กัมมันตภาพรังสีของดวงอาทิตย์ รังสีแสงอาทิตย์หรือรังสีไอออไนซ์จากดวงอาทิตย์

เช่น +79131234567

ข้อความ fb2 ePub html

นี่คืออะไร

แผ่นโกงในโทรศัพท์ของคุณเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อสอบผ่านและเตรียมตัว การทดสอบฯลฯ ด้วยบริการของเรา คุณจะได้รับโอกาสในการดาวน์โหลดเอกสารสรุปเกี่ยวกับอุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศลงในโทรศัพท์ของคุณ สูตรโกงทั้งหมดนำเสนอในรูปแบบยอดนิยม fb2, txt, ePub, html และยังมีสูตรโกงเวอร์ชัน java ในรูปแบบของแอปพลิเคชันที่สะดวกสำหรับโทรศัพท์มือถือซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้โดยเสียค่าธรรมเนียมเล็กน้อย เพียงดาวน์โหลดเอกสารสรุปเกี่ยวกับอุตุนิยมวิทยาและอุตุนิยมวิทยา - แล้วคุณจะไม่กลัวการสอบใดๆ เลย!

ชุมชน

คุณไม่พบสิ่งที่คุณกำลังมองหาใช่ไหม

หากคุณต้องการตัวเลือกเฉพาะหรืองานที่กำหนดเอง ให้ใช้

คำถามต่อไป "

เรื่องของอุตุนิยมวิทยาและภารกิจหลัก

อุตุนิยมวิทยา (จากภาษากรีกอุกกาบาต - ปรากฏการณ์และโลโก้บรรยากาศ - คำ, หลักคำสอน) วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของโลก

รังสีแสงอาทิตย์ การแพร่กระจายของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลก

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นรูปแบบของสสารที่แตกต่างจากสสาร กรณีพิเศษของการแผ่รังสีคือแสงที่มองเห็นได้ แต่รังสียังรวมถึงรังสีแกมมา รังสีเอกซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต และรังสีอินฟราเรดที่ดวงตาไม่รับรู้ด้วย

รังสีแพร่กระจายในทุกทิศทางจากแหล่งกำเนิดรังสีในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความเร็วแสงในสุญญากาศ เช่นเดียวกับคลื่นอื่นๆ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะด้วยความยาวคลื่นและความถี่ของการแกว่ง ร่างกายทั้งหมดที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น ศูนย์สัมบูรณ์,ปล่อยรังสีออกมา โลกของเราได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์ ในเวลาเดียวกัน พื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศเองก็ปล่อยรังสีความร้อนออกมา แต่อยู่ในช่วงความยาวคลื่นอื่น หากเราพิจารณาสภาวะอุณหภูมิบนโลกเป็นระยะเวลานาน เราก็สามารถยอมรับสมมติฐานที่ว่าโลกอยู่ในสมดุลทางความร้อน กล่าวคือ การที่ความร้อนจากดวงอาทิตย์มาถึงนั้นมีความสมดุลโดยการสูญเสียความร้อนออกสู่อวกาศ

องค์ประกอบสเปกตรัม รังสีแสงอาทิตย์

ในสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ ช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 0.1 ถึง 4 ไมครอนคิดเป็น 99% ของพลังงานทั้งหมดของรังสีดวงอาทิตย์ เหลือเพียง 1% สำหรับการแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นลงและยาวขึ้น จนถึงรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุ

แสงที่มองเห็นนั้นครอบครองช่วงความยาวคลื่นที่แคบ อย่างไรก็ตาม ช่วงนี้ประกอบด้วยพลังงานรังสีจากแสงอาทิตย์ครึ่งหนึ่งของทั้งหมด รังสีอินฟราเรดคิดเป็น 44% และรังสีอัลตราไวโอเลตคิดเป็น 9% ของพลังงานรังสีทั้งหมด

การกระจายพลังงานในสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ก่อนที่จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วด้วยการตรวจวัดจากดาวเทียม มันค่อนข้างใกล้เคียงกับการกระจายพลังงานที่ได้รับตามทฤษฎีในสเปกตรัมของวัตถุสีดำสนิทที่อุณหภูมิประมาณ 6,000 K

สารบางชนิดที่อยู่ในสถานะพิเศษจะปล่อยรังสีออกมาในปริมาณที่มากขึ้นและในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน

กว่านี้จะถูกกำหนดโดยอุณหภูมิของพวกเขา ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะเปล่งแสงที่มองเห็นออกมาเช่นนั้น อุณหภูมิต่ำ, ที่

สารใดมักไม่เรืองแสง การแผ่รังสีนี้ซึ่งไม่เป็นไปตามกฎของการแผ่รังสีความร้อนเรียกว่าการเรืองแสง

การเรืองแสงสามารถเกิดขึ้นได้หากก่อนหน้านี้สารดูดซับพลังงานจำนวนหนึ่งและเข้าสู่สภาวะที่เรียกว่าตื่นเต้น ซึ่งมีพลังงานมากกว่าสถานะพลังงานที่อุณหภูมิของสาร ในระหว่างการเปลี่ยนผ่านแบบย้อนกลับของสาร - จากสถานะตื่นเต้นไปเป็นสถานะปกติ - การเรืองแสงจะเกิดขึ้น การเรืองแสงอธิบายแสงออโรร่าและการเรืองแสงของท้องฟ้ายามค่ำคืน

พลังงานที่แผ่รังสีจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อนเพียงแหล่งเดียวสำหรับพื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศของโลก ความร้อนที่ไหลจากส่วนลึกของโลกสู่พื้นผิวนั้นน้อยกว่าความร้อนที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ถึง 5,000 เท่า

รังสีดวงอาทิตย์บางส่วนเป็นแสงที่มองเห็นได้ ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงเป็นแหล่งความร้อนสำหรับโลกไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแสงสว่างซึ่งมีความสำคัญต่อชีวิตบนโลกของเราด้วย

พลังงานการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นความร้อนส่วนหนึ่งในชั้นบรรยากาศ แต่ส่วนใหญ่จะอยู่ในบรรยากาศ พื้นผิวโลกโดยที่มันจะไปทำความร้อนชั้นบนของดินและน้ำและจากอากาศเหล่านั้น พื้นผิวโลกที่ร้อนจัดและบรรยากาศที่ร้อนจัดจะปล่อยรังสีอินฟราเรดที่มองไม่เห็นออกมา การปล่อยรังสีออกสู่อวกาศจะทำให้พื้นผิวโลกและชั้นบรรยากาศเย็นลง

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง

การแผ่รังสีที่มายังพื้นผิวโลกโดยตรงจากจานดวงอาทิตย์เรียกว่าการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์โดยตรง รังสีดวงอาทิตย์แผ่กระจายจากดวงอาทิตย์ไปทุกทิศทาง แต่ระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์นั้นยิ่งใหญ่มากจนการแผ่รังสีโดยตรงตกบนพื้นผิวใด ๆ บนโลกในรูปแบบของลำแสงคู่ขนานที่เล็ดลอดออกมาราวกับมาจากอนันต์ เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าหน่วยของพื้นที่ที่ตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์จะได้รับปริมาณรังสีสูงสุดที่เป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

ค่าคงที่พลังงานแสงอาทิตย์

การวัดเชิงปริมาณของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวใดพื้นผิวหนึ่งคือการแผ่รังสีหรือความหนาแน่นของฟลักซ์การแผ่รังสี กล่าวคือ ปริมาณพลังงานรังสีที่ตกกระทบต่อหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยเวลา ความสว่างของพลังงานวัดเป็น W/m2 ดังที่ทราบกันดีว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีที่ยืดออกเล็กน้อย ณ จุดโฟกัสจุดใดจุดหนึ่งที่ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ ในช่วงต้นเดือนมกราคม โลกอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด (147-106 กม.) ในช่วงต้นเดือนกรกฎาคม โลกจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุด (152-106 กม.) การฉายรังสีจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง

รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงไม่กระจายตัวและไม่ดูดซับในชั้นบรรยากาศถึงพื้นผิวโลก รังสีบางส่วนจะสะท้อนออกมา และรังสีส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยพื้นผิวโลก ส่งผลให้พื้นผิวโลกอุ่นขึ้น รังสีที่กระจัดกระจายบางส่วนยังไปถึงพื้นผิวโลกด้วย โดยบางส่วนสะท้อนออกมาและบางส่วนถูกดูดซับไว้ อีกส่วนหนึ่งของรังสีที่กระจัดกระจายขึ้นไปในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

จากการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสีในชั้นบรรยากาศ รังสีโดยตรงที่มาถึงพื้นผิวโลกแตกต่างจากรังสีที่มาถึงขอบเขตบรรยากาศ ปริมาณฟลักซ์การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ลดลง และองค์ประกอบสเปกตรัมของมันจะเปลี่ยนไป เนื่องจากรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันถูกดูดซับและกระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศในรูปแบบต่างๆ

ประมาณ 23% ของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงถูกดูดซับในชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ การดูดกลืนยังเป็นแบบเลือกสรร: ก๊าซต่างๆ จะดูดซับรังสีในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมและในระดับที่ต่างกัน

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ไปถึงขอบเขตด้านบนของบรรยากาศในรูปของการแผ่รังสีโดยตรง ประมาณ 30% ของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ตกลงบนโลกจะสะท้อนกลับออกสู่อวกาศ ส่วนที่เหลืออีก 70% เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

ประมาณ 26% ของพลังงานของฟลักซ์รวมของรังสีดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นรังสีที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศ ใกล้

2/3 ของรังสีที่กระจัดกระจายไปถึงพื้นผิวโลก

แต่นี่จะเป็นรังสีชนิดพิเศษ แตกต่างอย่างมากจากการแผ่รังสีโดยตรง ประการแรก รังสีที่กระจัดกระจายมา

สู่พื้นผิวโลกไม่ใช่จากจานสุริยะ แต่จากทั้งห้องใต้ดินแห่งสวรรค์

ประการที่สอง การแผ่รังสีที่กระเจิงแตกต่างจากการแผ่รังสีโดยตรงในองค์ประกอบสเปกตรัม เนื่องจากรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะกระเจิงในองศาที่ต่างกัน

กฎการกระเจิงจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของความยาวคลื่นของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์และขนาดของอนุภาคที่กระเจิง

โอโซนเป็นตัวดูดซับรังสีแสงอาทิตย์ได้อย่างดี มันดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีดวงอาทิตย์ที่มองเห็นได้ แม้ว่าปริมาณของมันในอากาศจะน้อยมาก แต่ก็ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตในชั้นบรรยากาศชั้นบนได้แรงมากจนตรวจไม่พบคลื่นที่สั้นกว่า 0.29 ไมครอนเลยในสเปกตรัมแสงอาทิตย์ที่พื้นผิวโลก

คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์) ดูดซับรังสีอย่างมากในช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัม แต่ปริมาณรังสีในบรรยากาศยังมีน้อย ดังนั้นการดูดกลืนรังสีโดยตรงของดวงอาทิตย์โดยทั่วไปจึงต่ำ

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงที่ส่องผ่านชั้นบรรยากาศไม่เพียงแต่ถูกดูดซับเท่านั้น แต่ยังโดยการกระเจิงด้วย และถูกลดทอนลงอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น การกระเจิงเป็นพื้นฐาน ปรากฏการณ์ทางกายภาพปฏิสัมพันธ์ของแสงกับสสาร มันสามารถเกิดขึ้นได้ทุกความยาวคลื่นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของขนาดของอนุภาคที่กระเจิงต่อความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่ตกกระทบ ในระหว่างการกระเจิง อนุภาคที่อยู่ในเส้นทางการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะ "ดึง" พลังงานออกจากคลื่นที่ตกกระทบอย่างต่อเนื่องและแผ่รังสีใหม่ในทุกทิศทาง ดังนั้นอนุภาคจึงถือได้ว่าเป็นจุดกำเนิดของพลังงานที่กระจัดกระจาย แสงแดดที่มาจากจานดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศเปลี่ยนสีเนื่องจากการกระเจิง การกระเจิงของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่ง เนื่องจากจะทำให้เกิดแสงที่กระจายตัวในเวลากลางวัน หากไม่มีชั้นบรรยากาศบนโลกก็จะมี

เป็นแสงสว่างเฉพาะในกรณีที่แสงแดดส่องโดยตรงหรือแสงแดดที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกและวัตถุที่อยู่บนโลกจะตกลงมา เนื่องจากแสงแบบกระจาย บรรยากาศทั้งหมดในระหว่างวันจึงทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสง: ในระหว่างวันยังเป็นแสงที่รังสีดวงอาทิตย์ไม่ตกโดยตรง และแม้กระทั่งเมื่อ

ดวงอาทิตย์ถูกเมฆบัง

สีฟ้าของท้องฟ้าเป็นสีของอากาศเนื่องจากการกระเจิงของแสงแดดในนั้น

ปัจจัยความขุ่น

การลดทอนของรังสีทั้งหมดโดยการดูดซับและการกระเจิงสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน: การลดทอนโดยก๊าซคงที่ (บรรยากาศในอุดมคติ) และการลดทอนโดยไอน้ำและสิ่งสกปรกจากละอองลอย ในฤดูร้อน ฝุ่นจะเพิ่มขึ้นและปริมาณไอน้ำในบรรยากาศก็เพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งช่วยลดรังสีลงได้บ้าง

รังสีรวม

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่มายังพื้นผิวโลก - ตรงและกระจาย - เรียกว่ารังสีทั้งหมด

ในสภาวะที่มีเมฆมาก จะช่วยลดปริมาณรังสีทั้งหมด ดังนั้นในฤดูร้อน การมาถึงของรังสีรวมในช่วงบ่ายจึงโดยเฉลี่ยมากกว่าในช่วงบ่าย ด้วยเหตุผลเดียวกัน ในช่วงครึ่งปีแรกจึงสูงกว่าในช่วงครึ่งปีหลัง

การสะท้อนของรังสีดวงอาทิตย์ รังสีที่ถูกดูดซับ ดินอัลเบโด้

เมื่อตกลงสู่พื้นผิวโลก รังสีทั้งหมดส่วนใหญ่จะถูกดูดซับไว้ในชั้นบางๆ ของดินหรือในชั้นน้ำที่หนากว่า และกลายเป็นความร้อน และสะท้อนบางส่วนออกไป ปริมาณการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์จากพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิวนี้ อัตราส่วนของปริมาณรังสีที่สะท้อนต่อปริมาณรังสีทั้งหมดที่ตกกระทบบนพื้นผิวที่กำหนด เรียกว่า อัลเบโดพื้นผิว อัตราส่วนนี้แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์

การแผ่รังสีจากพื้นผิวโลก

ชั้นบนของดินและน้ำ หิมะปกคลุม และพืชพรรณต่างปล่อยรังสีคลื่นยาวออกมา นี้ รังสีภาคพื้นดินมักเรียกว่ารังสีธรรมชาติของพื้นผิวโลก

ความสมดุลของการแผ่รังสีของพื้นผิวโลก

ความแตกต่างระหว่างรังสีดูดกลืนและรังสีประสิทธิผลเรียกว่าสมดุลการแผ่รังสีของพื้นผิวโลก

ในเวลากลางคืนเมื่อไม่มีรังสีทั้งหมด ความสมดุลของรังสีที่เป็นลบจะเท่ากับรังสีที่มีประสิทธิผล

รังสีที่มีประสิทธิภาพ

รังสีสวนกลับจะน้อยกว่ารังสีภาคพื้นดินเสมอ ดังนั้นพื้นผิวโลกจึงสูญเสียความร้อนเนื่องจากความแตกต่างเชิงบวกระหว่างรังสีของมันเองกับรังสีสวนกลับ ความแตกต่างระหว่างรังสีของโลกกับรังสีสวนกลับของชั้นบรรยากาศเรียกว่ารังสีประสิทธิผล การแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพคือการสูญเสียพลังงานสุทธิของรังสีซึ่งหมายถึงความร้อนจากพื้นผิวโลกในเวลากลางคืน

แน่นอนว่ารังสีที่มีประสิทธิผลก็มีอยู่ในตอนกลางวันเช่นกัน แต่ในระหว่างวัน รังสีดวงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับไว้จะถูกบังหรือชดเชยบางส่วน ดังนั้นพื้นผิวโลกในตอนกลางวันจึงอุ่นกว่าตอนกลางคืน แต่รังสีที่มีประสิทธิผลในตอนกลางวันก็มากกว่าเช่นกัน

การกระจายตัวทางภูมิศาสตร์ของรังสีทั้งหมด

การกระจายของปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดทั่วโลกในแต่ละปีและรายเดือนเป็นแบบโซน: เส้นไอโซไลน์ (เช่น เส้นที่มีค่าเท่ากัน) ของฟลักซ์การแผ่รังสีบนแผนที่ไม่ตรงกับวงกลมละติจูด ความเบี่ยงเบนเหล่านี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการกระจายตัวของรังสีทั่วโลกได้รับอิทธิพลจากความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศและความขุ่นมัว

ปริมาณรังสีรวมต่อปีจะสูงเป็นพิเศษในทะเลทรายกึ่งเขตร้อนที่มีเมฆบางส่วน แต่บริเวณป่าเส้นศูนย์สูตรที่มีความขุ่นมากจะลดลง สู่ละติจูดที่สูงขึ้นของทั้งสองซีกโลก ปริมาณประจำปีรังสีทั้งหมดลดลง แต่แล้วพวกมันก็เติบโตอีกครั้ง - เพียงเล็กน้อยในซีกโลกเหนือ แต่มีความสำคัญมากเหนือแอนตาร์กติกาที่มีเมฆมากและมีหิมะตก ในมหาสมุทรปริมาณรังสีจะต่ำกว่าบนบก

ความสมดุลของการแผ่รังสีต่อปีของพื้นผิวโลกเป็นบวกทุกที่บนโลก ยกเว้นที่ราบสูงน้ำแข็งในกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา ซึ่งหมายความว่าการไหลเข้าของรังสีที่ถูกดูดซับในแต่ละปีจะมากกว่ารังสีที่มีประสิทธิผลในเวลาเดียวกัน แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าพื้นผิวโลกจะอุ่นขึ้นทุกปี การแผ่รังสีที่ดูดซับส่วนเกินจะมีความสมดุลโดยการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวโลกสู่อากาศโดยการนำความร้อนและระหว่างการเปลี่ยนเฟสของน้ำ (ระหว่างการระเหยจากพื้นผิวโลกและการควบแน่นในชั้นบรรยากาศตามมา)

ด้วยเหตุนี้ สำหรับพื้นผิวโลกจึงไม่มีสมดุลของการแผ่รังสีในการรับและการปล่อยรังสี แต่มีสมดุลทางความร้อน นั่นคือ การที่ความร้อนไหลเข้ามาสู่พื้นผิวโลกทั้งโดยทางรังสีและทางไม่แผ่รังสี เท่ากับการปลดปล่อยความร้อนใน วิธีเดียวกัน

ความสมดุลของรังสีในมหาสมุทรนั้นมากกว่าบนบกที่ละติจูดเดียวกัน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ารังสีในมหาสมุทรถูกดูดซับโดยชั้นที่ใหญ่กว่าบนพื้นดิน และการแผ่รังสีที่มีประสิทธิผลนั้นมีไม่มากเท่ากับเนื่องจากอุณหภูมิของพื้นผิวทะเลต่ำกว่าพื้นผิวดิน การเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญจากการกระจายแบบโซนเกิดขึ้นในทะเลทราย ซึ่งความสมดุลลดลงเนื่องจากการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพสูงในอากาศแห้งและมีเมฆบางส่วน ความสมดุลก็ลดลงเช่นกันแต่ในระดับที่น้อยลงในพื้นที่ที่มี ภูมิอากาศแบบมรสุมโดยในช่วงฤดูร้อน ความขุ่นเพิ่มขึ้นและการดูดซับรังสีลดลงเมื่อเทียบกับพื้นที่อื่นในละติจูดเดียวกัน

การกระจายสมดุลทางภูมิศาสตร์ของรังสี

ดังที่ทราบกันดีว่าความสมดุลของรังสีคือความแตกต่างระหว่างรังสีทั้งหมดและรังสีที่มีประสิทธิภาพ การแผ่รังสีที่มีประสิทธิผลของพื้นผิวโลกจะกระจายไปทั่วโลกอย่างเท่าเทียมกันมากกว่าการแผ่รังสีทั้งหมด ความจริงก็คือเมื่ออุณหภูมิพื้นผิวโลกเพิ่มขึ้นเช่น เมื่อเปลี่ยนไปใช้ละติจูดที่ต่ำกว่า การแผ่รังสีของพื้นผิวโลกเองจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน การแผ่รังสีทวนของบรรยากาศก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เนื่องจากปริมาณความชื้นในอากาศที่สูงขึ้นและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของการแผ่รังสีที่มีประสิทธิผลในละติจูดจึงไม่ใหญ่เกินไป

• 
  แสงอาทิตย์ รังสี. การกระจาย แสงอาทิตย์ รังสี บน พื้นผิว โลก.
  บนสเปกตรัม แสงอาทิตย์ รังสี บนช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 0.1 ถึง 4 µm คิดเป็น 99% ของพลังงานทั้งหมด แดดจัด รังสี.


• 
  การแผ่รังสีสมดุลความร้อนสำหรับ พื้นผิว โลก: แสงอาทิตย์ รังสีมาที่ พื้นผิว โลกไม่
  ถือเป็นปัจจัยอุตุนิยมวิทยาที่สำคัญเพราะว่า มันขึ้นอยู่กับขนาดของมันเป็นอย่างมาก การกระจายจากดินและชั้นอากาศที่อยู่ติดกัน


• 
  ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดสภาพอากาศ แสงอาทิตย์ รังสีและการหมุนเวียนทั่วไป ละติจูดทางภูมิศาสตร์
  และรอบปี รังสีอุณหภูมิ ปริมาณน้ำฝน และปริมาณอื่นๆ ความแปรปรวนในแต่ละจุด โลก, เฉลี่ย การกระจายโดยทางโลก พื้นผิว
  แสงอาทิตย์ รังสี. การกระจาย แสงอาทิตย์ รังสี บน พื้นผิว โลก.
  ลมทำให้เกิดการรบกวนในน้ำ พื้นผิว, กระแสน้ำในมหาสมุทรจำนวนมาก, ธารน้ำแข็ง; มันเป็นปัจจัยสำคัญในการกัดเซาะและการบรรเทา


• 
  แสงอาทิตย์ รังสี รังสี ดวงอาทิตย์.
  แสงอาทิตย์ รังสี. การกระจาย แสงอาทิตย์ รังสี บน พื้นผิว โลก.


