจายโดยโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศและละอองลอย และกลายเป็นรังสีดวงอาทิตย์ที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศ ดังนั้น กระจายรังสีดวงอาทิตย์- รังสีดวงอาทิตย์ที่มีการกระเจิงในชั้นบรรยากาศ การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายมายังพื้นผิวโลกไม่ใช่จากจานสุริยะ แต่มาจากทั้งห้องใต้ดินของสวรรค์ การแผ่รังสีที่กระเจิงแตกต่างจากการแผ่รังสีโดยตรงในองค์ประกอบสเปกตรัม เนื่องจากรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะกระเจิงในองศาที่ต่างกัน

เนื่องจากแหล่งกำเนิดรังสีกระเจิงปฐมภูมิคือการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์โดยตรง ฟลักซ์การกระเจิงจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยเดียวกันกับที่มีอิทธิพลต่อฟลักซ์ของการแผ่รังสีโดยตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจะเพิ่มขึ้นเมื่อความสูงของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน นอกจากนี้ยังเพิ่มขึ้นตามจำนวนอนุภาคที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นเช่น ด้วยความโปร่งใสของบรรยากาศลดลง และลดลงตามระดับความสูงเนื่องจากการลดลงของจำนวนอนุภาคที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศที่วางอยู่ ความขุ่นมัวและหิมะปกคลุมมีอิทธิพลอย่างมากต่อการแผ่รังสีซึ่งเนื่องจากการกระเจิงและการสะท้อนของรังสีโดยตรงและที่กระจัดกระจายที่ตกกระทบและการกระเจิงอีกครั้งในชั้นบรรยากาศ สามารถเพิ่มรังสีดวงอาทิตย์ที่กระเจิงได้หลายครั้ง

การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายช่วยเสริมการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงอย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มการจัดหาพลังงานแสงอาทิตย์ลงสู่พื้นผิวโลกอย่างมีนัยสำคัญ บทบาทของมันยิ่งใหญ่เป็นพิเศษใน เวลาฤดูหนาวในละติจูดสูงและพื้นที่อื่นๆ ที่มีเมฆมาก โดยสัดส่วนการแผ่รังสีที่กระจายอาจเกินสัดส่วนการแผ่รังสีโดยตรง ตัวอย่างเช่นในปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ต่อปีส่วนแบ่งของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายใน Arkhangelsk คือ 56% ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - 51%

รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดคือผลรวมของฟลักซ์การแผ่รังสีโดยตรงและแบบกระจายที่มาถึงพื้นผิวแนวนอน ก่อนพระอาทิตย์ขึ้นและหลังพระอาทิตย์ตก รวมถึงในระหว่างวันที่มีเมฆมาก การแผ่รังสีทั้งหมดจะสมบูรณ์ และที่ระดับความสูงสุริยะต่ำ รังสีจะประกอบด้วยการกระจัดกระจายเป็นส่วนใหญ่ ภายใต้ท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆหรือมีเมฆบางส่วน เมื่อระดับความสูงของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น สัดส่วนของการแผ่รังสีโดยตรงในการแผ่รังสีทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และในเวลากลางวัน ฟลักซ์ของรังสีจะมากกว่าฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายหลายเท่า โดยเฉลี่ยแล้วความขุ่นมัวจะทำให้การแผ่รังสีทั้งหมดอ่อนลง (20-30%) อย่างไรก็ตาม ด้วยเมฆบางส่วนที่ไม่ครอบคลุมแผ่นสุริยะ ฟลักซ์ของมันอาจมากกว่าท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆ หิมะปกคลุมจะเพิ่มฟลักซ์ของรังสีทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์ของรังสีที่กระจัดกระจาย

รังสีทั้งหมดที่ตกลงบนพื้นผิวโลกส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยชั้นบนสุดของดินหรือชั้นน้ำที่หนากว่า (รังสีดูดซับ) และกลายเป็นความร้อน และสะท้อนบางส่วน (รังสีสะท้อน)