• 
  แสงอาทิตย์ รังสี: มันเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและกล้ามเนื้อ รังสี ดวงอาทิตย์.
  แสงอาทิตย์ รังสี. การกระจาย แสงอาทิตย์ รังสี บน พื้นผิว โลก.


• 
  แสงอาทิตย์ รังสี: มันเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและกล้ามเนื้อ รังสี ดวงอาทิตย์.
  แสงอาทิตย์ รังสี. การกระจาย แสงอาทิตย์ รังสี บน พื้นผิว โลก.


• 
  การไหลของอากาศในบรรยากาศทำให้เกิดความไม่สมดุล การกระจาย แดดจัดความร้อน บน พื้นผิว
  ความชื้นในอากาศสัมบูรณ์ปรากฏขึ้น นกบินต่ำ โลกเพราะ
  ปัจจัยภูมิอากาศหลักจะเป็น: * แสงอาทิตย์ รังสี*หมุนเวียน...

พบหน้าที่คล้ายกัน:10

การแนะนำ

แนวคิดเรื่องรังสีดวงอาทิตย์

1 ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์

2 วิธีการวัดรังสี

ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์และการกระจายตัวของมัน

การเปลี่ยนแปลงของรังสีดวงอาทิตย์

1 การดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศ

3.2 การกระจายตัวของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศ

3 ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการกระเจิงของรังสี

รังสีดวงอาทิตย์ที่พื้นผิวโลก

1 อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ที่มีต่อพืชและ สัตว์โลก

2 การใช้รังสีดวงอาทิตย์ของมนุษย์

การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของรังสีดวงอาทิตย์

บทสรุป

การแนะนำ

มีการเขียนหนังสือหลายร้อยเล่มเกี่ยวกับดวงอาทิตย์และพลังงานของมัน นักฟิสิกส์และนักเคมี นักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ นักภูมิศาสตร์และนักธรณีวิทยา นักชีววิทยาและวิศวกรเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ และนี่ก็ไม่น่าแปลกใจ เพราะดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลกของเรา ขับเคลื่อนกลไกทั้งหมดของกระบวนการอุตุนิยมวิทยาและการก่อตัวของสภาพภูมิอากาศ

พลังงานของดวงอาทิตย์ซึ่งส่วนใหญ่ปล่อยออกมาในรูปของพลังงานการแผ่รังสีนั้นยิ่งใหญ่มากจนยากที่จะจินตนาการได้ พอจะกล่าวได้ว่าพลังงานนี้มีเพียงหนึ่งในสองพันล้านเท่านั้นที่มาถึงโลก แต่อยู่ที่ประมาณ 2.5 × 1,018 แคลอรี่/นาที เมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งนี้ แหล่งพลังงานอื่น ๆ ทั้งหมดทั้งภายนอก (รังสีจากดวงจันทร์ ดวงดาว รังสีคอสมิก) และภายใน (ความร้อนภายในของโลก รังสีกัมมันตภาพรังสี ปริมาณสำรอง ถ่านหิน, น้ำมัน ฯลฯ) ถือว่าน้อยมาก

ดวงอาทิตย์ - ดาวที่อยู่ใกล้เรามากที่สุดซึ่งเป็นลูกบอลก๊าซส่องสว่างขนาดใหญ่ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 109 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกและมีปริมาตรมากกว่าปริมาตรของโลกประมาณ 1 ล้าน 300,000 เท่า ความหนาแน่นเฉลี่ยของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 0.25 ความหนาแน่นของโลกของเรา

อุณหภูมิบนพื้นผิวดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 6,000 โอ K. ที่อุณหภูมิสูง เหล็กและโลหะอื่นๆ ไม่เพียงแต่ละลาย แต่ยังกลายเป็นก๊าซร้อนอีกด้วย ดังนั้นจึงไม่มีสสารที่เป็นของแข็งหรือของเหลวบนดวงอาทิตย์ มีเพียงก๊าซร้อนเท่านั้น ดวงอาทิตย์ - นี่เป็นก้อนก๊าซร้อนขนาดใหญ่ ดังนั้นเราจึงควรพูดถึงขนาดของมันตามเงื่อนไข ซึ่งก็คือขนาดของแผ่นสุริยะที่มองเห็นได้จากโลก

ไม่สามารถสังเกตภายในดวงอาทิตย์ได้ มันเป็นหม้อต้มนิวเคลียร์ชนิดหนึ่ง ขนาดมหึมาที่อุณหภูมิสูงถึง 15 พันล้านองศา อุณหภูมิที่สูงภายในดวงอาทิตย์นั้นมีมาหลายพันล้านปีแล้ว และจะยังคงดำรงอยู่ต่อไปในระยะเวลาเท่าเดิม เกิดอะไรขึ้นภายในดวงอาทิตย์? ทำไมไฟยักษ์นี้ถึงไม่ดับ? นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ไตร่ตรองคำถามมานานแล้วว่า อุณหภูมิที่สูงมากภายในดวงอาทิตย์จะคงอยู่ได้นานนับพันล้านปีได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าภายในดวงอาทิตย์ องค์ประกอบทางเคมีไฮโดรเจนกลายเป็นองค์ประกอบทางเคมีอีกชนิดหนึ่ง นั่นคือฮีเลียม อนุภาคไฮโดรเจนรวมกันเป็นอนุภาคที่หนักกว่า และในระหว่างการรวมกันนี้พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแสงและความร้อน ซึ่งดวงอาทิตย์กระจายไปในอวกาศและมายังโลกเพื่อให้สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีชีวิต

วัตถุประสงค์: เพื่อศึกษาอิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ที่มีต่อ ซองจดหมายทางภูมิศาสตร์โลก.

งาน :) ค้นหาว่ารังสีดวงอาทิตย์คืออะไร

b) อธิบายประเภทของรังสี

c) ศึกษาว่ารังสีดวงอาทิตย์ส่งผลต่อพืชและสัตว์อย่างไร

d) ยกตัวอย่างการใช้พลังงานแสงอาทิตย์

จ) วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์บนพื้นผิวโลก

1. แนวคิดเรื่องรังสีดวงอาทิตย์

พลังงานที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์เรียกว่ารังสีดวงอาทิตย์ เมื่อมาถึงโลก รังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นความร้อน

รังสีดวงอาทิตย์เป็นเพียงแหล่งพลังงานเดียวสำหรับโลกและชั้นบรรยากาศ เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานแสงอาทิตย์แล้ว ความสำคัญของแหล่งพลังงานอื่นๆ สำหรับโลกนั้นน้อยมาก ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของโลกโดยเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นตามความลึก (ประมาณ 1.5 องศาฟาเรนไฮต์) โอ C ทุกๆ 35 เมตร) ด้วยเหตุนี้พื้นผิวโลกจึงได้รับความร้อนจากชิ้นส่วนภายใน ประมาณว่าเฉลี่ย 1 ซม 2พื้นผิวโลกได้รับพลังงานประมาณ 220 จูลต่อปีจากภายในโลก จำนวนนี้น้อยกว่าความร้อนที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ถึง 5,000 เท่า โลกได้รับความร้อนจากดวงดาวและดาวเคราะห์ แต่ก็น้อยกว่าความร้อนที่มาจากดวงอาทิตย์หลายเท่า (ประมาณ 30 ล้าน)

ปริมาณพลังงานที่ดวงอาทิตย์ส่งมายังโลกนั้นมีมหาศาล ดังนั้นพลังของฟลักซ์รังสีดวงอาทิตย์จึงเข้าสู่พื้นที่ 10 กม 2,ในฤดูร้อนที่ไม่มีเมฆ (คำนึงถึงบรรยากาศที่อ่อนตัวลง) 7 - 9 กิโลวัตต์ นี่เป็นมากกว่ากำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังน้ำครัสโนยาสค์ ปริมาณพลังงานรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์ใน 1 วินาทีถึงพื้นที่ 15 × 15 กม. (ซึ่งน้อยกว่าพื้นที่เลนินกราด) ในเวลาประมาณเที่ยงในฤดูร้อน ซึ่งเกินกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าทั้งหมดของสหภาพโซเวียตที่ล่มสลาย (166 ล้านกิโลวัตต์)

รูปที่ 1 - ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งรังสี

.1 ประเภทของรังสีดวงอาทิตย์

ในชั้นบรรยากาศ รังสีดวงอาทิตย์ที่ส่องมายังพื้นผิวโลกถูกดูดซับไว้บางส่วน และบางส่วนกระจัดกระจายและสะท้อนจากเมฆและพื้นผิวโลก การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในบรรยากาศมีสามประเภท: ตรง, กระจายและทั้งหมด

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง -รังสีที่มายังพื้นผิวโลกโดยตรงจากจานดวงอาทิตย์ รังสีดวงอาทิตย์แผ่กระจายจากดวงอาทิตย์ไปทุกทิศทาง แต่ระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์นั้นยิ่งใหญ่มากจนการแผ่รังสีโดยตรงตกบนพื้นผิวใด ๆ บนโลกในรูปแบบของลำแสงคู่ขนานที่เล็ดลอดออกมาราวกับมาจากอนันต์ แม้แต่โลกโดยรวมก็ยังเล็กมากเมื่อเปรียบเทียบกับระยะห่างจากดวงอาทิตย์จนรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่ตกกระทบนั้นถือได้ว่าเป็นลำแสงคู่ขนานโดยไม่มีข้อผิดพลาดที่เห็นได้ชัดเจน

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-รังสีดวงอาทิตย์ที่กระเจิงในชั้นบรรยากาศ การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายมายังพื้นผิวโลกไม่ใช่จากจานสุริยะ แต่มาจากทั้งห้องใต้ดินของสวรรค์ การแผ่รังสีที่กระเจิงแตกต่างจากการแผ่รังสีโดยตรงในองค์ประกอบสเปกตรัม เนื่องจากรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะกระเจิงในองศาที่ต่างกัน

เนื่องจากแหล่งกำเนิดรังสีกระเจิงปฐมภูมิคือการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์โดยตรง ฟลักซ์การกระเจิงจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยเดียวกันกับที่มีอิทธิพลต่อฟลักซ์ของการแผ่รังสีโดยตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจะเพิ่มขึ้นเมื่อความสูงของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นและในทางกลับกัน นอกจากนี้ยังเพิ่มขึ้นตามจำนวนอนุภาคที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นเช่น ด้วยความโปร่งใสของบรรยากาศลดลง และลดลงตามระดับความสูงเนื่องจากการลดลงของจำนวนอนุภาคที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศที่วางอยู่ ความขุ่นมัวและหิมะปกคลุมมีอิทธิพลอย่างมากต่อการแผ่รังสีซึ่งเนื่องจากการกระเจิงและการสะท้อนของรังสีโดยตรงและที่กระจัดกระจายที่ตกกระทบและการกระเจิงอีกครั้งในชั้นบรรยากาศ สามารถเพิ่มรังสีดวงอาทิตย์ที่กระเจิงได้หลายครั้ง

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

รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด -นี่คือผลรวมของฟลักซ์ของรังสีโดยตรงและรังสีกระจายที่มาถึงพื้นผิวแนวนอน ก่อนพระอาทิตย์ขึ้นและหลังพระอาทิตย์ตก รวมถึงในระหว่างวันที่มีเมฆมาก การแผ่รังสีทั้งหมดจะสมบูรณ์ และที่ระดับความสูงสุริยะต่ำ รังสีจะประกอบด้วยการกระจัดกระจายเป็นส่วนใหญ่ ภายใต้ท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆหรือมีเมฆบางส่วน เมื่อระดับความสูงของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น สัดส่วนของการแผ่รังสีโดยตรงในการแผ่รังสีทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และในเวลากลางวัน ฟลักซ์ของรังสีจะมากกว่าฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายหลายเท่า ความขุ่นมัวโดยเฉลี่ยจะทำให้รังสีทั้งหมดอ่อนลง (20 - อย่างไรก็ตาม 30%) เมื่อมีเมฆบางส่วนที่ไม่ปกคลุมจานสุริยะ ฟลักซ์ของมันอาจมากกว่าท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆ หิมะปกคลุมจะเพิ่มฟลักซ์ของรังสีทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์ของรังสีที่กระจัดกระจาย

รังสีทั้งหมดที่ตกลงบนพื้นผิวโลกส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยชั้นบนสุดของดินหรือชั้นน้ำที่หนากว่า (รังสีดูดซับ) และกลายเป็นความร้อน และสะท้อนบางส่วน (รังสีสะท้อน)

1.2 วิธีการวัดรังสี

สัตว์บรรยากาศรังสีดวงอาทิตย์

สำหรับการวัดรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและกระจาย ความสมดุลของรังสี และรังสีประเภทอื่นๆ มีเครื่องมือมากมายที่มีทั้งรายงานด้วยภาพและการลงทะเบียนอัตโนมัติ ให้เราจำกัดตัวเองให้คำนึงถึงหลักการทั่วไปในการก่อสร้าง

เครื่องมือสำหรับวัดการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงเรียกว่าไพร์เฮลิโอมิเตอร์และแอกติโนมิเตอร์สำหรับวัดการแผ่รังสีแบบกระจาย - pyranometers สำหรับวัดความสมดุลของรังสี - เครื่องวัดความสมดุล

ในการวัดรังสีจะใช้แผ่นโลหะสีดำซึ่งมีคุณสมบัติในการดูดซับเกือบจะเหมือนกับวัตถุสีดำสัมบูรณ์นั่นคือ ดูดซับและแปลงรังสีทั้งหมดที่ตกกระทบให้เป็นความร้อน อุปกรณ์จำนวนมากยังรวมแผ่นที่มีพื้นผิวสีขาวซึ่งสะท้อนรังสีที่ตกกระทบได้เกือบทั้งหมด

ในไพเฮลิโอมิเตอร์ชดเชยของอังสตรอม แผ่นโลหะสีดำจะถูกสัมผัสกับดวงอาทิตย์ ในขณะที่อีกแผ่นที่คล้ายกันยังคงอยู่ในเงา ความแตกต่างของอุณหภูมิเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก ความแตกต่างของอุณหภูมินี้จะถูกถ่ายโอนไปยังจุดเชื่อมต่อเทอร์โมอิลิเมนต์ที่ติดกาว (พร้อมฉนวน) เข้ากับเพลต และด้วยเหตุนี้จึงกระตุ้นกระแสเทอร์โมอิเล็กทริก กระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จะถูกส่งผ่านแผ่นมืดจนกระทั่งแผ่นได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิเดียวกับที่แผ่นแรกได้รับความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ จากนั้นกระแสเทอร์โมอิเล็กทริกจะหายไป ขึ้นอยู่กับความแรงของกระแส "ชดเชย" ที่ผ่านไป เราสามารถกำหนดปริมาณความร้อนที่ได้รับจากดวงอาทิตย์จากจานแรกโดยใช้ Joule-Lenz จากที่นี่ คุณสามารถกำหนดปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ได้ มีไพเฮลิโอมิเตอร์ประเภทอื่น

ในเทอร์โมอิเล็กทริกแอกติโนมิเตอร์ของ Savinov-Yanishevsky ส่วนรับจะเป็นดิสก์โลหะบาง ๆ สีดำ ทางแยกแปลก ๆ ของเทอร์โมไพล์จะติดกาวผ่านฉนวน ทางแยกที่เป็นเลขคู่ของเทอร์โมไพล์ยังติดกาวผ่านฉนวนกับวงแหวนทองแดงในตัวอุปกรณ์อีกด้วย ภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์จะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นซึ่งความแรงของกระแสไฟฟ้าจะกำหนดความเข้มของรังสี ในการดำเนินการนี้ คุณต้องมีปัจจัยการแปลงของอุปกรณ์ ซึ่งจะพิจารณาจากการเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ไพเฮลิโอมิเตอร์สัมบูรณ์

ในไพราโนมิเตอร์ ส่วนรับส่วนใหญ่มักจะเป็นแบตเตอรี่ขององค์ประกอบเทอร์โมอิลิเมนต์ เช่น ทำจากแมงกานินและคอนสแตนตันที่มีจุดเชื่อมต่อสีดำและสีขาว ส่วนรับของอุปกรณ์จะต้องมีตำแหน่งแนวนอนเพื่อรับรู้รังสีที่กระจัดกระจายจากทั้งห้องนิรภัยแห่งสวรรค์ มันถูกบังด้วยตะแกรงจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง และป้องกันจากการแผ่รังสีในชั้นบรรยากาศด้วยฝาแก้ว ภายใต้อิทธิพลของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายทางแยกสีดำและสีขาวจะร้อนไม่เท่ากันและกระแสเทอร์โมอิเล็กทริกจะเกิดขึ้นซึ่งความแรงของซึ่งจะเป็นตัวกำหนดมูลค่าของรังสี (ปัจจัยการแปลงของอุปกรณ์ถูกตั้งค่าไว้ล่วงหน้า) เมื่อทำการวัดรังสีทั้งหมด ไพราโนมิเตอร์จะไม่ถูกบังจากแสงแดดโดยตรง

ความสมดุลของการแผ่รังสีจะถูกกำหนดโดยเครื่องวัดสมดุลเทอร์โมอิเล็กทริก โดยที่แผ่นรับสีดำด้านหนึ่งหันขึ้นด้านบน และอีกแผ่นหนึ่ง - ลงสู่พื้นผิวโลก ความแตกต่างในการให้ความร้อนของเพลตทำให้สามารถกำหนดค่าความสมดุลของรังสีได้ ในเวลากลางคืนจะเท่ากับรังสีที่มีประสิทธิผล

เพื่อบันทึกการวัดโดยอัตโนมัติ กระแสเทอร์โมอิเล็กทริกที่สร้างขึ้นในแอกติโนมิเตอร์ ไพราโนมิเตอร์ และบาลานซ์มิเตอร์จะถูกส่งไปยังโพเทนชิโอมิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ในการบันทึก การเปลี่ยนแปลงของกระแสจะถูกบันทึกลงบนเทปกระดาษที่เคลื่อนไหว ในกรณีนี้ แอกติโนมิเตอร์จะต้องหมุนโดยอัตโนมัติเพื่อให้ส่วนที่รับติดตามดวงอาทิตย์ และไพราโนมิเตอร์จะต้องถูกบังจากการแผ่รังสีโดยตรงด้วยการป้องกันวงแหวนพิเศษเสมอ

12

ไพเฮลิโอมิเตอร์; 2 - แอกติโนมิเตอร์; 3 - ปิราโนมิเตอร์

รูปที่ 2 - เครื่องมือสำหรับวัดรังสีแสงอาทิตย์

ดังนั้นการใช้วิธีการวัดรังสีดวงอาทิตย์จึงสามารถกำหนดตัวชี้วัดได้หลายอย่างเพราะ ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ รังสีสะท้อน ปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพ ส่วนประกอบของสมดุลความร้อน เป็นต้น

2. ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์และการกระจายตัว

ความเข้มของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ก่อนที่มันจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ (โดยปกติจะกล่าวว่า: “ที่ขอบเขตด้านบนของบรรยากาศ” หรือ “ในกรณีที่ไม่มีบรรยากาศ”) เรียกว่าค่าคงที่แสงอาทิตย์ ความหมายของคำว่าคงที่ในที่นี้คือค่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสีในชั้นบรรยากาศ หมายถึงรังสีที่ยังไม่ได้รับผลกระทบจากชั้นบรรยากาศ ค่าคงที่แสงอาทิตย์จึงขึ้นอยู่กับการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์และระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์เท่านั้น

โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีที่ยืดออกเล็กน้อย ณ จุดโฟกัสจุดใดจุดหนึ่งที่ดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ เมื่อต้นเดือนมกราคม ดวงอาทิตย์จะอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด (147 ล้านกม.) และต้นเดือนกรกฎาคมจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุด (152 ล้านกม.) เนื่องจากความเข้มของรังสีเปลี่ยนแปลงในสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะทาง ค่าคงที่ของแสงอาทิตย์จึงเปลี่ยนแปลง ±3.5% ตลอดทั้งปี ที่ระยะทางเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์ ค่าคงที่แสงอาทิตย์ตามคำจำกัดความล่าสุดโดยใช้การวัดจรวดคือ 2.00 ±0.04 cal/cm 2 นาที อย่างไรก็ตาม ตามข้อตกลงระหว่างประเทศ ค่ามาตรฐานคือ 1.98 แคลอรี่/ซม 2นาที ความเข้มของรังสีแสงอาทิตย์ 2 cal ต่อ 1 ซม 2ภายใน 1 นาทีทำให้เกิดความร้อนปริมาณมากตลอดทั้งปีจนเพียงพอที่จะละลายชั้นน้ำแข็งหนา 35 เมตรได้หากชั้นดังกล่าวปกคลุมพื้นผิวโลกทั้งหมด

ค่าคงที่ของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาหรือไม่ และมีนัยสำคัญมากน้อยเพียงใด โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์และโลก กล่าวอีกนัยหนึ่ง การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาหรือไม่? ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในระหว่างการดำรงอยู่ของดวงอาทิตย์ ค่าคงตัวของดวงอาทิตย์จะต้องเปลี่ยนแปลงไป ประเด็นที่ถกเถียงกันมากขึ้นคือมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตลอดประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลกหรือไม่ ท้ายที่สุดยังไม่ทราบว่าค่าคงที่ของดวงอาทิตย์ผันผวนหรือไม่ และเท่าใดในแต่ละวันและปีต่อปี อย่างไรก็ตาม หากความผันผวนดังกล่าวเกิดขึ้น จะมีน้อยมากจนอยู่ในความแม่นยำของการกำหนดค่าคงที่ของแสงอาทิตย์

3. การเปลี่ยนแปลงของรังสีดวงอาทิตย์

เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ รังสีดวงอาทิตย์จะกระจัดกระจายบางส่วนโดยก๊าซในชั้นบรรยากาศและละอองลอยในอากาศที่เจือปนในอากาศ และกลายเป็นรังสีกระจัดกระจายรูปแบบพิเศษ บางส่วนถูกดูดซับโดยโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศและสิ่งสกปรกในอากาศและเปลี่ยนเป็นความร้อนซึ่งใช้ในการทำให้บรรยากาศร้อนขึ้น

รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงไม่กระจายตัวและไม่ดูดซับในชั้นบรรยากาศถึงพื้นผิวโลก มันถูกสะท้อนจากพื้นผิวโลกบางส่วน แต่ส่วนใหญ่จะถูกดูดซับและทำให้ร้อนขึ้น รังสีที่กระจัดกระจายบางส่วนยังไปถึงพื้นผิวโลกด้วย โดยบางส่วนสะท้อนออกมาและบางส่วนถูกดูดซับไว้ อีกส่วนหนึ่งของรังสีที่กระจัดกระจายขึ้นไปในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์

ผลจากการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสีในชั้นบรรยากาศ ทำให้รังสีโดยตรงที่ตกกระทบพื้นผิวโลกเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเปรียบเทียบกับรังสีที่อยู่ที่ขอบเขตบรรยากาศ ความเข้มของรังสีลดลง และองค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีก็เปลี่ยนไป เนื่องจากรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันถูกดูดซับและกระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศในรูปแบบต่างๆ

ผลจากการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสีในชั้นบรรยากาศ ทำให้รังสีโดยตรงที่ตกกระทบพื้นผิวโลกเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเปรียบเทียบกับรังสีที่อยู่ที่ขอบเขตบรรยากาศ ความเข้มของรังสีลดลง และองค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีก็เปลี่ยนไป เนื่องจากรังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันถูกดูดซับและกระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศในรูปแบบต่างๆ

บรรยากาศดูดซับรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงประมาณ 23% นอกจากนี้ การดูดกลืนแสงนี้ยังเป็นแบบเลือกได้: ก๊าซต่างๆ จะดูดซับรังสีในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมและในระดับที่ต่างกัน ตัวดูดซับรังสีหลักในบริเวณคลื่นสั้นของสเปกตรัมคือไนโตรเจนและโอโซนในบริเวณคลื่นยาว - ไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์

ไนโตรเจนดูดซับรังสีที่ความยาวคลื่นสั้นมากเท่านั้นในส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม พลังงานของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในส่วนนี้ของสเปกตรัมนั้นไม่มีนัยสำคัญเลย ดังนั้นการดูดซับด้วยไนโตรเจนจึงไม่มีผลกระทบใด ๆ ต่อฟลักซ์ของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ ในระดับที่มากขึ้นเล็กน้อย แต่ก็ยังน้อยมาก ออกซิเจนจะดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ในบริเวณแคบสองแห่งของส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมและในส่วนอัลตราไวโอเลต

โอโซนเป็นตัวดูดซับรังสีแสงอาทิตย์ได้ดีกว่า แม้ว่าจะมีเนื้อหาในชั้นบรรยากาศต่ำมาก แต่ก็ดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ได้อย่างสมบูรณ์โดยมีความยาวคลื่นน้อยกว่า 0.29 ไมครอน ซึ่งส่งผลให้คลื่นดังกล่าวไม่ได้ถูกสังเกตในสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ใกล้พื้นผิวโลก คลื่นอัลตราไวโอเลตโดยเฉพาะคลื่นที่สั้นที่สุดนั้นมีฤทธิ์ทางชีวภาพมากและในปริมาณที่มากเกินไปจะส่งผลที่เป็นอันตรายหรือทำลายล้างต่อสิ่งมีชีวิต ชั้นของโอโซนในชั้นบรรยากาศเป็นเกราะป้องกันชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็น "เกราะป้องกันทางชีวภาพ" ที่ปกป้องชีวิตบนโลก การดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนหนึ่งของดวงอาทิตย์ด้วยโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์อธิบายลักษณะการกระจายอุณหภูมิของสตราโตสเฟียร์ด้วยความสูงและอุณหภูมิอากาศที่ค่อนข้างสูงในชั้นนี้

นอกจากรังสีอัลตราไวโอเลตแล้ว โอโซนยังดูดซับรังสีของความยาวคลื่นบางส่วนในบริเวณที่มองเห็นและอินฟราเรดของสเปกตรัม แม้ว่าจะอ่อนกว่ามากก็ตาม โอโซนดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดถึง 3% ของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรง

ในบริเวณคลื่นยาวของสเปกตรัม ส่วนแบ่งรังสีที่ใหญ่ที่สุดจะถูกดูดซับโดยไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ยังเป็นตัวดูดซับรังสีอินฟราเรดที่แข็งแกร่ง แต่เนื่องจากมีปริมาณน้อยในบรรยากาศ ปริมาณรังสีทั้งหมดที่ดูดซับจึงมีน้อย

เมฆและละอองลอยในชั้นบรรยากาศต่างๆ ดูดซับรังสีทั้งคลื่นสั้นและคลื่นยาวจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบรรยากาศมีเมฆหนาทึบ (ในเมือง ระหว่างป่าที่รุนแรงและไฟพรุ ฯลฯ)

โดยทั่วไปการดูดซึมโดยไอน้ำและการดูดซึมละอองลอยมีสัดส่วนประมาณ 15% ส่วนที่เหลืออีก 5% จะถูกเมฆดูดซับ

ในแต่ละสถานที่ การดูดซับจะเปลี่ยนแปลงตามเวลา ขึ้นอยู่กับทั้งปริมาณสารที่ดูดซับในอากาศซึ่งส่วนใหญ่เป็นไอน้ำ เมฆ และฝุ่น และความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้า กล่าวคือ เกี่ยวกับความหนาของชั้นอากาศที่รังสีทะลุผ่านมายังโลก

.2 การกระจายตัวของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศ

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงที่ส่องผ่านชั้นบรรยากาศไม่เพียงแต่ถูกดูดซับเท่านั้น แต่ยังโดยการกระเจิงด้วย และถูกลดทอนลงอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น กระจัดกระจาย - มันเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ของแสงกับสสาร มันสามารถเกิดขึ้นได้ทุกความยาวคลื่นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของขนาดของอนุภาคที่กระเจิงต่อความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่ตกกระทบ ในระหว่างการกระเจิง อนุภาคที่อยู่ในเส้นทางการกระจายตัวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะ "ดึง" พลังงานออกจากคลื่นที่ตกกระทบอย่างต่อเนื่องและแผ่รังสีใหม่ในทุกทิศทาง ดังนั้นอนุภาคจึงถือได้ว่าเป็นจุดกำเนิดของพลังงานที่กระจัดกระจาย ดังนั้นการกระเจิงจึงเป็นการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง ซึ่งก่อนการกระเจิงจะแพร่กระจายในรูปของรังสีคู่ขนานไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งเป็นรังสีที่เคลื่อนที่ในทุกทิศทาง การกระเจิงเกิดขึ้นในอากาศในชั้นบรรยากาศที่ไม่เหมือนกันทางการมองเห็น ซึ่งมีอนุภาคเล็กๆ ที่เป็นของเหลวและของแข็งเจือปน - หยด ผลึก ละอองลอยเล็กๆ เช่น ในสภาพแวดล้อมที่ดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างกันไปในแต่ละจุด แต่อากาศที่สะอาดซึ่งปราศจากสิ่งเจือปนก็เป็นสื่อที่ไม่เหมือนกันทางแสงเช่นกันเนื่องจากในนั้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวทางความร้อนของโมเลกุลการควบแน่นและการทำให้บริสุทธิ์และความผันผวนของความหนาแน่นเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อพบกับโมเลกุลและสิ่งสกปรกในบรรยากาศ รังสีของดวงอาทิตย์จะสูญเสียทิศทางการแพร่กระจายเชิงเส้นและกระจัดกระจาย รังสีแพร่กระจายจากการกระเจิงของอนุภาคในลักษณะราวกับว่าพวกมันเป็นตัวปล่อยรังสีเอง

ดังนั้นประมาณ 26% ของพลังงานของฟลักซ์รวมของรังสีดวงอาทิตย์จึงถูกแปลงเป็นรังสีที่กระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศ จากนั้นประมาณ 2/3 ของรังสีที่กระจัดกระจายจะไปถึงพื้นผิวโลก

.3 ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการกระเจิงของรังสี

ตัวอย่างดั้งเดิมประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการกระเจิงของรังสีที่เราสังเกตได้เกือบทุกวันคือสีฟ้าของท้องฟ้า สีฟ้าของท้องฟ้า - นี่คือสีของอากาศเนื่องจากการกระเจิงของแสงแดดในอากาศ อากาศมีความโปร่งใสในชั้นบาง ๆ เช่นเดียวกับน้ำที่โปร่งใสในชั้นบาง ๆ แต่ในบรรยากาศชั้นหนา อากาศจะมีสีฟ้า เหมือนกับน้ำในชั้นที่ค่อนข้างเล็กอยู่แล้ว

(หลายเมตร) เป็นสีเขียว เนื่องจากการกระเจิงของแสงระดับโมเลกุลเกิดขึ้นในสัดส่วนผกผัน จากนั้นในสเปกตรัมของแสงที่กระเจิงที่ส่งมาจากห้องนิรภัยแห่งสวรรค์ พลังงานสูงสุดจึงเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน ดังนั้นห้องนิรภัยแห่งสวรรค์จึงเป็นสีฟ้า สีฟ้าของอากาศสามารถมองเห็นได้ไม่เพียงแต่โดยการมองไปยังห้องนิรภัยแห่งสวรรค์เท่านั้น แต่ยังโดยการตรวจสอบวัตถุแต่ละชิ้นที่ดูเหมือนปกคลุมไปด้วยหมอกควันสีฟ้าอีกด้วย ด้วยความสูงเมื่อความหนาแน่นของอากาศลดลงเช่น จำนวนอนุภาคที่กระจัดกระจาย สีของท้องฟ้าจะเข้มขึ้น และกลายเป็นสีน้ำเงินเข้ม และในชั้นบรรยากาศ - สีดำและสีม่วง ตามที่นักบินอวกาศกล่าวไว้ ที่ระดับความสูง 300 กม. ท้องฟ้าจะเป็นสีดำ การเพิ่มขึ้นของสัดส่วนของรังสีสีม่วงที่กระจัดกระจายตามความสูงนั้นมองเห็นได้ชัดเจนบนภูเขา ซึ่งจะปรากฏเป็นสีม่วงอมฟ้าในอากาศที่ปลอดโปร่ง

ยิ่งมีสิ่งเจือปนในอากาศมีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของอากาศ สัดส่วนของรังสีคลื่นยาวในสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ก็จะยิ่งมากขึ้น และสีของท้องฟ้าก็จะยิ่งเป็นสีขาวมากขึ้นเท่านั้น เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคของหมอก เมฆ และละอองลอยมีค่ามากกว่า 1 - 2 µm จากนั้นรังสีของความยาวคลื่นทั้งหมดจะไม่กระจัดกระจายอีกต่อไป แต่จะสะท้อนอย่างกระจายเท่าๆ กัน ดังนั้นวัตถุแต่ละชิ้นที่อยู่ในหมอกและความมืดมิดที่เต็มไปด้วยฝุ่นจะไม่ถูกปกคลุมไปด้วยสีน้ำเงินอีกต่อไป แต่จะมีม่านสีขาวหรือสีเทา นั่นคือสาเหตุที่เมฆซึ่งมีแสงแดด (เช่น สีขาว) ตกกระทบปรากฏเป็นสีขาว

รูปที่ 3 - สีฟ้าของท้องฟ้า

แสงแดดที่มาจากจานดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศเปลี่ยนสีเนื่องจากการกระเจิง เนื่องจากการกระเจิง พลังงานของความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดของสเปกตรัมที่มองเห็นได้จะลดลงมากที่สุด - สีน้ำเงินและสีม่วง ดังนั้นแสงแดดโดยตรงที่ “รอด” จากการกระเจิงจึงกลายเป็นสีเหลือง จานสุริยะจะปรากฏเป็นสีเหลืองเมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้ามากขึ้น เช่น ยิ่งเส้นทางของรังสีผ่านชั้นบรรยากาศนานขึ้นเท่าใด การกระเจิงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อถึงขอบฟ้า ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นสีแดงเกือบหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีฝุ่นจำนวนมากและการควบแน่นเล็กๆ (หยดหรือคริสตัล) ในอากาศ ในทำนองเดียวกัน แสงแดดที่สะท้อนจากเมฆซึ่งกระจัดกระจายไปตามพื้นผิวโลกจะมีรังสีสีน้ำเงินน้อยลง ดังนั้นเมื่อเมฆอยู่ใกล้ขอบฟ้าและมีเส้นทางของรังสีแสงที่สะท้อนจากเมฆเหล่านั้นและผ่านชั้นบรรยากาศไปยังผู้สังเกตเป็นเวลานาน เมฆเหล่านั้นจึงกลายเป็นสีเหลืองแทนที่จะเป็นสีขาว

รูปที่ 4 - เมฆสีเหลือง

การกระเจิงของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่ง เนื่องจากจะทำให้เกิดแสงที่กระจายตัวในเวลากลางวัน ในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศบนโลก จะมีแสงสว่างเฉพาะเมื่อแสงแดดโดยตรงหรือรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกและวัตถุที่อยู่บนโลกจะตกลงมา เนื่องจากแสงแบบกระจาย บรรยากาศทั้งหมดในระหว่างวันจึงทำหน้าที่เป็นแหล่งแสงสว่าง ในระหว่างวันยังเป็นแสงที่รังสีดวงอาทิตย์ไม่ตกโดยตรง และแม้ว่าดวงอาทิตย์จะถูกเมฆบังก็ตาม

รูปที่ 5 - แสงที่กระจัดกระจายในเวลากลางวัน

4. การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่พื้นผิวโลก

ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศจะไปถึงพื้นผิวโลกที่อ่อนแอลงเนื่องจากการดูดซับและการกระเจิงของชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ ในชั้นบรรยากาศยังมีเมฆอยู่เสมอ และการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงมักจะไม่ถึงพื้นผิวโลกเลย ถูกเมฆดูดซับ กระจัดกระจาย และสะท้อนกลับด้วยเมฆ ความขุ่นมัวสามารถลดการแผ่รังสีโดยตรงเข้าสู่ช่วงกว้างได้ ตัวอย่างเช่น ในทาชเคนต์ในเดือนสิงหาคมที่มีเมฆบางส่วน มีรังสีโดยตรงเพียง 20% เท่านั้นที่สูญเสียไปเนื่องจากมีเมฆ และในวลาดิวอสต็อกซึ่งมีสภาพอากาศแบบมรสุม การสูญเสียรังสีโดยตรงเนื่องจากความขุ่นมัวในฤดูร้อนคือ 75% ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก แม้แต่ปีโดยเฉลี่ย เมฆก็ป้องกันรังสีโดยตรงถึง 65% ไม่ให้มาถึงพื้นผิวโลก

ตารางที่ 1 - การไหลเข้าเฉลี่ยของรังสีดวงอาทิตย์ในซีกโลกเหนือสู่พื้นผิวแนวนอนในวันวสันตวิษุวัตและอายัน

วันละติจูด องศา 0 - 1010- 2020- 3030- 4040- 5050- 6060- 90 ที่ขอบบนของบรรยากาศ 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 .3510, 121 0.308 0.481 0.3040 .055 0.250 0.477 0.2460. 004 0.147 0.491 0.145 การแผ่รังสีโดยตรงที่พื้นผิวโลก21/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 .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 การแผ่รังสีใกล้ผิวโลก 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 จากตารางนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าปริมาณที่แท้จริงของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ตกกระทบพื้นผิวโลก ณ เวลาใดก็ตามจะน้อยกว่าปริมาณที่คำนวณได้สำหรับขอบเขตชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ การกระจายตัวของพวกมันทั่วโลกจะซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากระดับความโปร่งใสของบรรยากาศและสภาพความขุ่นมัวนั้นแปรผันมากขึ้นอยู่กับสถานการณ์ทางภูมิศาสตร์

อย่างไรก็ตาม เมื่อมาถึงพื้นผิวโลก ฟลักซ์การแผ่รังสีทั้งหมดที่มาถึงพื้นผิวโลกส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยชั้นบนสุดของดิน น้ำ และพืชพรรณ ในกรณีนี้ พลังงานรังสีจะถูกแปลงเป็นความร้อน ทำให้ชั้นดูดซับร้อนขึ้น ฟลักซ์การแผ่รังสีทั้งหมดที่เหลือจะสะท้อนจากพื้นผิวโลก ทำให้เกิดรังสีสะท้อนกลับ ฟลักซ์ของรังสีสะท้อนเกือบทั้งหมดผ่านชั้นบรรยากาศและออกไปสู่อวกาศรอบนอก แต่บางส่วนในชั้นบรรยากาศก็หายไปและกลับคืนสู่พื้นผิวโลกบางส่วน เพิ่มการกระเจิงของรังสี ดังนั้นจึงเป็นการแผ่รังสีทั้งหมด

การสะท้อนของพื้นผิวต่างๆ เรียกว่าอัลเบโด้ มันแสดงถึงอัตราส่วนของฟลักซ์ของรังสีสะท้อนต่อฟลักซ์รวมของรังสีทั้งหมดที่ตกกระทบบนพื้นผิวที่กำหนด ดังนั้นส่วนหนึ่งของฟลักซ์การแผ่รังสีทั้งหมดจึงถูกสะท้อนโดยพื้นผิวโลก และส่วนหนึ่งจะถูกดูดซับและแปลงเป็นความร้อน

อัลเบโดของพื้นผิวดินที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับสีและความหยาบของพื้นผิวเหล่านี้เป็นหลัก พื้นผิวที่มืดและขรุขระจะมีค่าอัลเบโด้ต่ำกว่าพื้นผิวที่สว่างและเรียบ อัลเบโดของดินจะลดลงตามความชื้นที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากสีของมันจะเข้มขึ้น

ตารางที่ 1 - ค่าอัลเบโด้สำหรับพื้นผิวธรรมชาติบางชนิด

พื้นผิวอัลเบโด้ เปอร์เซ็นต์ พื้นผิวอัลเบโด้ เปอร์เซ็นต์ หิมะแห้งสด80 - 95ลูก้า15 - 25หิมะที่ปนเปื้อน40 - 50ทุ่งข้าวไรย์และข้าวสาลี10 - 25ดินสีเข้ม5 - 15ป่าสน10 - 15ดินทรายแห้ง25 - 45ป่าผลัดใบ15 - 20

อัลเบโด้ของผิวน้ำโดยเฉลี่ยแล้วจะน้อยกว่าอัลเบโด้ของพื้นผิวดิน และขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์เป็นอย่างมาก อัลเบโด้ต่ำสุดจะสังเกตได้เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ตกในแนวตั้ง (2 - 5%) อย่างน้อย - ที่ระดับความสูงแสงอาทิตย์ต่ำ (50 - 70%) ในทำนองเดียวกัน แต่อ่อนกว่ามากมันจะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์และสถานะทางกายภาพของอัลเบโด้ของพื้นผิวธรรมชาติอื่น ๆ ดังนั้นในรอบรายวันจะมีการสังเกตค่าสูงสุดในตอนเช้าและเย็น , สูงที่สุด - เวลาเที่ยงวัน

การสะท้อนของพื้นผิวด้านบนของเมฆสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีความหนาสูง โดยเฉลี่ยแล้ว คลาวด์อัลเบโด้จะอยู่ที่ประมาณ 50 - 60% ในบางกรณี - มากกว่า 80 - 85 %.

ในละติจูดเขตอบอุ่นและสูง อัลเบโดจะแตกต่างกันอย่างมากในรอบปี เนื่องจากการก่อตัวของหิมะปกคลุมในฤดูหนาว จะมีค่ามากกว่ามาก (50 - 80%) มากกว่าในฤดูร้อน

อัตราส่วนของรังสีที่สะท้อนและกระจัดกระจายที่หลบหนีออกไปในอวกาศต่อฟลักซ์ทั้งหมดของรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศเรียกว่าอัลเบโดของดาวเคราะห์ของโลก โดยเฉลี่ยแล้วจะอยู่ที่ประมาณ 30% โดยส่วนใหญ่เกิดจากการสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์จากเมฆ

4.1 อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ที่มีต่อพืชและสัตว์

ดวงอาทิตย์มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญไม่เพียงแต่ต่อพืชและสัตว์เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อมนุษย์ด้วย บางคนตื่นขึ้นและตื่นเฉพาะเมื่อดวงอาทิตย์ส่องแสงเท่านั้น (รวมถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ และแม้แต่ปลาส่วนใหญ่ด้วย) ความยาวของวันที่มีแดดจัดส่งผลต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนโลก โดยเฉพาะในฤดูหนาวและฤดูใบไม้ร่วง เมื่อดวงอาทิตย์ในซีกโลกเหนืออยู่ต่ำเหนือขอบฟ้า และช่วงเวลากลางวันสั้นและปริมาณความร้อนจากแสงอาทิตย์ต่ำ ธรรมชาติก็เหี่ยวเฉาและหลับไป - ต้นไม้ผลัดใบ สัตว์หลายชนิดจำศีลเป็นเวลานาน (หมี แบดเจอร์) หรือลดกิจกรรมลงอย่างมาก ใกล้เสาแม้ในช่วงฤดูร้อนก็มีความร้อนจากแสงอาทิตย์เพียงเล็กน้อยด้วยเหตุนี้พืชพรรณจึงมีเบาบาง - สาเหตุของภูมิทัศน์ทุ่งทุนดราที่น่าเบื่อและมีสัตว์เพียงไม่กี่ตัวที่สามารถอาศัยอยู่ในสภาพเช่นนี้ ในฤดูใบไม้ผลิ ธรรมชาติทั้งหมดจะตื่นขึ้น หญ้าจะผลิบาน ต้นไม้ผลิใบ ดอกไม้ปรากฏขึ้น และโลกของสัตว์มีชีวิตขึ้นมา และทั้งหมดนี้ต้องขอบคุณพระอาทิตย์ดวงเดียว ของเขา อิทธิพลของสภาพอากาศสู่โลกอย่างไม่ต้องสงสัย มันเป็นเพราะการจัดหาพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่สม่ำเสมอ พื้นที่ที่แตกต่างกันโลกและในช่วงเวลาต่างๆ ของปี เขตภูมิอากาศได้ถูกสร้างขึ้นบนโลก

นอกจากนี้ หากไม่มีดวงอาทิตย์ กระบวนการทางเคมี เช่น การสังเคราะห์ด้วยแสงก็ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ใบพืชสีเขียวประกอบด้วยคลอโรฟิลล์เม็ดสีเขียว - เม็ดสีนี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุดในโลก ด้วยความช่วยเหลือปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเกิดขึ้น - การสังเคราะห์ด้วยแสงและหนึ่งในผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้คือออกซิเจน - เป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิดบนโลกและมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของโลกไปทั่วโลก - โดยเฉพาะองค์ประกอบของแร่ธาตุเปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง ปฏิกิริยาของน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นกับการดูดซับพลังงาน ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงไม่เกิดขึ้นในที่มืด การสังเคราะห์ด้วยแสง แปลงพลังงานแสงอาทิตย์และผลิตออกซิเจน ก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดกลูโคสซึ่งเป็นวัตถุดิบที่สำคัญที่สุดในการสังเคราะห์เซลลูโลสซึ่งทำจากพืชทุกชนิด สัตว์ต่างๆ ก็ดำรงอยู่ได้ด้วยการกินพืชซึ่งมีพลังงานสะสมจากแสงอาทิตย์ พืชในโลกดูดซับและดูดซึมเพียงประมาณ 0.3% ของพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกลงบนพื้นผิวโลก แต่ถึงกระนั้น เมื่อมองแวบแรก พลังงานจำนวนเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะรับประกันการสังเคราะห์อินทรียวัตถุจำนวนมหาศาลในชีวมณฑล

ดังนั้นดวงอาทิตย์จึงเป็นแหล่งกำเนิดสิ่งมีชีวิตหลักบนโลก

4.2 การใช้รังสีดวงอาทิตย์ของมนุษย์

คำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงซึ่งผู้คนในสมัยโบราณสนใจ ปีที่ผ่านมามีความเกี่ยวข้องมากขึ้นเรื่อยๆ ปัญหาของการใช้รังสีจากแสงอาทิตย์ทางเทคนิคนั้นได้รับการจัดการโดยเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งปัจจุบันได้รับความสนใจอย่างมากทั่วโลก พลังงานแสงอาทิตย์สามารถนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ด้านเทคนิคและภายในประเทศ: การทำความร้อนและแสงสว่าง, การแยกเกลือออกจากน้ำ, การอบแห้งผักและผลไม้ ฯลฯ เพื่อให้บรรลุผลกำไรจากการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ พวกเขาจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่การมาถึงของพลังงานแสงอาทิตย์มีความสำคัญและที่สำคัญที่สุดคือที่ มีจำนวนวันสุริยคติ (ไม่มีเมฆ) เพียงพอในหนึ่งปี

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในทางปฏิบัติสมัยใหม่ดำเนินการโดยการแปลงเป็นพลังงานความร้อนและไฟฟ้า

การลดลงอย่างรวดเร็วของปริมาณสำรองเชื้อเพลิงฟอสซิล (ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ) และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อถูกเผาไหม้ บังคับให้เราต้องมองหาแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ก่อนอื่นเลย - นี่คือพลังงานของดวงอาทิตย์ สำหรับเราคือพระอาทิตย์ - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสขนาดยักษ์ที่ใกล้ที่สุดซึ่งเปิดดำเนินการมานานนับพันล้านปี ทะเลทรายคาราคัมเพียงแห่งเดียวได้รับรังสีดวงอาทิตย์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ต่อปีเนื่องจากมีน้ำมันอยู่ถึง 3.5 พันล้านตัน เมื่อเรียนรู้ที่จะใช้รังสีนี้อย่างน้อย 20% เราจะได้ 4 - 5 พันกม 21300 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อครั้ง

ดวงอาทิตย์ - ไม่เพียงแต่เป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดสิ้นเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งพลังงานที่สะอาดอย่างแท้จริงอีกด้วย: มันไม่ก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายใดๆ นอกจากนี้ยังไม่มีสิ่งที่เรียกว่ามลภาวะทางความร้อนที่สามารถ "ทำลาย" ปากน้ำในท้องถิ่นหรือทำให้ชีวมณฑลร้อนเกินไปในระดับโลก ซึ่งอาจเป็นผลมาจากการใช้พลังงานแสนสาหัสอย่างไม่จำกัด

ในปัจจุบัน การใช้พลังงานแสงอาทิตย์มี 4 ทิศทาง ได้แก่ โพลีเทคนิค เซลล์แสงอาทิตย์ ชีวภาพ และเคมี

ทิศทางแรก - นี่คือการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานความร้อน

ทิศทางที่สอง - แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้โฟโตเซลล์ - มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอวกาศ (แผงเซลล์แสงอาทิตย์)

ทิศทางที่สาม - การพัฒนาระบบทางชีววิทยา

ทิศทางที่สี่ - การสลายตัวของน้ำโดยแสงแดดให้เป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน

รูปที่ 8 - โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใช้รังสีแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้า

ในหลายอุตสาหกรรม เศรษฐกิจของประเทศระบอบการแผ่รังสีมีบทบาทสำคัญ สำหรับการทำฟาร์มทางวิทยาศาสตร์ จำเป็นต้องทราบปริมาณรังสีที่เกิดขึ้นจริงที่มายังพื้นผิวโลกในช่วงฤดูปลูกและในช่วงเวลาอื่นๆ ของปี ในการทำเช่นนี้เราควรคำนึงถึงลักษณะของพื้นผิวที่ใช้งานการมีอยู่ของความลาดชันเนินเขา ฯลฯ เนื่องจากปริมาณรังสีที่ดูดซับโดยดินขึ้นอยู่กับมุมของการเกิดรังสีและอัลเบโด้ของพื้นผิว .

รังสีแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ ดังนั้นในบัลนีโอโลจีเพื่อที่จะเลือกเวลาและปริมาณรังสีสำหรับผู้ป่วยได้อย่างถูกต้องจำเป็นต้องทราบวัฏจักรรายวันและรายปีของการแผ่รังสีโดยตรงและแบบกระจัดกระจายปริมาณและค่าสูงสุด เพื่อให้ได้ข้อมูลนี้ รีสอร์ทบางแห่งจึงติดตั้งสถานีแอกติโนเมตริกพิเศษ

เมื่อออกแบบเมือง อาคารต่างๆ ควรอยู่ในตำแหน่งที่สามารถให้แสงสว่างจากแสงแดดได้ดีที่สุด จำเป็นต้องทราบปริมาณรังสีที่มาถึงผนังแนวตั้งในทิศทางต่างๆ ควรคำนึงว่ารังสีเหล่านี้ไม่เพียงได้รับโดยตรงและกระจายเท่านั้น แต่ยังได้รับรังสีที่สะท้อนจากพื้นที่ที่อยู่ติดกันของพื้นผิวโลกและจากอาคารใกล้เคียงอื่น ๆ ด้วย ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์สูงสุดไม่ได้เกิดขึ้นในช่วงฤดูร้อนและบนผนังด้านใต้เสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งการมาถึงของรังสีโดยตรงบนผนังด้านใต้นั้นสังเกตได้ตลอดทั้งปี แต่สูงสุดจะเกิดขึ้นในฤดูใบไม้ผลิ เมื่อละติจูดเพิ่มขึ้น ปริมาณรังสีที่เข้ามาในแต่ละปีจะลดลง

กำแพงด้านเหนือได้รับการฉายรังสีตั้งแต่เดือนมีนาคมถึงกันยายน และสูงสุดจะเกิดขึ้นในเดือนมิถุนายน - กรกฎาคม. ในช่วงหลายเดือนเหล่านี้ เมื่อละติจูดเพิ่มขึ้น ปริมาณรังสีที่เข้ามารายวันและรายเดือนก็เพิ่มขึ้น การมาถึงของรังสีบนผนังด้านตะวันออกและตะวันตกขึ้นอยู่กับวงจรความขุ่นมัวรายวันและรายปีเป็นหลัก

5. การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของรังสีดวงอาทิตย์

เรารู้อยู่แล้วว่าค่าคงที่ของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตลอดทั้งปี และดังนั้น ปริมาณรังสีที่มายังโลกด้วย หากเรากำหนดค่าคงที่ของดวงอาทิตย์สำหรับระยะห่างที่แท้จริงของโลกจากดวงอาทิตย์ แล้วจึงมีค่าเฉลี่ยต่อปีที่ 1.98 cal/cm 2ขั้นต่ำจะเท่ากับ 2.05 cal/cm 2นาทีในเดือนมกราคม และ 1.91 cal/cm 2นาทีในเดือนกรกฎาคม

ดังนั้นในวันฤดูร้อน ซีกโลกเหนือจะได้รับรังสีที่ขอบบรรยากาศน้อยกว่าเล็กน้อย ซีกโลกใต้สำหรับวันฤดูร้อนของคุณ

สภาพทรงกลมของโลกและความเอียงของระนาบเส้นศูนย์สูตรกับขั้วสุริยุปราคา (23.5 โอ ) ทำให้เกิดการกระจายรังสีที่ไหลเข้าอย่างซับซ้อนข้ามละติจูดที่ขอบเขตบรรยากาศและการเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี

รูปที่ 9 - การแผ่รังสีดวงอาทิตย์เข้าสู่พื้นผิวแนวนอนในฤดูหนาวและฤดูร้อนครึ่งปีและตลอดทั้งปี ขึ้นอยู่กับละติจูดทางภูมิศาสตร์

จากตัวเลขดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าตลอดทั้งปี ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามาจะแตกต่างกันไปจาก 318 กิโลแคลอรีที่เส้นศูนย์สูตรไปจนถึง 133 กิโลแคลอรีที่ขั้วโลก

ในฤดูหนาว ปริมาณรังสีที่ไหลเข้ามาจะลดลงอย่างรวดเร็วจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้วโลกในฤดูร้อน - ช้ากว่ามาก ในเวลาเดียวกัน สูงสุดในฤดูร้อนจะพบได้ในเขตร้อน และจากเขตร้อนถึงเส้นศูนย์สูตร การไหลเข้าของรังสีจะลดลงบ้าง

ความแตกต่างเล็กน้อยของการไหลเข้าของรังสีระหว่างละติจูดเขตร้อนและละติจูดขั้วโลกในฤดูร้อนอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความสูงของดวงอาทิตย์ใน ละติจูดขั้วโลกในฤดูร้อนจะต่ำกว่าในเขตร้อน แต่ช่วงกลางวันจะยาว ในวันครีษมายัน ขั้วดังกล่าวจะได้รับรังสีมากกว่าเส้นศูนย์สูตรในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ที่พื้นผิวโลก อันเป็นผลมาจากการลดทอนของรังสีจากชั้นบรรยากาศ การสะท้อนของมันโดยเมฆ ฯลฯ การที่รังสีที่ไหลเข้ามาในช่วงฤดูร้อนในละติจูดขั้วโลกนั้นน้อยกว่าในละติจูดต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ

การคำนวณแสดงให้เห็นว่าที่ขอบเขตบนของบรรยากาศนอกเขตร้อน จะมีรังสีสูงสุด 1 ครั้งต่อปี ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงครีษมายัน และขั้นต่ำ 1 ครั้งเกิดขึ้นในช่วงเวลาครีษมายัน แต่ระหว่างเขตร้อน ปริมาณรังสีที่ไหลเข้ามาจะมีค่าสูงสุดปีละ 2 ครั้ง ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์ขึ้นถึงจุดสูงสุดในช่วงเที่ยงวัน ที่เส้นศูนย์สูตร จะอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร ที่ละติจูดระหว่างเขตร้อนอื่นๆ - หลังจากฤดูใบไม้ผลิและก่อนวิษุวัตฤดูใบไม้ร่วง หากเคลื่อนห่างจากเวลาของวิษุวัตมากขึ้น ละติจูดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แอมพลิจูดของวัฏจักรรายปีมีขนาดเล็กที่เส้นศูนย์สูตรและเล็กในเขตร้อน ในละติจูดพอสมควรและสูงจะมีค่ามากกว่ามาก

บทสรุป

จากทั้งหมดที่กล่าวมา เราสามารถสรุปได้ว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดชีวิตของทุกสิ่งบนโลก มันมีบทบาทอย่างมากในกระบวนการทางเคมีบนโลก ดวงอาทิตย์ระเหยน้ำจากมหาสมุทร ทะเล และจากพื้นผิวโลก โดยเปลี่ยนความชื้นนี้ให้เป็นหยดน้ำ ก่อตัวเป็นเมฆและหมอก จากนั้นตกลงสู่พื้นโลกในรูปของฝน หิมะ น้ำค้าง หรือน้ำค้างแข็ง ทำให้เกิดวงจรความชื้นขนาดยักษ์ในชั้นบรรยากาศ

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งที่มาของการไหลเวียนของบรรยากาศโดยทั่วไปและการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทร ดูเหมือนว่าจะสร้างระบบทำความร้อนน้ำและอากาศขนาดมหึมาของโลกของเรา โดยกระจายความร้อนเหนือพื้นผิวโลก

แสงแดดที่ตกลงบนต้นไม้ทำให้เกิดกระบวนการสังเคราะห์แสงในนั้นกำหนดการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช เมื่อขึ้นไปบนดิน มันจะกลายเป็นความร้อน ทำให้ร้อนขึ้น ก่อให้เกิดสภาพอากาศในดิน ดังนั้นจึงให้พลังชีวิตแก่การเพาะเมล็ด จุลินทรีย์ และสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ ซึ่งหากไม่มีความร้อนนี้จะอยู่ในสภาวะของภาวะอะนาบิซิส (ไฮเบอร์เนต)

ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าดวงอาทิตย์ - เป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลกและเป็นสาเหตุหลักที่สร้างแหล่งพลังงานอื่นๆ ส่วนใหญ่ในโลกของเรา เช่น แหล่งสำรองถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ พลังงานลมและพลังงานน้ำที่ตกลงมา พลังงานไฟฟ้า เป็นต้น

รายชื่อแหล่งที่มาที่ใช้

1 เก็บข้อมูลขนาดใหญ่ [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] // รังสีดวงอาทิตย์ตามที่ปรากฏแก่เรา - 2553. - 2 มีนาคม. - URL: #"justify">2 กณฑรักษ์ ที.ไอ. ฉันสำรวจโลก: สารานุกรม - อ.: AST Publishing House LLC, 2546 - 445 หน้า

3 มัตวีฟ แอล.ที. หลักสูตรอุตุนิยมวิทยาทั่วไป ฟิสิกส์บรรยากาศ: หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษามหาวิทยาลัย - ฉบับที่ 2, ฉบับที่. และเพิ่มเติม - ล., 1994 - 751 น.

4 ธีมโลก- สิ่งพิมพ์ยอดนิยม [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] // ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งรังสี - 2558. - 14 มกราคม. - URL:<#"justify">12 Kondratyev K.Ya., Binenko V.I., Melnikova V.I. อุตุนิยมวิทยาและอุทกวิทยา: หนังสือเรียน. - ม., 1996. -174 น.

13 การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] / สีฟ้าของท้องฟ้า - มอสโก, 2558 - URL: #"justify">16 Guralnik I.I., Dubinsky G.P., Larin V.V., Mamikonova S.V. อุตุนิยมวิทยา. -ฉบับที่ 2, แก้ไขใหม่. - ล.: Gidrometeoizdat, 1982. - 440 น.

บูดีโก M.I. อุตุนิยมวิทยาและอุทกวิทยา: หนังสือเรียน. - ม., 2541. - 129 น.

18 Biofile - นิตยสารข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] // อิทธิพลของดวงอาทิตย์บนโลก - 2557. - 4 เมษายน. - URL: http://biofile.ru/kosmos/4362.html (วันที่เข้าถึง: 03.03.2015)

Zakharovskaya N.N. , Ilyinich V.V. อุตุนิยมวิทยาและภูมิอากาศ: อุปกรณ์ช่วยสอนสำหรับนักศึกษาระดับอุดมศึกษา หนังสือเรียน สถานประกอบการ - อ.: KolosS, 2548. - 127 น.

สำนักงานข้อมูลนโยบายภูมิภาค [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] / โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ - ม.ค. 2558 - URL: http://goo.gl/OqpsCs (เข้าถึงวันที่ 25/03/2558)

สื่อการศึกษา [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] / การไหลเข้าของรังสีดวงอาทิตย์ - 2558. - 24 พฤศจิกายน. - URL: http://goo.gl/2iaXkt (เข้าถึงเมื่อ 27 มีนาคม 2015)

มนุษยชาติและสิ่งแวดล้อม

เปลือกโลกเป็นเปลือกแข็งของโลก เป็นแหล่งของแร่ธาตุและเชื้อเพลิงฟอสซิล ดิน...
"การมีส่วนร่วมทางความร้อน" ของกิจกรรมของมนุษย์อยู่ใน n c.0.006% รังสีแสงอาทิตย์ ผลที่ตามมาคืออุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้น 10C

ป้องกันอากาศ

อิจฉาทั้งคู่ สภาพภูมิอากาศ, พื้นที่ทางภูมิศาสตร์ต่างๆ ของโลก
...การแยกตัวของโมเลกุลออกซิเจนภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศชั้นบนที่ระดับความสูง 10-50 กม. สมาธิของเขายัง...

รังสีแสงอาทิตย์และผลกระทบต่อกระบวนการทางธรรมชาติและเศรษฐกิจ

คุณสามารถดูค่าใช้จ่ายในการช่วยเหลือในการเขียนรายงานของนักเรียนได้

ช่วยในการเขียนบทความที่ได้รับการยอมรับอย่างแน่นอน!

การแนะนำ

บทที่ 1 ลักษณะทางทฤษฎีของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์

1 การดูดซับและการกระเจิงของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงในชั้นบรรยากาศ

2 การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่กระจัดกระจาย

3 ความสมดุลของรังสีรวมและรังสี

บทที่ 2 อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ต่อกระบวนการทางธรรมชาติและเศรษฐกิจ

1 การแผ่รังสีแสงอาทิตย์และสภาพอากาศ

2 ผลกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ต่อการพัฒนาของพืชและสัตว์

บทสรุป

บรรณานุกรม

การแนะนำ

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์หมายถึงฟลักซ์รังสีทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ ซึ่งประกอบด้วยการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความยาวคลื่นต่างๆ จากมุมมองที่ถูกสุขลักษณะ ส่วนแสงของแสงแดดซึ่งมีช่วงตั้งแต่ 280-2800 นาโนเมตรเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ คลื่นที่ยาวกว่าคือคลื่นวิทยุ คลื่นที่สั้นกว่าคือรังสีแกมมา รังสีไอออไนซ์ไปไม่ถึงพื้นผิวโลกเพราะมันยังคงอยู่ในชั้นบนของชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะในชั้นโอโซน รังสีดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับกระบวนการทางกายภาพและทางภูมิศาสตร์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกและในชั้นบรรยากาศ

การศึกษาปัญหานี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากธรรมชาติที่มีชีวิตทั้งหมดตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของอุณหภูมิโดยรอบต่อความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ - ต้นไม้ถูกปกคลุมไปด้วยใบไม้ในฤดูใบไม้ผลิ ใบไม้ร่วงในฤดูใบไม้ร่วง กระบวนการเผาผลาญตาย สัตว์หลายชนิดจำศีล ฯลฯ มนุษย์ก็ไม่มีข้อยกเว้น ในช่วงเวลาหนึ่งปี อัตราการเผาผลาญและองค์ประกอบของเซลล์เนื้อเยื่อเปลี่ยนแปลงไป และความผันผวนเหล่านี้จะแตกต่างกันออกไป เขตภูมิอากาศ. ดังนั้นใน ภาคใต้ปริมาณฮีโมโกลบินและจำนวนเม็ดเลือดแดงตลอดจนความดันโลหิตสูงสุดและต่ำสุดในช่วงเย็นเพิ่มขึ้นร้อยละ 20 เมื่อเทียบกับช่วงอบอุ่น ในสภาวะทางภาคเหนือ เปอร์เซ็นต์ของฮีโมโกลบินสูงสุดพบในผู้อยู่อาศัยส่วนใหญ่ที่เข้ารับการตรวจในช่วงฤดูร้อน และต่ำสุดในฤดูหนาวและต้นฤดูใบไม้ผลิ เมื่อเร็ว ๆ นี้ เนื่องจากมลภาวะของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศที่เพิ่มขึ้น และการแผ่รังสีพื้นหลังที่เพิ่มขึ้น จำนวนการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง เกิดขึ้นเอง และเป็นอันตรายในทั้งสัตว์และมนุษย์จึงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

งานหลักสูตร "รังสีดวงอาทิตย์และอิทธิพลต่อกระบวนการทางธรรมชาติและเศรษฐกิจ" มีลักษณะเป็นคำอธิบายและเกี่ยวข้องกับการพัฒนาความรู้ภายในกรอบของปัญหานี้

วัตถุประสงค์ของงานนี้: เพื่อกำหนดบทบาทของรังสีดวงอาทิตย์ในกระบวนการทางธรรมชาติและเศรษฐกิจ

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายจึงมีการกำหนดงานต่อไปนี้:

รวบรวมและศึกษาวรรณกรรมเกี่ยวกับรังสีดวงอาทิตย์

กำหนดลักษณะพฤติกรรมของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ภายใต้สภาวะภาคพื้นดิน

พิจารณาความสำคัญของรังสีดวงอาทิตย์ต่อกระบวนการทางธรรมชาติและเศรษฐกิจ

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายและวัตถุประสงค์จึงใช้วิธีการวิจัยดังต่อไปนี้: การวิเคราะห์วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์และระเบียบวิธีในหัวข้อการวิจัยการรวบรวมข้อมูลการเปรียบเทียบลักษณะทั่วไปการจัดระบบ

หัวข้อวิจัย: ผลกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาบนโลก วัตถุประสงค์การศึกษา: รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจาย งานรายวิชาประกอบด้วย บทนำ สองส่วน บทสรุป และบรรณานุกรม รวม 10 แหล่งข้อมูล

บทที่ 1 ลักษณะทางทฤษฎีของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์

1 การดูดซับและการกระเจิงของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงในชั้นบรรยากาศ