รังสีดวงอาทิตย์ทุกประเภทเข้าถึงพื้นผิวโลกได้สามวิธี - ในรูปแบบของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรง การสะท้อนกลับ และการแพร่กระจาย
การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง- เหล่านี้เป็นรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์โดยตรง ความเข้ม (ประสิทธิผล) ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า: ค่าสูงสุดสังเกตได้ในตอนเที่ยง และค่าต่ำสุดในตอนเช้าและเย็น ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี: สูงสุด - ในฤดูร้อน, ขั้นต่ำ - ในฤดูหนาว; ที่ระดับความสูงของพื้นที่เหนือระดับน้ำทะเล (ในภูเขาสูงกว่าที่ราบ) เกี่ยวกับสถานะของบรรยากาศ (มลพิษทางอากาศลดลง) สเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า (ยิ่งดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าต่ำเท่าใด รังสีอัลตราไวโอเลตก็จะน้อยลง)
สะท้อนรังสีดวงอาทิตย์- เหล่านี้คือรังสีของดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นโลกหรือผิวน้ำ โดยแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของรังสีสะท้อนต่อฟลักซ์ทั้งหมด และเรียกว่าอัลเบโด ขนาดของอัลเบโด้ขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิวที่สะท้อน เมื่อจัดระเบียบและอาบแดดจำเป็นต้องรู้และคำนึงถึงอัลเบโดของพื้นผิวที่อาบแดด บางส่วนมีลักษณะเฉพาะด้วยการสะท้อนแสงแบบเลือกสรร หิมะสะท้อนรังสีอินฟราเรดได้อย่างสมบูรณ์และรังสีอัลตราไวโอเลตในระดับที่น้อยกว่า

รังสีดวงอาทิตย์กระจัดกระจายเกิดขึ้นจากการกระเจิงของแสงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศ โมเลกุลและอนุภาคของอากาศที่แขวนลอยอยู่ในนั้น (หยดน้ำขนาดเล็ก ผลึกน้ำแข็ง ฯลฯ) ที่เรียกว่าละอองลอย สะท้อนส่วนหนึ่งของรังสี จากการสะท้อนหลายครั้ง บางส่วนยังคงมาถึงพื้นผิวโลก เหล่านี้เป็นรังสีดวงอาทิตย์ที่กระจัดกระจาย รังสีอัลตราไวโอเลต สีม่วง และสีน้ำเงินส่วนใหญ่จะกระจัดกระจาย ซึ่งเป็นตัวกำหนดสีฟ้าของท้องฟ้าในสภาพอากาศที่ชัดเจน สัดส่วนของรังสีกระจายจะสูงที่ละติจูดสูง (ณ ภาคเหนือ). ที่นั่นดวงอาทิตย์อยู่ต่ำเหนือขอบฟ้า ดังนั้นเส้นทางของรังสีไปยังพื้นผิวโลกจึงยาวกว่า บนเส้นทางที่ยาวไกล รังสีจะพบกับสิ่งกีดขวางมากขึ้นและกระจัดกระจายมากขึ้น

(http://new-med-blog.livejournal.com/204

รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด- รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและกระจายทั้งหมดมาถึงพื้นผิวโลก การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะตามความเข้ม เนื่องจากท้องฟ้าไม่มีเมฆ การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดจึงมีค่าสูงสุดประมาณเที่ยงและตลอดทั้งปี - ในฤดูร้อน

ความสมดุลของรังสี
ความสมดุลของการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกคือความแตกต่างระหว่างรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่ถูกดูดซับโดยพื้นผิวโลกกับรังสีที่มีประสิทธิผล สำหรับพื้นผิวโลก
- ส่วนที่เข้ามาจะถูกดูดซับโดยตรงและกระจายรังสีดวงอาทิตย์รวมถึงการดูดซับรังสีตอบโต้จากบรรยากาศ
- ส่วนสิ้นเปลืองประกอบด้วยการสูญเสียความร้อนเนื่องจากการแผ่รังสีของโลกเอง