แหล่งพลังงานหลักสำหรับกระบวนการทางธรรมชาติเกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกและในชั้นบรรยากาศคือพลังงานรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์มายังโลก พลังงานที่มายังพื้นผิวโลกจากชั้นลึกของมัน ซึ่งปล่อยออกมาในระหว่างการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งเกิดจากรังสีคอสมิก เช่นเดียวกับการแผ่รังสีที่มายังโลกจากดวงดาว ถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่มายังโลกจากดวงอาทิตย์ นอกจากพลังงานการแผ่รังสี เช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสอนุภาคที่มีประจุต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนและโปรตอน ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วหลายร้อยพันกิโลเมตรต่อวินาที ก็มาจากดวงอาทิตย์มายังโลกเช่นกัน พลังงานรังสีส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์คือรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีที่มองเห็นได้ และรังสีอินฟราเรด การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าส่วนนี้จากดวงอาทิตย์เรียกว่ารังสีดวงอาทิตย์ในอุตุนิยมวิทยา

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงขอบด้านบนของชั้นบรรยากาศและเคลื่อนเข้าสู่พื้นผิวโลก มีการเปลี่ยนแปลงหลายประการที่เกิดจากการดูดซับและการกระจายตัวของมันในชั้นบรรยากาศ การแผ่รังสีที่มาจากดวงอาทิตย์สู่ชั้นบรรยากาศแล้วมายังพื้นผิวโลกในรูปของลำแสงรังสีขนานกัน เรียกว่า รังสีโดยตรง ส่วนสำคัญของการแผ่รังสีโดยตรงที่ไปถึงขอบเขตด้านบนของชั้นบรรยากาศจะไปถึงพื้นผิวโลก ส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์กระเจิงโดยโมเลกุลของก๊าซและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ และมาถึงพื้นผิวโลกในรูปของรังสีที่กระจัดกระจาย เมื่อรังสีดวงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ก็จะลดลงเนื่องจากการดูดซับและการกระเจิงของก๊าซและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบสเปกตรัมของมันก็เปลี่ยนไปเช่นกัน เส้นและแถบปรากฏในสเปกตรัมเนื่องจากการดูดกลืนแสงในชั้นบรรยากาศโลก และเรียกว่าเทลลูริก ในรูป รูปที่ 1 แสดงการกระจายพลังงานในสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ เส้นโค้งประมาณลักษณะการกระจายของมันภายนอก ชั้นบรรยากาศของโลกและเส้นโค้ง b และ c อยู่บนพื้นผิวโลกที่ระดับความสูงสุริยะที่ 35 และ 15° ในเส้นโค้ง b และ c ส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมสิ้นสุดทางด้านซ้ายที่ X = 0.29 μm เนื่องจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าจะถูกดูดซับโดยชั้นบนของบรรยากาศอย่างสมบูรณ์ ส่วนของสเปกตรัมที่มี X< 0,29 мкм можно наблюдать только на высотах более 30 км. Ультрафиолетовая же радиация с Х >0.29 ไมครอนที่มาถึงพื้นผิวโลกมีพลังงานต่ำมาก ส่วนคลื่นสั้นของรังสีที่มองเห็นได้ และในระดับที่น้อยกว่านั้น ส่วนคลื่นยาว ส่วนที่มองเห็นได้ และอินฟราเรดของสเปกตรัมสุริยะก็จะถูกลดทอนลงอย่างมากเช่นกันเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศ ในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัมจะมีแถบการดูดกลืนแสงจำนวนหนึ่งที่เกิดจากการมีอยู่ของไอน้ำในบรรยากาศ ที่ระดับความสูงที่แตกต่างกันของดวงอาทิตย์และความสูงที่แตกต่างกันของจุดสังเกตการณ์เหนือพื้นผิวโลก มวลของบรรยากาศที่เดินทางผ่านรังสีดวงอาทิตย์จะไม่เท่ากัน เป็นผลให้องค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ก็แตกต่างกันเช่นกัน เมื่อระดับความสูงของดวงอาทิตย์ลดลง ส่วนรังสีอัลตราไวโอเลตจะลดลงอย่างมาก ส่วนที่มองเห็นได้จะลดลงบ้าง และส่วนอินฟราเรดจะลดลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ข้าว. 1. การกระจายพลังงานในสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์

ก - ที่ขอบเขตด้านบนของบรรยากาศ

b - บนพื้นผิวโลกที่ระดับความสูงของดวงอาทิตย์ 35°

c - บนพื้นผิวโลกที่ระดับความสูงดวงอาทิตย์ 15°

ไอน้ำมีบทบาทสำคัญในการดูดซับรังสีคลื่นยาว ยิ่งมีไอน้ำในชั้นบรรยากาศมากเท่าใด การแผ่รังสีโดยตรงมายังโลกก็จะน้อยลงเท่านั้น สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดก็เท่าเทียมกัน การเปรียบเทียบเส้นโค้ง a, b และ c ในรูป 1 แสดงให้เห็นว่าบรรยากาศเปลี่ยนแปลงการกระจายพลังงานเริ่มต้นในสเปกตรัมรังสีดวงอาทิตย์ไปอย่างมีนัยสำคัญเพียงใด การกระจายตัวของรังสีในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่เกิดจากโมเลกุลของก๊าซและละอองในบรรยากาศ (อนุภาคฝุ่น หยดหมอก เมฆ ฯลฯ) ความเข้มของการกระเจิงขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคที่กระเจิงต่อหน่วยปริมาตร ขนาดและธรรมชาติของอนุภาค ตลอดจนความยาวคลื่นของรังสีที่กระเจิงนั้นเอง ด้านล่างนี้เป็นค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัวในอากาศที่สะอาดและแห้งที่ ความดันปกติสำหรับความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน

ความดันบรรยากาศการแผ่รังสีแสงอาทิตย์

ตารางที่ 1 ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายตัวในอากาศสะอาดและแห้งที่ความดันปกติ

λ , µm0.7600.5890.4860.396K·10 7(แดง)(เหลือง)(น้ำเงิน)(ม่วง)0.310.861.94.4

จากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่ายิ่งความยาวคลื่นสั้น การกระเจิงของรังสีก็จะยิ่งรุนแรงขึ้น เช่น รังสีสีม่วงจะกระเจิงแรงกว่าสีแดงถึง 14 เท่า สิ่งนี้เป็นการอธิบายสีฟ้าของท้องฟ้าโดยเฉพาะ แม้ว่ารังสีสีม่วงและสีน้ำเงินจะกระจัดกระจายมากกว่ารังสีสีน้ำเงิน แต่พลังงานของพวกมันก็ยังน้อยกว่ามาก ดังนั้นในแสงที่กระจัดกระจาย สีฟ้าจึงมีอิทธิพลเหนือกว่า

อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสีจะกระเจิงไปในทุกทิศทาง แต่มีความเข้มข้นไม่เท่ากัน การกระเจิงที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นในทิศทางของลำแสงตกกระทบ (ไปข้างหน้า) และในทิศทางตรงกันข้าม (ถอยหลัง) การกระเจิงขั้นต่ำจะสังเกตได้ในทิศทางที่ตั้งฉากกับลำแสงตรง นี่คือลักษณะการกระจายตัวที่เกิดขึ้นในอากาศที่สะอาดและแห้งสนิท ส่วนแบ่งของคลื่นสั้นในการแผ่รังสีที่กระเจิงนั้นมากกว่าการแผ่รังสีโดยตรง ดังนั้น ยิ่งเส้นทางของรังสีดวงอาทิตย์ยิ่งยาว คลื่นสั้นก็จะกระจัดกระจายมากขึ้น และสัดส่วนของคลื่นยาวก็จะมากขึ้นตามไปด้วย สิ่งนี้อธิบายว่าดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ใกล้ขอบฟ้ากลายเป็นสีเหลืองหรือแดงด้วยซ้ำ

ฟลักซ์ของการแผ่รังสีโดยตรงและองค์ประกอบสเปกตรัมขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์และความโปร่งใสของบรรยากาศ ในทางกลับกันก็ขึ้นอยู่กับปริมาณก๊าซและละอองลอยที่ดูดซับโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีเมฆและหมอก ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้ การไหลของรังสีโดยตรงอาจแตกต่างกันภายในขอบเขตที่กว้าง ที่ระดับความสูงเท่ากันของดวงอาทิตย์ ฟลักซ์การแผ่รังสีโดยตรงที่ละติจูดต่ำซึ่งชั้นบรรยากาศประกอบด้วยไอน้ำและฝุ่นจำนวนมาก ควรน้อยกว่าที่ละติจูดสูง อย่างไรก็ตาม ความโปร่งใสของบรรยากาศส่งผลต่อการไหลนี้เกือบจะในลักษณะเดียวกับความสูงของดวงอาทิตย์ซึ่งกำหนดจำนวนมวลที่ผ่านไป

การไหลของรังสีโดยตรงจะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นเหนือระดับน้ำทะเล เนื่องจากยิ่งจุดสังเกตสูง ความหนาของชั้นบรรยากาศก็จะถูกทะลุผ่านโดยรังสีแสงอาทิตย์น้อยลงและรังสีก็อ่อนลงน้อยลง การเพิ่มขึ้นของฟลักซ์การแผ่รังสีโดยตรงที่มีความสูงในชั้นล่างของบรรยากาศเกิดขึ้นเร็วกว่าในชั้นบน เนื่องจากละอองลอยและไอน้ำส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ด้านล่าง เมฆมีอิทธิพลอย่างมากต่อการแผ่รังสีโดยตรง เมฆหนาทึบที่ชั้นล่างแทบจะไม่สามารถส่งรังสีโดยตรงได้

หากความโปร่งใสของบรรยากาศไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างวัน การเปลี่ยนแปลงของการแผ่รังสีโดยตรงจะมีความสมมาตรสัมพันธ์กับเที่ยงจริง จากศูนย์ ณ เวลาพระอาทิตย์ขึ้น การเปลี่ยนแปลงจะเร็วขึ้นก่อน จากนั้นค่อย ๆ เพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดจนถึงเที่ยงวัน แล้วก็ราบรื่นเหมือนเดิม ขั้นแรกช้าๆ แล้วเร็วขึ้น ลดลงเหลือศูนย์เมื่อพระอาทิตย์ตก กระแสน้ำจะเท่ากันในเวลาประมาณเที่ยงวัน

แต่ความโปร่งใสของบรรยากาศไม่คงที่ตลอดทั้งวัน เนื่องจากปริมาณฝุ่น ไอน้ำ และสิ่งสกปรกอื่น ๆ ที่บรรจุอยู่ในอากาศเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นความแปรผันของรังสีโดยตรงในแต่ละวันจึงไม่สมมาตรเมื่อเทียบกับเที่ยงวัน ในช่วงเวลาใกล้เที่ยงหรือบ่าย อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอากาศที่สูงขึ้นซึ่งทำให้เกิดฝุ่นและไอน้ำ การแผ่รังสีโดยตรงเริ่มลดลง ดังนั้นจึงสังเกตค่าสูงสุดไม่ใช่ตอนเที่ยง แต่ประมาณ 10 โมงเช้า

วัฏจักรรังสีโดยตรงรายวันยังเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี เนื่องจากความยาวของวันและความสูงของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลง วิถีการแผ่รังสีโดยตรงในแต่ละวันที่มาถึงพื้นผิวที่ตั้งฉากกับรังสีและบนพื้นผิวแนวนอนก็แตกต่างกันเช่นกัน เนื่องจากมุมตกกระทบที่ไม่เท่ากันของรังสีบนพื้นผิวเหล่านี้ ในรูป รูปที่ 2 แสดงการแปรผันรายวันของการแผ่รังสีโดยตรงที่มาถึงในแนวตั้งฉากกับรังสีและบนพื้นผิวแนวนอนในพาฟลอฟสค์ (ใกล้เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก)

ข้าว. 2. การแปรผันของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงในแต่ละวันในปาฟลอฟสค์ เส้นทึบ - บนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับรังสี เส้นขาด - บนพื้นผิวแนวนอน

ดังที่เห็นได้จากรูปนี้ การมาถึงของรังสีโดยตรงบนพื้นผิวแนวนอนทุกชั่วโมงของวันจะน้อยกว่าบนพื้นผิวที่ตั้งฉากกับรังสี ความแตกต่างนี้จะยิ่งใหญ่เป็นพิเศษในฤดูหนาว เมื่อระดับความสูงของดวงอาทิตย์อยู่ในระดับต่ำ

การแปรผันของการแผ่รังสีโดยตรงในเวลากลางวันยังขึ้นอยู่กับละติจูดของสถานที่ด้วย โดยในละติจูดต่ำ ค่าสูงสุดในช่วงบ่ายจะเด่นชัดมากกว่าในละติจูดสูง เหตุผลก็คือเมื่อคุณเข้าใกล้ขั้วโลก ความสูงของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนแปลงน้อยลงในระหว่างวัน ตัวอย่างเช่น ที่ขั้ว การเปลี่ยนแปลงความสูงของดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวันไม่มีนัยสำคัญมากจนแทบไม่มีการแปรผันในเวลากลางวันของการแผ่รังสีโดยตรง

การแผ่รังสีโดยตรงประจำปีมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงค่าเที่ยงวันเฉลี่ยทุกเดือน การแปรผันของการแผ่รังสีโดยตรงในแต่ละปีจะเด่นชัดที่สุดที่ขั้วโลก ในครึ่งปีฤดูหนาวจะไม่มีการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่นี่ และเมื่อถึงช่วงครีษมายัน ปริมาณรังสีจะสูงถึง 1.30 แคลอรี/ซม.ซม. 2· นาที ในทางกลับกัน ที่เส้นศูนย์สูตร แอมพลิจูดของการแปรผันของรังสีโดยตรงประจำปีจะน้อยที่สุด นอกจากนี้ ที่เส้นศูนย์สูตร การแผ่รังสีโดยตรงประจำปีจะอยู่ในรูปของคลื่นคู่ สูงสุด 1.32 cal/cm 2นาที. เกิดขึ้นในวันวสันตวิษุวัตและฤดูใบไม้ร่วง โดยค่าต่ำสุดประมาณ 0.80 cal/cm. 2นาที. - ในวันฤดูร้อนและฤดูหนาว ในละติจูดกลางในช่วงรายปีของการแผ่รังสีโดยตรงในช่วงเที่ยงวันควรสังเกตค่าสูงสุดในช่วงเวลาของครีษมายันเมื่อความสูงของดวงอาทิตย์สูงสุดและค่าต่ำสุด - ในช่วงเวลาของครีษมายันเมื่อ เป็นอย่างน้อย สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงฤดูร้อน เนื่องจากปริมาณไอน้ำและฝุ่นในอากาศเพิ่มขึ้น ความโปร่งใสของบรรยากาศจึงลดลงอย่างมาก สิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเกษตร การก่อสร้าง และการแก้ปัญหาทางเทคนิคหลายประการคือข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณรังสีโดยตรงที่ได้รับจากพื้นผิวแนวนอนต่อวัน เดือน ปี มีจำนวนรังสีโดยตรงในทางทฤษฎี เป็นไปได้ และตามจริง ผลรวมทางทฤษฎีคือปริมาณรังสีที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ในช่วงเวลาที่กำหนดต่อหน่วยของพื้นผิวแนวนอนซึ่งอยู่ที่ขอบเขตด้านนอกของบรรยากาศ

จำนวนที่เป็นไปได้คือปริมาณพลังงานรังสีที่จะเข้าสู่ สถานที่นี้โดยมีความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศโดยเฉลี่ยและไม่มีเมฆโดยสมบูรณ์ในช่วงระยะเวลาหนึ่งบนพื้นที่แนวนอนเดียวซึ่งตั้งอยู่บนพื้นผิวโลก ปริมาณรังสีโดยตรงที่แท้จริงคือปริมาณรังสีจริงที่ได้รับในช่วงเวลาที่กำหนดบนพื้นที่แนวนอนเดียวซึ่งอยู่บนพื้นผิวโลก ปริมาณที่แท้จริงหาได้จากการประมวลผลบันทึกแอกติโนกราฟหรือจากการสังเกตการณ์แอกติโนมิเตอร์ โดยคำนึงถึงระยะเวลาของแสงแดดที่กำหนดจากบันทึกเฮลิโอกราฟ

ตารางที่ 2 ปริมาณรังสีโดยตรงในแต่ละวันในแต่ละวันในหน่วยคาร์คอฟ (cal/cm 2)

จำนวน 16/III15/IV15/XI16/XII ตามทฤษฎีที่เป็นไปได้ จริง519.6 305.3 116.8985.2 584.3 361.6610.4 365.0 215.1167.9 77.0 11.8

ในตาราง 2 แสดงปริมาณรังสีโดยตรงรายวันตามทฤษฎี ที่เป็นไปได้ และตามจริงในคาร์คอฟ เวลาที่แตกต่างกันของปี. ข้อมูลตาราง 2 บ่งชี้ว่าชั้นบรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการลดรังสีดวงอาทิตย์ (แม้ในวันที่อากาศแจ่มใสโดยมีความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศโดยเฉลี่ย พื้นผิวโลกก็ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์เพียงประมาณ 60% เท่านั้นที่มาถึงขอบเขตด้านบนของชั้นบรรยากาศ) เช่นเดียวกับ ความขุ่น (ช่วยลดการมาถึงของรังสีโดยตรงได้อย่างมากเมื่อเทียบกับปริมาณที่เป็นไปได้)

การสังเกตการณ์แสดงให้เห็นว่าปริมาณรังสีโดยตรงที่เกิดขึ้นจริงในช่วงเดือนฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจากละติจูดสูงไปถึงต่ำ ยกเว้นบริเวณขั้วโลกที่รังสีลดลงอย่างรวดเร็ว ผลรวมในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาวจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อละติจูดเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ผลรวมรายปีลดลงอย่างมากในทิศทางเดียวกัน

1.2 กระจายรังสีดวงอาทิตย์

การมาถึงของรังสีที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวโลกอาจมีค่าถึงหลายสิบของแคลอรี/ซม 2· นาที มีการสังเกตการขึ้นต่อกันต่อไปนี้

ยิ่งดวงอาทิตย์อยู่สูงเท่าใด ฟลักซ์ของรังสีที่กระจัดกระจายก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ยิ่งอนุภาคกระเจิงในบรรยากาศมากเท่าใด สัดส่วนของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ ฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจึงเพิ่มขึ้นตามความขุ่นในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้น

ฟลักซ์ของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมีแสงและเมฆที่ค่อนข้างบาง ซึ่งเป็นตัวกลางที่กระเจิงได้ดี อิทธิพลของเมฆที่ส่องสว่างจากดวงอาทิตย์จากด้านข้าง (อัลโตคิวมูลัส, คิวมูลัส) นั้นยิ่งใหญ่เป็นพิเศษ ภายใต้อิทธิพลของความขุ่นมัวดังกล่าว รังสีที่กระจัดกระจายสามารถเพิ่มขึ้นได้ 8-10 เท่า เมื่อเทียบกับการมาถึงภายใต้ท้องฟ้าแจ่มใส โดยมีเมฆมากต่อเนื่องตรงกลางและโดยเฉพาะชั้นบน การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายมากกว่าท้องฟ้าแจ่มใสถึง 1.5-2 เท่า เฉพาะภายใต้เมฆมืดครึ้มหนามากและระหว่างฝนตกเท่านั้น การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายจะน้อยกว่าภายใต้ท้องฟ้าแจ่มใส

การมาถึงของรังสีกระจัดกระจายขึ้นอยู่กับธรรมชาติของพื้นผิวกัมมันตภาพรังสี โดยหลักๆ แล้วขึ้นอยู่กับการสะท้อนแสงของมัน เนื่องจากรังสีที่สะท้อนจากพื้นผิวจะกระจัดกระจายในชั้นบรรยากาศเป็นลำดับที่สอง และส่วนหนึ่งของรังสีจะไปถึงพื้นผิวอีกครั้ง ซึ่งมันจะถูกเติมเข้าไปในรังสีกระเจิงปฐมภูมิ หิมะปกคลุมเพิ่มการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายอย่างเห็นได้ชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งซึ่งสะท้อนถึง 70-90% ของรังสีโดยตรงและที่กระจัดกระจายที่ตกลงมา ยิ่งความสูงของดวงอาทิตย์ต่ำลง รังสีที่กระเจิงก็จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการกระเจิงทุติยภูมิมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น หิมะปกคลุมจึงเพิ่มฟลักซ์ของรังสีที่กระจัดกระจาย 65% เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้า และ 12% เมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูง 50°

เมื่อระดับความสูงเหนือระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้น การแผ่รังสีที่กระเจิงภายใต้ท้องฟ้าแจ่มใสจะลดลง เนื่องจากความหนาของชั้นบรรยากาศที่กระเจิงที่วางอยู่ลดลง แต่เมื่อมีเมฆ การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายในชั้นเมฆย่อยของชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นตามความสูง

การแผ่รังสีแบบกระจายรายวันและรายปีภายใต้ท้องฟ้าไร้เมฆนั้นขนานกับวิถีการแผ่รังสีโดยตรง แต่ในตอนเช้ารังสีที่กระจัดกระจายจะปรากฏขึ้นเร็วกว่ารังสีโดยตรง จากนั้นเมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นเหนือขอบฟ้า ดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นจนถึงสูงสุดที่ 12 - 13 ชั่วโมง หลังจากนั้นก็เริ่มลดลงและเมื่อสิ้นสุดพลบค่ำจะกลายเป็นศูนย์ ในหลักสูตรประจำปี ปริมาณรังสีที่กระจัดกระจายสูงสุดภายใต้ท้องฟ้าแจ่มใสจะสังเกตได้ในเดือนกรกฎาคม ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดในเดือนมกราคม การแปรผันของรังสีกระเจิงในแต่ละปีภายใต้เมฆปกคลุมอย่างต่อเนื่องก็ทำได้ง่ายเช่นกัน อย่างไรก็ตาม วัฏจักรรังสีกระเจิงรายวันและรายปีที่อธิบายไว้นั้นหยุดชะงักอย่างมากและมีความซับซ้อนมากขึ้นภายใต้ความขุ่นมัวที่แปรผัน

ปริมาณรังสีที่กระจัดกระจายมาถึงพื้นผิวโลกในช่วงเวลาใดๆ จะถูกกำหนดจากบันทึกของอุปกรณ์บันทึกหรือโดยการคำนวณตามผลการสังเกตในเวลาที่แยกกัน

ปริมาณรังสีที่กระจายในแต่ละวันส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์และความยาวของวัน ดังนั้นพวกมันจึงเติบโตตามละติจูดที่ลดลงและจากฤดูหนาวถึงฤดูร้อน ความโปร่งใสและความขุ่นของอากาศมีอิทธิพลอย่างมากต่อการมาถึงของรังสีที่กระจัดกระจาย

การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งที่ละติจูดสูงและในช่วงฤดูหนาว จะเห็นได้ชัดเจน เช่น จากตาราง 3 ซึ่งเมื่อรวมกับผลรวมของรังสีที่กระจัดกระจาย (∑ D) แล้ว ผลบวกของรังสีโดยตรง (∑ S ´ ) มาถึงพื้นผิวแนวนอน

ตารางที่ 3 ปริมาณรังสีโดยตรง (บนพื้นผิวแนวนอน) และรังสีกระจายตามฤดูกาลและรายปี (แคล/ซม.) 2)

รายการปริมาณรังสีฤดูหนาวฤดูใบไม้ผลิฤดูร้อนฤดูใบไม้ร่วงปี%ยาคุตสค์ ( φ = 62°)∑ ส ´ 1.6 19.1 22.4 5.1 50.2 57 ∑ D2,613,815,45,537,343 ปาฟลอฟสค์ ( φ = 59.7°)∑ ส ´ 0,915,122,74,142,856∑ D2,211,414,65,033,244คาราดัก ( φ = 40°)∑ ส ´ 4,522,036,714,077,264∑ D6,514,013,68,442,536

ดังที่เห็นได้จากตาราง 3 ในช่วงฤดูหนาว ปริมาณรังสีแบบกระจายจะมากกว่าปริมาณรังสีโดยตรงทุกหนทุกแห่ง โดยเฉพาะในละติจูดสูง ซึ่งในเวลานี้แม้แต่ความสูงของดวงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงวันก็ยังต่ำ ในฤดูร้อน การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายยังมีบทบาทสำคัญในพื้นที่ที่มีเมฆมาก (Yakutsk, Pavlovsk) ในผลรวมของพลังงานรังสีต่อปี ส่วนแบ่งของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายที่ละติจูดสูงและในพื้นที่ที่มีเมฆจำนวนมากเกิน 50% ตัวอย่างเช่นใน Arkhangelsk คือ 56% ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 51% เป็นต้น

1.3 ความสมดุลของรังสีรวมและรังสี

รังสีรวมคือผลรวมของรังสีโดยตรง (บนพื้นผิวแนวนอน) และรังสีกระจาย องค์ประกอบของรังสีทั้งหมด ได้แก่ อัตราส่วนระหว่างรังสีโดยตรงและรังสีกระจาย ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์ ความโปร่งใส บรรยากาศ และเมฆปกคลุม

ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น การแผ่รังสีทั้งหมดจะประกอบด้วยรังสีทั้งหมด และที่ระดับความสูงสุริยะต่ำจะประกอบด้วยรังสีกระจัดกระจายเป็นส่วนใหญ่ เมื่อระดับความสูงของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น ส่วนแบ่งของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายในการแผ่รังสีทั้งหมดในท้องฟ้าไร้เมฆจะลดลง ที่ h = 8° จะเท่ากับ 50% และที่ h = 50° จะเหลือเพียง 10-20% เท่านั้น

ยิ่งบรรยากาศโปร่งใสมากเท่าใด ส่วนแบ่งของรังสีที่กระจัดกระจายในรังสีทั้งหมดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

ความแปรผันของรังสีรวมรายวันและรายปีถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงของดวงอาทิตย์เป็นหลัก: การแผ่รังสีทั้งหมดเปลี่ยนแปลงเกือบจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงความสูงของดวงอาทิตย์ แต่อิทธิพลของความขุ่นมัวและความโปร่งใสของอากาศทำให้ความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายนี้ซับซ้อนอย่างมาก และขัดขวางการแผ่รังสีทั้งหมดอย่างราบรื่น

การแผ่รังสีทั้งหมดยังขึ้นอยู่กับละติจูดของสถานที่ด้วย ด้วยละติจูดที่ลดลง ปริมาณรายวันจะเพิ่มขึ้น และยิ่งละติจูดของสถานที่นั้นต่ำลง การกระจายรังสีทั้งหมดจะสม่ำเสมอมากขึ้นตลอดหลายเดือน กล่าวคือ แอมพลิจูดของรอบปีก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ในพาฟโลฟสค์ ( φ = 60°) ปริมาณต่อเดือนอยู่ระหว่าง 12 ถึง 407 แคลอรี่/ซม 2ในกรุงวอชิงตัน ( φ = 38.9°) - จาก 142 ถึง 486 แคลอรี่/ซม 2และในทาคุเบย์ ( φ = 19°) - ตั้งแต่ 307 ถึง 556 แคลอรี่/ซม 2. ปริมาณรังสีทั้งหมดในแต่ละปีจะเพิ่มขึ้นตามละติจูดที่ลดลง อย่างไรก็ตาม ในบางเดือน การแผ่รังสีทั้งหมดในบริเวณขั้วโลกอาจมากกว่าในละติจูดล่าง ตัวอย่างเช่น ในอ่าวทิคายาในเดือนมิถุนายน การแผ่รังสีทั้งหมดมากกว่าในปาฟลอฟสค์ 37% และมากกว่าในเฟโอโดเซีย 5%

การสังเกตการณ์อย่างต่อเนื่องในทวีปแอนตาร์กติกาในช่วง 7-8 ปีที่ผ่านมา แสดงให้เห็นว่าปริมาณรังสีรวมต่อเดือนในบริเวณนี้ในเดือนที่ร้อนที่สุด (ธันวาคม) มากกว่าที่ละติจูดเดียวกันในอาร์กติกประมาณ 1.5 เท่า และเท่ากับปริมาณที่สอดคล้องกัน ในไครเมียและในทาชเคนต์ แม้แต่ปริมาณรังสีรวมต่อปีในทวีปแอนตาร์กติกาก็ยังมากกว่า ตัวอย่างเช่น ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก การมาถึงของรังสีดวงอาทิตย์อย่างมีนัยสำคัญในทวีปแอนตาร์กติกาดังกล่าวอธิบายได้ด้วยอากาศแห้ง ความสูงมากสถานีแอนตาร์กติกเหนือระดับน้ำทะเลและการสะท้อนแสงของพื้นผิวหิมะสูง (70-90%) เพิ่มการแผ่รังสีที่กระจัดกระจาย

ความแตกต่างระหว่างฟลักซ์ของพลังงานรังสีทั้งหมดที่มาถึงพื้นผิวแอคทีฟและการปล่อยออกมานั้นเรียกว่าสมดุลการแผ่รังสีของพื้นผิวแอคทีฟ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความสมดุลของการแผ่รังสีของพื้นผิวแอคทีฟคือความแตกต่างระหว่างการไหลเข้าและการไหลของรังสีบนพื้นผิวนี้ หากพื้นผิวอยู่ในแนวนอน ส่วนที่เข้ามาของเครื่องชั่งจะรวมถึงการแผ่รังสีโดยตรงที่มาถึงพื้นผิวแนวนอน การแผ่รังสีที่กระเจิง และรังสีสวนกลับจากบรรยากาศ ปริมาณการใช้รังสีประกอบด้วยการแผ่รังสีคลื่นสั้นและคลื่นยาวที่สะท้อนของพื้นผิวแอคทีฟและส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีในบรรยากาศที่กำลังจะมาถึงที่สะท้อนจากมัน

ความสมดุลของการแผ่รังสีแสดงถึงการมาถึงหรือค่าใช้จ่ายจริงของพลังงานรังสีบนพื้นผิวแอคทีฟ ซึ่งจะกำหนดว่าพลังงานนั้นจะได้รับความร้อนหรือเย็นลง หากการมาถึงของพลังงานรังสีมากกว่าการบริโภค ความสมดุลของรังสีจะเป็นค่าบวกและพื้นผิวจะร้อนขึ้น หากการไหลเข้าน้อยกว่าการไหลออก ความสมดุลของรังสีจะเป็นลบและพื้นผิวจะเย็นลง ความสมดุลของรังสีโดยรวมตลอดจนองค์ประกอบแต่ละอย่างนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งอิทธิพลอย่างมากจากความสูงของดวงอาทิตย์, ระยะเวลาของแสงแดด, ธรรมชาติและสภาพของพื้นผิวที่ใช้งาน, ความขุ่นของบรรยากาศ, ปริมาณไอน้ำในนั้น, ความขุ่นมัว ฯลฯ

ยอดคงเหลือทันที (นาที) ในระหว่างวันมักจะเป็นบวก โดยเฉพาะในฤดูร้อน ประมาณ 1 ชั่วโมงก่อนพระอาทิตย์ตกดิน (ไม่รวมเวลาฤดูหนาว) การใช้พลังงานรังสีเริ่มเกินการมาถึง และความสมดุลของรังสีจะกลายเป็นลบ หลังจากพระอาทิตย์ขึ้นประมาณ 1 ชั่วโมง มันก็กลับมาเป็นบวกอีกครั้ง ความแปรผันในเวลากลางวันของความสมดุลระหว่างวันภายใต้ท้องฟ้าแจ่มใสจะประมาณขนานกับการแปรผันของรังสีโดยตรง ในช่วงกลางคืน ความสมดุลของการแผ่รังสีมักจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย แต่ภายใต้อิทธิพลของเมฆแปรผัน ความสมดุลของรังสีก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ

ผลรวมประจำปีของความสมดุลของรังสีเป็นบวกทั่วทั้งพื้นผิวแผ่นดินและมหาสมุทร ยกเว้นพื้นที่ที่มีหิมะหรือน้ำแข็งปกคลุมอย่างถาวร เช่น กรีนแลนด์ตอนกลางและแอนตาร์กติกา ทางเหนือของละติจูด 40° เหนือ และทางใต้ของละติจูด 40° ใต้ ผลรวมรายเดือนในฤดูหนาวของสมดุลการแผ่รังสีจะเป็นลบ และช่วงที่มีความสมดุลเป็นลบจะเพิ่มขึ้นไปทางขั้วโลก ดังนั้น ในอาร์กติก ปริมาณเหล่านี้จะเป็นบวกเฉพาะในช่วงฤดูร้อน ที่ละติจูด 60° เป็นเวลาเจ็ดเดือน และที่ละติจูด 50° เป็นเวลาเก้าเดือน ปริมาณรังสีในแต่ละปีจะเปลี่ยนไปเมื่อเคลื่อนที่จากพื้นดินสู่ทะเล

ความสมดุลของการแผ่รังสีของระบบบรรยากาศโลก-บรรยากาศ คือ ความสมดุลของพลังงานการแผ่รังสีในแนวตั้งของชั้นบรรยากาศที่มีหน้าตัด 1 ซม. 2ขยายจากพื้นผิวแอคทีฟไปจนถึงขอบด้านบนของบรรยากาศ ส่วนที่เข้ามาประกอบด้วยรังสีดวงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับโดยพื้นผิวและบรรยากาศที่มีกัมมันตภาพรังสี และส่วนที่ส่งออกไปประกอบด้วยส่วนหนึ่งของรังสีคลื่นยาวของพื้นผิวโลกและบรรยากาศที่ออกไปสู่อวกาศ ความสมดุลของการแผ่รังสีของระบบบรรยากาศโลก-บรรยากาศเป็นบวกในโซนตั้งแต่ละติจูด 30° ใต้ถึงละติจูด 30° เหนือ และที่ละติจูดสูงกว่าจะเป็นลบ

การศึกษาความสมดุลของรังสีเป็นที่สนใจในทางปฏิบัติอย่างมาก เนื่องจากความสมดุลนี้เป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ก่อให้เกิดสภาพอากาศ ระบอบการปกครองความร้อนไม่เพียงแต่ในดินหรืออ่างเก็บน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงชั้นของบรรยากาศที่อยู่ติดกันด้วยนั้นขึ้นอยู่กับมูลค่าของมันด้วย ความรู้เกี่ยวกับความสมดุลของรังสีมีความสำคัญอย่างยิ่งในการคำนวณการระเหยเมื่อศึกษาปัญหาของการก่อตัวและการเปลี่ยนแปลงของมวลอากาศเมื่อพิจารณาอิทธิพลของรังสีที่มีต่อมนุษย์และพืช

บทที่ 2 อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ต่อกระบวนการทางธรรมชาติและเศรษฐกิจ

2.1 การแผ่รังสีแสงอาทิตย์และสภาพอากาศ

ดวงอาทิตย์เป็นกำลังหลักที่ขับเคลื่อนระบบภูมิอากาศ และแม้แต่การเปลี่ยนแปลงปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์เพียงเล็กน้อยก็สามารถส่งผลกระทบสำคัญต่อสภาพอากาศของโลกได้ กิจกรรมแสงอาทิตย์จะแว็กซ์และเสื่อมลงทุก ๆ สิบเอ็ดปี (หรือตามที่ผู้เชี่ยวชาญบางคนเชื่อ ทุก ๆ ยี่สิบสองปี) ของวัฏจักรสุริยะ ในช่วง 3 ล้านปีที่ผ่านมา การผันผวนของปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนพื้นผิวโลกเป็นประจำทำให้เกิดยุคน้ำแข็งต่อเนื่องกัน โดยคั่นด้วยช่วงระหว่างน้ำแข็งที่สั้นและอบอุ่น ตามสมมติฐานของมิลานโควิช ซีกโลกอาจได้รับรังสีดวงอาทิตย์น้อยลงหรือมากกว่านั้นอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ซึ่งสะท้อนให้เห็นในอุณหภูมิโลก ในรอบหลายล้านปี วัฏจักรสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไป เมื่อสิ้นสุดยุคน้ำแข็งสุดท้าย แผ่นน้ำแข็งที่เชื่อมยุโรปเหนือเป็นเวลา 100,000 ปี อเมริกาเหนือเริ่มลดลงและหายไปเมื่อ 6 พันปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าการพัฒนาของอารยธรรมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่อบอุ่นระหว่างยุคน้ำแข็ง

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกเป็นฐานพลังงานหลักในการสร้างสภาพภูมิอากาศ เป็นตัวกำหนดการไหลของความร้อนหลักสู่พื้นผิวโลก บรรยากาศจะร้อนขึ้น โดยดูดซับทั้งรังสีดวงอาทิตย์และรังสีของโลกเอง บรรยากาศที่ร้อนระอุแผ่กระจายออกมาเอง เช่นเดียวกับพื้นผิวโลก มันปล่อยรังสีอินฟราเรดในช่วงคลื่นยาวที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ส่วนสำคัญ (ประมาณ 70%) ของรังสีในชั้นบรรยากาศมาถึงพื้นผิวโลกซึ่งดูดซับได้เกือบทั้งหมด (95-99%) รังสีนี้เรียกว่า "รังสีตอบโต้" เนื่องจากรังสีดังกล่าวพุ่งตรงไปยังรังสีของพื้นผิวโลก สารหลักในชั้นบรรยากาศที่ดูดซับรังสีจากพื้นดินและส่งรังสีสวนกลับคือไอน้ำ นอกจากไอน้ำแล้ว บรรยากาศยังมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) และก๊าซอื่นๆ ที่ดูดซับพลังงานในช่วงความยาวคลื่น 7-15 ไมครอน ได้แก่ โดยที่พลังงานของการแผ่รังสีภาคพื้นดินใกล้เคียงกับค่าสูงสุด การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ CO2 ค่อนข้างน้อย 2ในชั้นบรรยากาศอาจส่งผลต่ออุณหภูมิพื้นผิวโลกได้ โดยการเปรียบเทียบกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในเรือนกระจกเมื่อรังสีที่ทะลุผ่านฟิล์มป้องกันทำให้พื้นดินร้อนขึ้นการแผ่รังสีซึ่งฟิล์มล่าช้าออกไปทำให้ได้รับความร้อนเพิ่มเติมกระบวนการปฏิสัมพันธ์ของพื้นผิวโลกกับชั้นบรรยากาศนี้เรียกว่า "เรือนกระจก ผล." ปรากฏการณ์เรือนกระจกช่วยให้เราสามารถรักษาอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกซึ่งสามารถเกิดขึ้นและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้ หากไม่มีภาวะเรือนกระจก อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ย โลกคงจะต่ำกว่าที่เป็นอยู่ตอนนี้อย่างมาก

มีการศึกษาอิทธิพลของปัจจัยภายนอกที่มีต่ออุณหภูมิอากาศโลกโดยใช้แบบจำลอง งานส่วนใหญ่ในพื้นที่นี้ชี้ให้เห็นว่าในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา อัตราและขอบเขตของภาวะโลกร้อนโดยประมาณเนื่องจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้น ค่อนข้างเทียบเคียงได้กับหรือมากกว่าอัตราและขอบเขตของภาวะโลกร้อนที่สังเกตได้ การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ การเปลี่ยนแปลงของรังสีดวงอาทิตย์ และคุณสมบัติของพื้นผิวโลกทำให้สมดุลพลังงานของระบบภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไป การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้แสดงโดยคำว่า แรงแผ่รังสี ซึ่งใช้เพื่อเปรียบเทียบผลกระทบจากภาวะโลกร้อนหรือความเย็นที่มีต่อสภาพอากาศโลกอันเนื่องมาจากปัจจัยมนุษย์และปัจจัยทางธรรมชาติหลายประการ

ในดินแดนของรัสเซียในฤดูหนาว การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ทั้งหมดจะถึงค่าสูงสุดทางตอนใต้ของตะวันออกไกลทางตอนใต้ของ Transbaikalia และ Ciscaucasia ในเดือนมกราคม ทางตอนใต้สุดของพรีมอรีได้รับพลังงานมากกว่า 200 mJ/m 2, พื้นที่อื่นๆ ที่ระบุไว้ - มากกว่า 150 mJ/km 2. ทางทิศเหนือ ปริมาณรังสีทั้งหมดจะลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากตำแหน่งของดวงอาทิตย์อยู่ต่ำลงและทำให้วันสั้นลง ถึง 60° N มันลดลงแล้ว 3-4 เท่า ทางตอนเหนือของเส้นอาร์กติกเซอร์เคิล กลางคืนขั้วโลกกำลังจะมาถึง โดยอยู่ที่ละติจูด 70° เหนือ คือ 53 วัน ยอดรังสีฤดูหนาวทั่วประเทศติดลบ

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ การระบายความร้อนอย่างรุนแรงของพื้นผิวและการก่อตัวของค่าสูงสุดของเอเชียเกิดขึ้นโดยมีศูนย์กลางเหนือมองโกเลียตอนเหนือ อัลไตทางตะวันออกเฉียงใต้ ตูวา และทางใต้ของภูมิภาคไบคาล ความดันที่ศูนย์กลางของแอนติไซโคลนเกิน 1,040 hPa (เอ็มบาร์) เดือยสองตัวยื่นออกมาจากจุดสูงสุดของเอเชีย: ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือซึ่งมีจุดศูนย์กลางรอง Oymyakon ที่มีความดันสูงกว่า 1,030 hPa และไปทางทิศตะวันตกเพื่อเชื่อมต่อกับที่สูง Azores ซึ่งเป็นแกน Voeikov เธอเอื้อมมือผ่าน เนินเขาเล็ก ๆ ของคาซัคไปยัง Uralsk - Saratov - Kharkov - Chisinau และขึ้นไปตามชายฝั่งทางใต้ของฝรั่งเศส ในภูมิภาคตะวันตกของรัสเซียภายในแกนโวเอคอฟ ความดันจะลดลงเหลือ 1,021 hPa แต่ยังคงสูงกว่าในดินแดนที่ตั้งอยู่ทางเหนือและใต้ของแกน

แกนโวเอคอฟมีบทบาทสำคัญในการแบ่งแยกสภาพภูมิอากาศ ทางใต้ของมัน (ในรัสเซียนี่คือทางใต้ของที่ราบยุโรปตะวันออกและ Ciscaucasia) ลมตะวันออกและตะวันออกเฉียงเหนือพัดพาอากาศภาคพื้นทวีปที่แห้งและเย็น ละติจูดพอสมควรจากจุดสูงสุดของเอเชีย ลมตะวันตกเฉียงใต้และลมตะวันตกพัดไปทางเหนือของแกน Voeikov บทบาทของการคมนาคมทางตะวันตกทางตอนเหนือของที่ราบยุโรปตะวันออกและทางตะวันตกเฉียงเหนือ ไซบีเรียตะวันตกจะทวีความรุนแรงมากขึ้นโดยค่าต่ำสุดของประเทศไอซ์แลนด์ โดยกระแสน้ำที่ไหลลงไปถึงทะเลคารา (ในบริเวณวารังเงอร์ฟยอร์ด มีความกดอากาศอยู่ที่ 1007.5 hPa) การคมนาคมทางตะวันตกมักนำอากาศจากมหาสมุทรแอตแลนติกที่ค่อนข้างอบอุ่นและชื้นเข้ามาในพื้นที่เหล่านี้ ในพื้นที่อื่นๆ ของไซบีเรีย ลมที่มีทิศใต้พัดปกคลุม โดยพัดพาอากาศภาคพื้นทวีปมาจากที่สูงของเอเชีย ในรูป รูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่าเหนืออาณาเขตของภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภายใต้เงื่อนไขของการบรรเทาแอ่งและการแผ่รังสีดวงอาทิตย์น้อยที่สุด อากาศในทวีปอาร์กติกที่เย็นและแห้งมากจะเกิดขึ้นในฤดูหนาว จากความกดอากาศสูงที่เกิดจากเดือยตะวันออกเฉียงเหนือพัดเข้าสู่อาร์กติกและ มหาสมุทรแปซิฟิก