ความสมดุลของรังสีอาจจะ เชิงบวก(กลางวัน ฤดูร้อน) และ เชิงลบ(ในเวลากลางคืนในฤดูหนาว); วัดเป็นกิโลวัตต์/ตร.ม./นาที
ความสมดุลของการแผ่รังสีของพื้นผิวโลกเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของความสมดุลความร้อนของพื้นผิวโลก หนึ่งในปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดสภาพอากาศ

สมดุลความร้อนของพื้นผิวโลก- ผลรวมพีชคณิตของความร้อนทุกประเภทที่ไหลเข้าและไหลออกสู่พื้นผิวดินและมหาสมุทร ธรรมชาติของสมดุลความร้อนและระดับพลังงานจะเป็นตัวกำหนดคุณลักษณะและความเข้มข้นของกระบวนการภายนอกส่วนใหญ่ ส่วนประกอบหลักของสมดุลความร้อนในมหาสมุทรคือ:
- ความสมดุลของรังสี
- การใช้ความร้อนเพื่อการระเหย
- การแลกเปลี่ยนความร้อนปั่นป่วนระหว่างพื้นผิวมหาสมุทรกับบรรยากาศ
- การแลกเปลี่ยนความร้อนปั่นป่วนในแนวตั้งของพื้นผิวมหาสมุทรกับชั้นที่อยู่ด้านล่าง และ
- การเคลื่อนตัวของมหาสมุทรแนวนอน

(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)ทัก โย่)

การวัดรังสีแสงอาทิตย์

แอคติโนมิเตอร์และไพเฮลิโอมิเตอร์ใช้ในการวัดรังสีดวงอาทิตย์ ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์มักจะวัดจากผลกระทบทางความร้อน และแสดงเป็นแคลอรี่ต่อหน่วยพื้นที่ผิวต่อหน่วยเวลา

(http://www.ecosystema.ru/07referats/slo vgeo/967.htm)

ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์วัดโดยใช้ Janiszewski pyranometer พร้อมด้วยกัลวาโนมิเตอร์หรือโพเทนชิโอมิเตอร์

เมื่อทำการวัดรังสีแสงอาทิตย์ทั้งหมด จะมีการติดตั้งไพราโนมิเตอร์โดยไม่มีม่านเงา ในขณะที่เมื่อทำการวัดรังสีที่กระเจิงจะติดตั้งพร้อมกับม่านเงา การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงคำนวณจากความแตกต่างระหว่างรังสีทั้งหมดและรังสีกระจาย

เมื่อพิจารณาความเข้มของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนรั้ว จะมีการติดตั้ง pyranometer ไว้เพื่อให้พื้นผิวที่รับรู้ของอุปกรณ์นั้นขนานกับพื้นผิวของรั้วอย่างเคร่งครัด หากไม่มีการบันทึกรังสีอัตโนมัติ ควรตรวจวัดทุกๆ 30 นาทีระหว่างพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก

รังสีที่ตกกระทบบนพื้นผิวรั้วจะไม่ถูกดูดซับจนหมด รังสีบางส่วนจะสะท้อน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับพื้นผิวและสีของรั้ว เรียกว่าอัตราส่วนของรังสีสะท้อนต่อรังสีตกกระทบซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ อัลเบโดพื้นผิวและวัดด้วยอัลเบดมิเตอร์ P.K. Kalitina พร้อมกัลวาโนมิเตอร์หรือโพเทนชิโอมิเตอร์

เพื่อความแม่นยำยิ่งขึ้น ควรสังเกตภายใต้ท้องฟ้าที่แจ่มใสและมีแสงแดดจัดที่ส่องเข้ามาที่รั้ว

(http://www. constructioncheck.ru/default.a spx?textpage=5)