ข้าว. 3. อุณหภูมิเฉลี่ยออกอากาศในเดือนมกราคม

ทะเลอะลูเชียนโลว์ก่อตัวนอกชายฝั่งตะวันออกของคัมชัตกาในฤดูหนาว บนเกาะ Commander ในส่วนตะวันออกเฉียงใต้ของ Kamchatka ทางตอนเหนือของส่วนโค้งเกาะคูริล มีความดันต่ำกว่า 1003 hPa และบริเวณสำคัญของชายฝั่ง Kamchatka มีความกดอากาศต่ำกว่า 1006 hPa ที่นี่ขอบด้านตะวันออกของรัสเซีย บริเวณความกดอากาศต่ำตั้งอยู่ใกล้กับเดือยตะวันออกเฉียงเหนือ ทำให้เกิดความกดอากาศสูง (โดยเฉพาะบริเวณใกล้ ชายฝั่งทางเหนือทะเลโอค็อตสค์); อากาศภาคพื้นทวีปเย็นของละติจูดพอสมควร (ทางใต้) และอากาศอาร์กติก (ทางเหนือ) ถูกส่งไปยังทะเล ลมที่พัดมาจากทิศเหนือและทิศตะวันตกเฉียงเหนือ แนวรบอาร์กติกก่อตั้งขึ้นเหนือน่านน้ำเรนท์ในฤดูหนาวและ ทะเลคาราและในตะวันออกไกล - เหนือ ทะเลโอค็อตสค์. แนวขั้วโลกกำลังจะผ่านไปในเวลานี้ ทางใต้ของดินแดนรัสเซีย. เฉพาะบนชายฝั่งทะเลดำของเทือกเขาคอเคซัสเท่านั้นที่ได้รับอิทธิพลของพายุไซโคลนของสาขาเมดิเตอร์เรเนียนของแนวหน้าขั้วโลกซึ่งเป็นเส้นทางที่เปลี่ยนจากเอเชียตะวันตกเป็น ทะเลสีดำเนื่องจากความกดดันเหนือพื้นที่กว้างต่ำ การกระจายตัวของฝนสัมพันธ์กับโซนหน้าผาก

เมื่อเริ่มเข้าสู่ช่วงที่อากาศอบอุ่น บทบาทของปัจจัยการแผ่รังสีต่อการก่อตัวของสภาพภูมิอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว มันกำหนด ระบอบการปกครองของอุณหภูมิเกือบทั่วประเทศ การแผ่รังสีทั้งหมดจะถึงค่าสูงสุดในฤดูร้อนในทะเลทรายแคสเปียนและบนชายฝั่งทะเลดำของเทือกเขาคอเคซัส - ในเดือนกรกฎาคม 700 mJ/m2 ทางตอนเหนือ ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ลดลงเพียงเล็กน้อย เนื่องจากความยาววันเพิ่มขึ้น ดังนั้นทางตอนเหนือของ Taimyr จะมีค่าเท่ากับ 550 mJ/m2 ในเดือนกรกฎาคม กล่าวคือ 80% ของรังสีมาจากทางใต้ของประเทศ ในฤดูร้อน ความสมดุลของรังสีและอุณหภูมิเฉลี่ยรายเดือนทั่วประเทศจะเป็นบวก อุณหภูมิเฉลี่ยเดือนกรกฎาคมจะสูงสุด หมู่เกาะทางตอนเหนือ Franz Josef Land และ Severnaya Zemlya ใกล้ศูนย์แล้ว บนชายฝั่ง Taimyr - มากกว่า + 2°C เล็กน้อย ในพื้นที่ชายฝั่งอื่นๆ ของไซบีเรีย + 4...+ 6°C และบนชายฝั่งทะเลเรนท์ส + 8...+ 9° C เมื่อเคลื่อนตัวไปทางใต้ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วถึง +12...+13°C ทางด้านทิศใต้ อุณหภูมิจะสูงขึ้นทีละน้อย อุณหภูมิเฉลี่ยในเดือนกรกฎาคมถึงค่าสูงสุด + 25°C ในทะเลทรายของภูมิภาคแคสเปียนและซิสคอเคเซียตะวันออก

ในฤดูร้อน แผ่นดินจะอุ่นขึ้นและความกดดันด้านบนจะลดลง เหนือทรานไบคาเลีย ทางใต้ของยากูเตีย และภูมิภาคอามูร์ตอนกลาง ความกดอากาศตั้งต่ำกว่า 1006 hPa และทางใต้ของ Dauria อยู่ที่ 1003 hPa เมื่อมุ่งหน้าไปยังมหาสมุทร ความดันจะเพิ่มขึ้นถึง 1,012 hPa เหนือน่านน้ำทางตอนเหนือของทะเลไซบีเรียตะวันออกและทะเลชุคชี เหนือ ทะเลเรนท์และ ชายฝั่งตะวันตกโลกใหม่ มวลอากาศพุ่งลึกเข้าไปในทวีป อากาศอาร์กติกมีอากาศเย็นและแห้ง โดยเฉพาะในพื้นที่ทางตะวันออกของอาร์กติก เมื่อเคลื่อนไปทางใต้ มันจะอุ่นขึ้นอย่างรวดเร็วและเคลื่อนตัวออกจากสภาวะอิ่มตัว คลื่นสูงสุดฮาวาย (แปซิฟิกเหนือ) เคลื่อนตัวไปทางเหนือในฤดูร้อน เข้าใกล้ชายแดนตะวันออกไกลของรัสเซีย ส่งผลให้เกิดมรสุมฤดูร้อน แผ่นดินใหญ่ได้รับอากาศจากทะเลแปซิฟิกในละติจูดพอสมควร และบางครั้งก็เป็นอากาศเขตร้อน เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนตัวของ Azov High ไปทางเหนือ เดือยของมันทะลุผ่านที่ราบยุโรปตะวันออก ด้านเหนือและตะวันออกมีความกดอากาศลดลง ในฤดูร้อน การคมนาคมทางทิศตะวันตกมีความเข้มข้นมากขึ้น จากมหาสมุทรแอตแลนติก อากาศทะเลในละติจูดพอสมควรเข้าสู่ดินแดนรัสเซีย

ทั้งหมด มวลอากาศเมื่อมาถึงดินแดนของรัสเซียในฤดูร้อนก็แปรสภาพเป็นอากาศภาคพื้นทวีปในละติจูดพอสมควร แนวรบอาร์กติกปรากฏขึ้นเหนือทะเลทางเหนือ ทางตะวันออกของ Taimyr เหนือบริเวณชายฝั่งของไซบีเรีย กิ่งก้านมองโกเลียของแนวหน้าขั้วโลกตัดผ่านภูเขาทางตอนใต้ของไซบีเรียและผ่านไป ภาคกลางในที่ราบยุโรปตะวันออกและปรีมอรี ด้านหน้าของมวลภายในเกิดขึ้นระหว่างอากาศทางทะเลและทวีปที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในละติจูดพอสมควร

2.2 ผลกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ต่อการพัฒนาของพืชและสัตว์

ในส่วนก่อนหน้าของงานในหลักสูตรนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามากับพื้นผิวโลกได้ถูกสร้างขึ้น ด้วยความสัมพันธ์นี้ การแผ่รังสีแสงอาทิตย์จึงมีอิทธิพลอย่างแข็งขันต่อกระบวนการต่างๆ บนโลก รวมถึงชีวมณฑลด้วย ในและ Vernadsky พูดถึงปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการพัฒนาชีวมณฑลชี้ให้เห็นถึงรังสีดวงอาทิตย์ ดังนั้นเขาจึงเน้นย้ำว่าหากไม่มีร่างกายของจักรวาลโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่มีดวงอาทิตย์สิ่งมีชีวิตบนโลกก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงไป รังสีแสงอาทิตย์เข้าสู่พลังงานโลก (ความร้อน ไฟฟ้า เคมี เครื่องกล) ในระดับที่กำหนดการมีอยู่ของชีวมณฑล ด้วยการประมวลผลพลังงานแสงอาทิตย์ สิ่งมีชีวิตได้เปลี่ยนแปลงโลกทั้งใบของเรา ในแง่นี้ เราสามารถสรุปได้ว่าต้นกำเนิด การก่อตัว และการทำงานของชีวมณฑลเป็นผลมาจากการกระทำของรังสีดวงอาทิตย์ เหนือสิ่งอื่นใด

พลังงานรังสีส่วนหนึ่งของดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่โลกถูกส่งโดยการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 300...4000 นาโนเมตร สำหรับพืชพื้นที่ของการแผ่รังสีทางสรีรวิทยามีความสำคัญมากที่สุดโดยมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงการเจริญเติบโตและการพัฒนา จากการแผ่รังสีทางสรีรวิทยาที่มายังพืชนั้น ประมาณ 80% จะถูกดูดซับโดยพวกมัน 10% จะถูกสะท้อน และ 10% จะถูกส่งผ่าน สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงและกระบวนการทางสรีรวิทยาอื่น ๆ พืชใช้รังสีที่ถูกดูดซับมากถึง 6% ส่วนที่เหลือนำไปใช้ในการถ่ายเทความร้อนและการคายน้ำ องค์ประกอบสเปกตรัมของแสงมีอิทธิพลอย่างมากต่อธรรมชาติของการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช เม็ดสีพืชดูดซับรังสีได้ในช่วง 320...760 นาโนเมตร ค่าสูงสุดในการดูดกลืนแสงหลักคือสีน้ำเงิน-ม่วงและสีแดง และค่าต่ำสุดอยู่ในขอบเขตสีเหลือง-เขียวของสเปกตรัม รังสีอัลตราไวโอเลตถูกดูดซับโดยโมเลกุลโปรตีนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งอาจสร้างความเสียหายร้ายแรงได้ โครโมฟอร์ที่สำคัญอีกสองชนิดที่ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตคือไฟโตฮอร์โมนภายนอก ต้องขอบคุณพวกเขารังสีอัลตราไวโอเลตส่งผลต่อกระบวนการเจริญเติบโตและการพัฒนา - การเจริญเติบโตของอวัยวะที่ไม่สมส่วนความไม่สมดุลในการเจริญเติบโตของรากและยอดและการก่อตัวของพืชที่มีนิสัยกะทัดรัด (อัลไพน์) ส่วนหนึ่งของรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีสีน้ำเงินที่มีความยาวคลื่นไม่เกิน 510 นาโนเมตรถูกดูดซับโดยเม็ดสีเข้ารหัสที่มีการศึกษาน้อย แสงสีน้ำเงินถูกดูดซับโดยแคโรทีนอยด์และคลอโรฟิลล์ สีแดงโดยคลอโรฟิลล์ สีแดงและสีแดงฟาร์เรดโดยไฟโตโครม การแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าจะไม่ถูกดูดซับโดยเม็ดสีพิเศษอีกต่อไป แต่จะถูกดูดซับโดยพื้นผิวทั้งหมดของพืช ส่งผลให้อุณหภูมิของมันเพิ่มขึ้น สิ่งนี้สามารถสังเกตได้ในการหว่าน: ชั้นบนของใบไม้จับและสะท้อนแสงเป็นส่วนใหญ่จากส่วนคลื่นสั้นที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม การแผ่รังสีคลื่นยาวส่วนใหญ่จะทะลุผ่านไปยังใบล่างซึ่งเมื่อเทียบกับพื้นหลังของกิจกรรมการสังเคราะห์แสงที่อ่อนแอลงจะกระตุ้นการหายใจอย่างมีนัยสำคัญ ภายใต้อิทธิพลของรังสีนี้ลำต้นจะถูกยืดออกอันเป็นผลมาจากการยืดตัวของปล้องทำให้เกิดเนื้อเยื่อหลวมที่มีเซลล์ขนาดใหญ่ซึ่งได้รับความเสียหายได้ง่ายจากรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อปลูกต้นกล้าที่หนาและรก

พลังงานการแผ่รังสีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการทางสรีรวิทยาเป็นปัจจัยที่ทรงพลังในการก่อตัวของพืชในท้ายที่สุด ระยะเวลาของแสงจะเป็นตัวกำหนดและมักจะเปลี่ยนรูปลักษณ์ของพืช ดังนั้นในวันสั้น ๆ (8-10 ชั่วโมง) พืชที่มีวันยาวนานจะสร้างใบหรือหน่อที่แตกแขนงจำนวนมากหลายชนิด (ผักกาดหอม rudbeckia หัวไชเท้า ฯลฯ ) ก่อตัวเป็นดอกกุหลาบก้านของพวกมันจะสั้นลง ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน พืชที่มีวันสั้นจะแคระแกรน จำนวนใบมีน้อย ช่อดอก (เช่น ช่อข้าวฟ่าง ข้าว) มีน้อย และจำนวนเมล็ดที่เกิดขึ้นก็ไม่มีนัยสำคัญเช่นกัน ด้วยการเพิ่มขึ้นของช่วงแสง (มากกว่า 14-16 ชั่วโมง) การพัฒนาจึงล่าช้าและการเจริญเติบโตสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากซึ่งเป็นผลมาจากการที่แม้แต่ปรากฏการณ์ของความใหญ่โตเช่นใบมากมายบนลำต้นยาวการปรากฏตัวของหน่อที่ซอกใบจำนวนมาก ,การแตกแขนงของใบหู,ดอกซ้อน,หลายหู, มักสังเกตการขยายตัวของจำนวนและขนาดของดอกและเมล็ดในแต่ละช่อดอก ความยาวของวันส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนระหว่างอวัยวะเหนือพื้นดินและใต้ดิน และยังควบคุมการก่อตัวของความหนาของลำต้น หัว ราก และหัวในพืช เช่น หัวไชเท้า หัวหอม แครอท มันฝรั่ง และดอกรักเร่ ตัวอย่างเช่น หัวไชเท้าและมันฝรั่ง ซึ่งมีการพัฒนาล่าช้าในวันสั้นๆ จะส่งสารดูดกลืนเข้าไปในพืชรากหรือหัว จากการคัดเลือกได้เลือกพันธุ์ที่สามารถสร้างรากได้ในวันที่ยาวนาน (เช่นในหัวไชเท้า) หรือหลังดอกบานในมันฝรั่ง ความยาวของวันส่งผลต่อความแตกต่างของเพศ: ในป่าน ในวันที่ยาวนาน ต้นไม้ครึ่งหนึ่งจะเป็นตัวผู้ ครึ่งหนึ่งเป็นตัวเมีย และในวันสั้น ๆ เมื่อการพัฒนาดำเนินไปเร็วขึ้น ต้นไม้ครึ่งหนึ่งจะเป็นกะเทย และอีกครึ่งหนึ่งเป็นตัวเมีย . วันสั้นๆ เร่งการก่อตัวของดอกตัวเมียในแตงกวาและแตง เช่นเดียวกับซังในข้าวโพด การรวมกันของความยาววันและฟลักซ์ที่มีองค์ประกอบสเปกตรัมของการแผ่รังสีต่างกัน (หรือด้วยอัตราส่วนพลังงานที่แตกต่างกัน เช่น รังสีสีแดงและสีน้ำเงินในการแผ่รังสีของหลอดไฟสีขาว) มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาในระดับที่มากยิ่งขึ้น

ในที่มืดหรือที่ความเข้มข้นของรังสีต่ำ มักจะสังเกตเห็นการพังทลายของพืช (การยืดและการทำให้บางของลำต้นและใบ การยืดของก้านใบเพิ่มขึ้น ฯลฯ ) สาเหตุหลักมาจากการยืดของเซลล์ตามความยาว - กระบวนการทางชีวภาพที่มุ่งเป้าไปที่การนำ อวัยวะที่รับแสง เช่น ในกรณี เช่น ในลำต้นที่เกิดขึ้นในดินระหว่างการงอกของเมล็ด แสงยับยั้งการยืดตัว และยิ่งแรงมากเท่าใด ความเข้มของแสงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ที่ความยาววันเดียวกัน ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงและความเข้มของมัน ความสูงของพืชและรูปร่างของมันเปลี่ยนไป: ที่ความเข้มต่ำ พืชที่มีขนาดกะทัดรัดและเติบโตต่ำที่สุดแม้ว่าจะมีใบจำนวนมากก็ตาม ภายใต้การกระทำของสีส้มแดงและที่ความเข้มสูง - ภายใต้อิทธิพลของรังสีสีน้ำเงินม่วง

เมื่อพืชบางชนิดถูกส่องด้วยแสงสีแดงเท่านั้น จะสังเกตเห็นการก่อตัวของใบที่มีรูปร่างเรียบง่ายกว่าและใบมีดยาวขึ้น โดยมีกลีบจำนวนน้อยกว่า (เช่น ในหัวไชเท้า มะเขือเทศ ฯลฯ) พืชน้ำจำนวนหนึ่งซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยปรากฏการณ์ของเฮเทอโรฟีลี (ใบที่มีรูปร่างต่างกัน) จะก่อตัวเป็นใบที่มีลักษณะคล้ายริบบิ้นและมีรูปร่างเรียบง่ายเมื่อสัมผัสกับแสงสีแดงหรือสีเขียว อย่างไรก็ตามในแสงสีน้ำเงินหรือสีขาว ใบไม้ปกติและซับซ้อนมากขึ้นจะพัฒนาขึ้น โดยทั่วไปแล้วพืชทุกชนิดจำเป็นต้องมีรังสีสีน้ำเงินม่วงในการแผ่รังสีโดยที่ไม่ว่าจะในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่นการเจริญเติบโตที่ผิดปกติการพัฒนาความผิดปกติในความแตกต่าง ฯลฯ ไม่ช้าก็เร็ว ดังนั้นพลังงานรังสีในช่วง 300-800 mmk เป็นปัจจัยด้านกฎระเบียบที่มีประสิทธิภาพที่มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการเชิงโครงสร้าง

การปรากฏตัวในพืชและอวัยวะของระบบรับแสงจำนวนหนึ่งซึ่งมีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกันและด้วยเหตุนี้จึงกำหนดสเปกตรัมการกระทำของกระบวนการและปฏิสัมพันธ์ของพวกเขาเมื่อถูกฉายรังสีด้วยแสงสีขาวสร้างพื้นฐานสำหรับคุณสมบัติและลักษณะเฉพาะของพืชที่หลากหลายเป็นพิเศษ การแสดงออกเชิงปริมาณและคุณภาพซึ่งขึ้นอยู่กับอิทธิพลต่างๆ ดังนั้น กระบวนการต่างๆ ในชีวิตของพืชจึงถูกควบคุมโดยพลังงานรังสี ซึ่งแหล่งกำเนิดในสภาพธรรมชาติคือรังสีที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์

อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ที่มีต่อสัตว์มีความสำคัญและหลากหลายมาก รังสีดวงอาทิตย์มีผลทางชีวภาพที่ทรงพลัง กระตุ้นกระบวนการทางสรีรวิทยาในร่างกาย เปลี่ยนแปลงการเผาผลาญและโทนสีทั่วไปของร่างกาย ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีต่อร่างกายขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น - ยิ่งคลื่นสั้นเท่าไร ผลกระทบทางชีวภาพก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น รังสีอัลตราไวโอเลตมีผลที่ทรงพลังที่สุด กระตุ้นการเผาผลาญโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และแร่ธาตุ มีการสังเกตผลกระทบต่อการทำงานของเม็ดเลือดและกระบวนการทางภูมิคุ้มกันซึ่งนำไปสู่การเพิ่มการป้องกันของร่างกาย ภายใต้อิทธิพลของรังสียูวี วิตามินดีจะถูกสร้างขึ้นจากโปรวิตามิน 7-ดีไฮโดรโคเลสเตอรอลในผิวหนังของสัตว์ 3ควบคุมการเผาผลาญฟอสฟอรัส-แคลเซียม และปกป้องคนหนุ่มสาวจากโรคกระดูกอ่อน และผู้ใหญ่จากโรคกระดูกพรุน

ผลการฆ่าเชื้อแบคทีเรียของ UFL มีความสำคัญอย่างยิ่ง ส่งผลให้สามารถฆ่าเชื้อโรคในอากาศ ดิน และน้ำได้ ปฏิกิริยาที่เป็นลักษณะเฉพาะที่สุดของร่างกายมนุษย์ต่อการสัมผัสกับรังสียูวีคือการพัฒนาของการสร้างเม็ดสี (การฟอกหนัง) การได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตเกินขนาดอาจทำให้เกิดการไหม้และการระคายเคืองผิวหนัง ปวดศีรษะ และอุณหภูมิร่างกายเพิ่มขึ้น

รังสีอินฟราเรดมีผลทางความร้อน เพื่อปรับปรุงสภาพทางสรีรวิทยา การเจริญเติบโต การพัฒนาและความปลอดภัยของสัตว์เล็ก ตลอดจนสร้างสภาวะอุณหภูมิและความชื้นที่เหมาะสมในสถานที่ในช่วงฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว-ฤดูใบไม้ผลิของปี จึงมีการใช้การทำความร้อนในท้องถิ่นด้วยหลอดอินฟราเรดอย่างกว้างขวาง รังสีอินฟราเรดจะเพิ่มอุณหภูมิของอากาศ ทำให้ผิวหนังและเนื้อเยื่อที่อยู่ลึกลงไปอุ่นขึ้น ส่งเสริมการไหลเวียนของเลือดไปยังหลอดเลือดส่วนปลาย ดังนั้นจึงสร้างเกราะป้องกันความร้อนที่ป้องกันไม่ให้ร่างกายเย็นลง รังสีอินฟราเรดช่วยปรับปรุงการควบคุมอุณหภูมิและส่งเสริมการแข็งตัวของร่างกายลูกสัตว์ในฟาร์ม

แสงที่มองเห็นช่วยให้สัตว์มีทิศทางในอวกาศ และเพิ่มการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อด้วยการเปิดใช้งานโทนเสียงของประสาทและกล้ามเนื้อ แสงที่มองเห็นจะทำให้เส้นประสาทตาระคายเคือง กระตุ้นระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ และส่งผลต่อทั้งร่างกายผ่านแสงที่มองเห็น ภายใต้อิทธิพลของแสงในสัตว์ การหลั่งของอวัยวะสืบพันธุ์จะเพิ่มขึ้นและกระตุ้นการทำงานทางเพศ การขาดแสงสว่างในสัตว์ที่กำลังเติบโตอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในอวัยวะสืบพันธุ์ และในสัตว์ที่โตเต็มวัยจะลดกิจกรรมทางเพศ การเจริญพันธุ์ หรือทำให้เกิดภาวะมีบุตรยากชั่วคราว ตัวอย่างเช่น ในสุกรสาวและหมูป่าที่เลี้ยงในสภาพแสงน้อย น้ำหนักของรังไข่และอัณฑะจะต่ำกว่าสัตว์ที่คล้ายกันที่เลี้ยงในสภาพแสงปกติถึง 20-24%

การดูแลหมูป่าพันธุ์ภายใต้แสงสว่าง 100-150 ลักซ์และเวลากลางวัน 9-10 ชั่วโมงมีผลดีต่อศักยภาพและคุณภาพของตัวอสุจิ กิจกรรมของรังไข่และการแสดงความร้อนทางเพศในวัวก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านแสงเป็นส่วนใหญ่เช่นกัน สิ่งที่ดีที่สุดสำหรับพวกเขาคือการส่องสว่าง 16 ชั่วโมง การสังเกตในทางปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าวัวที่เลี้ยงในแผงแถวด้านนอกใกล้หน้าต่างจะร้อนเร็วกว่าและมีการปฏิสนธิมากกว่าวัวในแผงแถวกลางซึ่งมีแสงสว่างน้อยกว่า 5-10 เท่า

แสงสว่างภายในอาคารมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับนก การใช้ระบบการปกครองแสงที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับอายุและระยะเวลาของการวางไข่ ช่วยให้สามารถผลิตไข่ได้ตลอดทั้งปี การลดความเข้มของแสงจะลดการเคลื่อนไหวของสัตว์ ซึ่งนำไปสู่การใช้พลังงานอาหารอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยในแต่ละวัน ดังนั้นจึงแนะนำให้เลี้ยงสัตว์ที่ขุนไว้ในห้องมืด อย่างไรก็ตามในขณะเดียวกัน สัดส่วนไขมันสะสมในเนื้อสัตว์เป็นจำนวนมากและสัดส่วนของโปรตีนลดลง ในสภาวะที่มืด ความแข็งแรงของกระดูกยาวในสัตว์จะลดลง แสงสว่างจ้ามากเกินไปนำไปสู่การรุกรานและการกินเนื้อคนเพิ่มมากขึ้น

เมื่อคำนึงถึงอิทธิพลที่หลากหลายของรังสีดวงอาทิตย์ สัตว์ควรอยู่ในห้องที่มีแสงสว่างเพียงพอ โดยต้องออกกำลังกายเป็นประจำ และในฤดูร้อนควรเก็บไว้ในทุ่งหญ้าหรือในค่ายฤดูร้อน ดังนั้นภายใต้อิทธิพลของแสงแดด สีโดยทั่วไปของร่างกาย ความต้านทานต่อการติดเชื้อ และความต้านทานตามธรรมชาติและผลผลิตของสัตว์จึงเพิ่มขึ้น

บทสรุป

เป็นเวลาหลายพันปีที่ผู้คนรับรู้เพียงส่วนที่มองเห็นได้ของการแผ่รังสีคลื่นของดวงอาทิตย์ ต่อมาได้มีการค้นพบว่าดวงอาทิตย์ไม่เพียงแต่เปล่งแสงที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่ยังเปล่งแสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าออกมา เช่นเดียวกับอนุภาคที่มีประจุด้วย พบว่ารังสีดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนบรรยากาศของโลกและมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวได้

เพื่อสรุปสิ่งนี้ งานหลักสูตรแน่นอนว่าการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อโลกเฉพาะในเวลากลางวันเท่านั้น - เมื่อดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้า นอกจากนี้ การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ยังรุนแรงมากใกล้ขั้วโลกในช่วงวันขั้วโลก ซึ่งเป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์อยู่เหนือขอบฟ้าแม้ในเวลาเที่ยงคืนก็ตาม แสดงให้เห็นว่าปริมาณรังสีที่เทห์ฟากฟ้าได้รับนั้นขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์ - เมื่อระยะห่างเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ปริมาณรังสีที่มาจากดาวฤกษ์ไปยังดาวเคราะห์จะลดลงสี่เท่า (สัดส่วนกับกำลังสองของระยะทาง ระหว่างโลกกับดาวฤกษ์) ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์แม้เพียงเล็กน้อย (ขึ้นอยู่กับความเยื้องศูนย์ของวงโคจร) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในปริมาณรังสีที่เข้าสู่ดาวเคราะห์

ตัวอย่างเช่น ความสมดุลของรังสีบนเกาะเหนือสุดของรัสเซียเป็นลบ ในแผ่นดินใหญ่แตกต่างกันไปจาก 400 mJ/m2 ทางตอนเหนือสุดของ Taimyr ถึง 2000 mJ/m2 2ทางตอนใต้สุดของตะวันออกไกลทางตอนล่างของแม่น้ำโวลก้าและซิสคอเคเซียตะวันออก ค่าสูงสุด (2100 mJ/m 2) ความสมดุลของรังสีถึงใน Ciscaucasia ตะวันตก ความสมดุลของการแผ่รังสีจะกำหนดปริมาณความร้อนที่ใช้ในกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ ด้วยเหตุนี้ บริเวณใกล้ชานเมืองทางตอนเหนือของรัสเซีย จึงมีการใช้ความร้อนในกระบวนการทางธรรมชาติและการก่อตัวของสภาพภูมิอากาศน้อยกว่าถึงห้าเท่าเมื่อเทียบกับบริเวณชานเมืองทางตอนใต้

อย่างไรก็ตาม ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามานั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลเป็นอย่างมาก โดยในปัจจุบันปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามายังโลกแทบไม่เปลี่ยนแปลง แต่ที่ละติจูด 65° เหนือ (ละติจูดของเมืองทางตอนเหนือของรัสเซียและ แคนาดา) ในฤดูร้อนปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่เข้ามามากกว่าในฤดูหนาวถึง 25% สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโลกเอียงเป็นมุม 23.3 องศาสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ การเปลี่ยนแปลงในฤดูหนาวและฤดูร้อนจะได้รับการชดเชยร่วมกัน แต่เมื่อละติจูดของสถานที่สังเกตการณ์เพิ่มขึ้น ช่องว่างระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อนก็จะใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นที่เส้นศูนย์สูตรจึงไม่มีความแตกต่างระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อน นอกเหนือจากเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลแล้ว การแผ่รังสีแสงอาทิตย์จะสูงมากในฤดูร้อนและต่ำมากในฤดูหนาว สิ่งนี้กำหนดสภาพอากาศบนโลก นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงความเยื้องศูนย์ของวงโคจรของโลกเป็นระยะๆ อาจนำไปสู่การเกิดขึ้นของยุคทางธรณีวิทยาต่างๆ เช่น ยุคน้ำแข็ง ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการชีวธรณีเคมีและภูมิอากาศของโลกถูกกำหนดโดยตำแหน่งเชิงพื้นที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (ความเอียงของแกนโลกกับระนาบของวงโคจรของโลก) ระยะห่างของโลกจากดวงอาทิตย์ เงื่อนไขในการผ่าน ของรังสีดวงอาทิตย์และโดยกระบวนการที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์เป็นหลัก ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่ากิจกรรมสุริยะ พื้นฐานของการเชื่อมต่อระหว่างแสงอาทิตย์กับภาคพื้นดินคืออิทธิพลของกิจกรรมสุริยะที่มีต่อความไม่เสถียรของกระบวนการทางเทคนิคที่เกิดขึ้นบนโลก ในชั้นบรรยากาศ และพื้นที่ใกล้โลก

จากงานที่ทำสรุปได้หลักๆ ดังนี้

การแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงที่มายังโลกและการแพร่กระจายของรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกเป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลก

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ซึ่งส่งความร้อนและแสงสว่างมายังโลกมีความสำคัญสูงสุดในการกำเนิดของภูมิอากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของปรากฏการณ์และกระบวนการทางอุตุนิยมวิทยาเกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกและในชั้นบรรยากาศ

รังสีแสงอาทิตย์ก็เป็นหนึ่งในนั้น ปัจจัยสำคัญกิจกรรมที่สำคัญของพืชและสัตว์ซึ่งเป็นตัวกำหนดผลผลิตเป็นส่วนใหญ่

บรรณานุกรม

1. ชูลกิน ไอ.เอ. - รังสีแสงอาทิตย์และพืช เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: Gidrometizdat, 2548 - 234 หน้า

Kuznetsov V.N., Idlis G.M., Gushchina V.N. - วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. อ.: วุ้น

มามอนตอฟ จี.เอส., ซาคารอฟ วี.บี. - ชีววิทยาทั่วไป ม.: มัธยมปลาย,

กู่หนาน เหลียว. - ความรู้พื้นฐานของกระบวนการแผ่รังสีในชั้นบรรยากาศ เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: Gidrometizdat, 2000. - 217 น.

นิกิฟอรอฟ จี.เอส. - จิตวิทยาสุขภาพ เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: ปีเตอร์ 2546 - 255 หน้า

ชารอฟ วี.บี. - สุขภาพและการฉายรังสี, Chelyabinsk: สภาวรรณกรรมเศรษฐกิจและวิทยาศาสตร์-เทคนิคอูราล - ไซบีเรีย, 2545 - 189 หน้า

Katonov V.I., Pliniev S.G. - เกี่ยวกับการเกษตร ม.:. แอล. เซลฮอซกิซ, 2010. - 302 น.

มาร์คอฟ, วี.เอ็ม. - การปลูกผัก ม.: โคลอส; ฉบับที่ 2 แก้ไขใหม่

Vrakin V.F. , Sidorova M.V. - สัณฐานวิทยาของสัตว์เกษตร อ.: "Agropromizdat", 2548. - 539 หน้า

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

แหล่งความร้อน พลังงานความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตของชั้นบรรยากาศ แหล่งที่มาหลักของพลังงานนี้คือดวงอาทิตย์ สำหรับการแผ่รังสีความร้อนของดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดวงดาวนั้น ไม่มีนัยสำคัญมากสำหรับโลกจนไม่สามารถนำมาพิจารณาได้ในทางปฏิบัติ พลังงานความร้อนจากความร้อนภายในของโลกได้รับพลังงานความร้อนเพิ่มมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จากการคำนวณของนักธรณีฟิสิกส์ การไหลของความร้อนอย่างต่อเนื่องจากภายในโลกจะทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกเพิ่มขึ้น 0°.1 แต่ความร้อนที่ไหลเข้ามายังคงมีน้อยมากจนไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงเช่นกัน ดังนั้นแหล่งพลังงานความร้อนเพียงแหล่งเดียวบนพื้นผิวโลกจึงถือได้ว่าเป็นดวงอาทิตย์เท่านั้น

รังสีแสงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์ซึ่งมีอุณหภูมิโฟโตสเฟียร์ (พื้นผิวแผ่รังสี) ประมาณ 6,000° จะแผ่พลังงานออกสู่อวกาศในทุกทิศทาง ส่วนหนึ่งของพลังงานนี้ ในรูปของลำแสงขนาดมหึมาของรังสีดวงอาทิตย์คู่ขนานที่พุ่งชนโลก พลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกในรูปของรังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย์เรียกว่า รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงแต่ไม่ใช่ว่ารังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่มุ่งตรงมายังโลกจะไปถึงพื้นผิวโลก เนื่องจากรังสีของดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศหนาทึบนั้นถูกดูดซับไว้บางส่วน ซึ่งบางส่วนกระจัดกระจายโดยโมเลกุลและอนุภาคอากาศแขวนลอย และบางส่วนก็ถูกสะท้อนโดยเมฆ พลังงานแสงอาทิตย์ส่วนหนึ่งที่กระจายไปในชั้นบรรยากาศเรียกว่า รังสีกระจัดกระจายรังสีดวงอาทิตย์ที่กระจัดกระจายเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศและมาถึงพื้นผิวโลก เรารับรู้ว่ารังสีชนิดนี้เป็นแสงกลางวันสม่ำเสมอ เมื่อดวงอาทิตย์ถูกเมฆปกคลุมจนหมดหรือหายไปใต้เส้นขอบฟ้า

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและกระจายเมื่อถึงพื้นผิวโลกจะไม่ถูกดูดซับจนหมด รังสีดวงอาทิตย์ส่วนหนึ่งสะท้อนจากพื้นผิวโลกกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ และพบอยู่ที่นั่นในรูปของกระแสรังสีที่เรียกว่า สะท้อนรังสีดวงอาทิตย์

องค์ประกอบของรังสีดวงอาทิตย์มีความซับซ้อนมากซึ่งสัมพันธ์กับมาก อุณหภูมิสูงพื้นผิวที่แผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ตามอัตภาพ ตามความยาวคลื่น สเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์แบ่งออกเป็นสามส่วน: อัลตราไวโอเลต (η<0,4<μ видимую глазом (η จาก 0.4μ ถึง 0.76μ) และส่วนอินฟราเรด (η >0.76μ) นอกจากอุณหภูมิของโฟโตสเฟียร์จากแสงอาทิตย์แล้ว องค์ประกอบของรังสีดวงอาทิตย์ที่พื้นผิวโลกยังได้รับอิทธิพลจากการดูดกลืนและการกระเจิงของรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนขณะที่รังสีดังกล่าวผ่านเปลือกอากาศของโลกอีกด้วย ทั้งนี้องค์ประกอบของรังสีดวงอาทิตย์ที่ขอบบนของชั้นบรรยากาศและที่พื้นผิวโลกจะแตกต่างกัน จากการคำนวณและการสังเกตทางทฤษฎีพบว่าที่ขอบเขตของบรรยากาศรังสีอัลตราไวโอเลตคิดเป็น 5% รังสีที่มองเห็น - 52% และอินฟราเรด - 43% ที่พื้นผิวโลก (ที่ระดับความสูงของดวงอาทิตย์ 40°) รังสีอัลตราไวโอเลตมีเพียง 1% รังสีที่มองเห็นได้คิดเป็น 40% และรังสีอินฟราเรดมีสัดส่วน 59%

ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ ความเข้มของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงหมายถึงปริมาณความร้อนเป็นแคลอรี่ที่ได้รับต่อนาที จากพลังงานการแผ่รังสีของพื้นผิวดวงอาทิตย์ใน 1 ซม. 2,ตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์

ในการวัดความเข้มของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงจะใช้เครื่องมือพิเศษ - แอกติโนมิเตอร์และไพเฮลิโอมิเตอร์ ปริมาณรังสีที่กระจัดกระจายถูกกำหนดโดยไพราโนมิเตอร์ การลงทะเบียนระยะเวลาของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยอัตโนมัตินั้นดำเนินการโดยแอกติโนกราฟและเฮลิโอกราฟ ความเข้มสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ถูกกำหนดโดยสเปกโตรโบโลกราฟ

ที่ขอบเขตของชั้นบรรยากาศ ซึ่งไม่รวมผลการดูดซับและการกระเจิงของเปลือกอากาศของโลก ความเข้มของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงจะอยู่ที่ประมาณ 2 อุจจาระโดย 1 ซม. 2พื้นผิวภายใน 1 นาที ปริมาณนี้เรียกว่า ค่าคงที่แสงอาทิตย์ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ใน 2 อุจจาระโดย 1 ซม. 2ใน 1 นาที ให้ความร้อนจำนวนมากในระหว่างปีจนเพียงพอที่จะละลายชั้นน้ำแข็ง 35 มถ้าชั้นดังกล่าวปกคลุมพื้นผิวโลกทั้งหมด

การตรวจวัดความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์หลายครั้งทำให้เชื่อได้ว่าปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงขอบเขตบนของชั้นบรรยากาศโลกมีความผันผวนหลายเปอร์เซ็นต์ การแกว่งเป็นแบบคาบและไม่เป็นคาบ ซึ่งดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์

นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนเกิดขึ้นในระหว่างปี เนื่องจากความจริงที่ว่าโลกในการหมุนรอบตัวเองประจำปีนั้นไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่อยู่ในวงรีที่จุดโฟกัสจุดใดจุดหนึ่งซึ่งดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ . ด้วยเหตุนี้ระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์จึงเปลี่ยนไป ส่งผลให้ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์มีความผันผวน ความรุนแรงสูงสุดสังเกตได้ประมาณวันที่ 3 มกราคม ซึ่งเป็นช่วงที่โลกอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด และต่ำสุดประมาณวันที่ 5 กรกฎาคม ซึ่งเป็นช่วงที่โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์สูงสุด

ด้วยเหตุผลนี้ ความผันผวนของความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์จึงมีน้อยมากและเป็นเพียงความสนใจทางทฤษฎีเท่านั้น (ปริมาณพลังงานที่ระยะทางสูงสุดสัมพันธ์กับปริมาณพลังงานที่ระยะทางขั้นต่ำเป็น 100:107 กล่าวคือ ความแตกต่างไม่มีนัยสำคัญเลย)

สภาวะการฉายรังสีของพื้นผิวโลก รูปร่างทรงกลมของโลกเพียงอย่างเดียวนำไปสู่ความจริงที่ว่าพลังงานรังสีของดวงอาทิตย์มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวโลก ดังนั้น ในวันวสันตวิษุวัตและฤดูใบไม้ร่วง (21 มีนาคม และ 23 กันยายน) เฉพาะที่เส้นศูนย์สูตรตอนเที่ยงเท่านั้น มุมตกกระทบของรังสีจะเป็น 90° (รูปที่ 30) และเมื่อมันเข้าใกล้ขั้ว มันก็จะ ลดลงจาก 90 เหลือ 0° ดังนั้น,

หากที่เส้นศูนย์สูตรปริมาณรังสีที่ได้รับจะเป็น 1 จากนั้นที่เส้นขนานที่ 60 จะแสดงเป็น 0.5 และที่ขั้วจะเท่ากับ 0

นอกจากนี้ ลูกโลกยังมีการเคลื่อนไหวรายวันและรายปี และแกนของโลกเอียงกับระนาบวงโคจร 66°.5 เนื่องจากการเอียงนี้ จึงเกิดมุม 23°30 ระหว่างระนาบเส้นศูนย์สูตรและระนาบการโคจร เหตุการณ์นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์สำหรับละติจูดเดียวกันจะแปรผันภายใน 47° (23.5 + 23.5 ) .

ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปี ไม่เพียงแต่มุมตกกระทบของรังสีจะเปลี่ยนไป แต่ยังรวมถึงระยะเวลาของการส่องสว่างด้วย หากในประเทศเขตร้อนความยาวของกลางวันและกลางคืนจะเท่ากันตลอดทั้งปี ในทางกลับกันในประเทศแถบขั้วโลกจะแตกต่างกันมาก ตัวอย่างเช่น ที่ 70° N ว. ในฤดูร้อน ดวงอาทิตย์ไม่ตกเป็นเวลา 65 วันที่อุณหภูมิ 80° N ช. - 134 และที่เสา -186 ด้วยเหตุนี้ การแผ่รังสีที่ขั้วโลกเหนือในวันที่ครีษมายัน (22 มิถุนายน) จึงมากกว่าที่เส้นศูนย์สูตรถึง 36% ตลอดครึ่งฤดูร้อนของปี ปริมาณความร้อนและแสงสว่างทั้งหมดที่ขั้วโลกได้รับนั้นน้อยกว่าที่เส้นศูนย์สูตรเพียง 17% เท่านั้น ดังนั้น ในฤดูร้อนในประเทศขั้วโลก ระยะเวลาของการส่องสว่างส่วนใหญ่จะชดเชยการขาดรังสีซึ่งเป็นผลมาจากมุมเล็กๆ ของการตกกระทบของรังสี ในครึ่งปีฤดูหนาว ภาพแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ปริมาณรังสีที่ขั้วโลกเหนือเดียวกันจะเท่ากับ 0 ส่งผลให้ตลอดทั้งปีปริมาณรังสีที่ขั้วโลกเฉลี่ยน้อยกว่าที่ขั้วโลก 2.4 เส้นศูนย์สูตร. จากที่กล่าวมาทั้งหมด ปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่โลกได้รับจากการแผ่รังสีจะถูกกำหนดโดยมุมตกกระทบของรังสีและระยะเวลาของการฉายรังสี

ในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศที่ละติจูดต่างกัน พื้นผิวโลกจะได้รับความร้อนต่อวันในปริมาณดังต่อไปนี้ โดยแสดงเป็นแคลอรี่ต่อ 1 ซม. 2(ดูตารางในหน้า 92)

การกระจายตัวของรังสีเหนือพื้นผิวโลกตามตารางมักเรียกว่า ภูมิอากาศแสงอาทิตย์เราขอย้ำอีกครั้งว่าเรามีการกระจายตัวของรังสีดังกล่าวที่ขอบเขตด้านบนของชั้นบรรยากาศเท่านั้น

การอ่อนตัวของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศ จนถึงตอนนี้เราได้พูดถึงเงื่อนไขในการกระจายความร้อนจากแสงอาทิตย์เหนือพื้นผิวโลกโดยไม่คำนึงถึงชั้นบรรยากาศแล้ว ในขณะเดียวกันบรรยากาศในกรณีนี้ก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศทำให้เกิดการกระจายตัวและการดูดซับ กระบวนการทั้งสองนี้ร่วมกันลดทอนรังสีดวงอาทิตย์ลงอย่างมีนัยสำคัญ

รังสีของดวงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศประการแรกคือประสบการณ์การกระเจิง (การแพร่กระจาย) การกระเจิงเกิดขึ้นจากความจริงที่ว่ารังสีแสงหักเหและสะท้อนจากโมเลกุลอากาศและอนุภาคของของแข็งและของเหลวในอากาศเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางตรง ถึง"กระจาย" จริงๆ

การกระเจิงจะลดรังสีดวงอาทิตย์ลงอย่างมาก เมื่อปริมาณไอน้ำเพิ่มขึ้นและโดยเฉพาะอนุภาคฝุ่น การกระจายตัวจะเพิ่มขึ้นและการแผ่รังสีจะลดลง ในเมืองใหญ่และพื้นที่ทะเลทรายซึ่งมีปริมาณฝุ่นในอากาศมากที่สุด การกระจายตัวจะทำให้ความแรงของรังสีอ่อนลง 30-45% ด้วยการกระเจิงทำให้ได้รับแสงกลางวันที่ส่องสว่างวัตถุแม้ว่ารังสีของดวงอาทิตย์จะไม่ตกกระทบวัตถุโดยตรงก็ตาม การกระเจิงยังกำหนดสีของท้องฟ้าด้วย

ให้เราพิจารณาความสามารถของบรรยากาศในการดูดซับพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์ ก๊าซหลักที่ประกอบเป็นบรรยากาศดูดซับพลังงานรังสีได้ค่อนข้างน้อย ในทางกลับกัน สิ่งเจือปน (ไอน้ำ โอโซน คาร์บอนไดออกไซด์ และฝุ่น) มีความสามารถในการดูดซับสูง

ในชั้นโทรโพสเฟียร์ สิ่งเจือปนที่สำคัญที่สุดคือไอน้ำ พวกมันดูดซับรังสีอินฟราเรดที่รุนแรงเป็นพิเศษ (ความยาวคลื่นยาว) กล่าวคือ รังสีความร้อนเป็นส่วนใหญ่ และยิ่งมีไอน้ำในบรรยากาศมากเท่าไรก็ยิ่งเป็นธรรมชาติมากขึ้นเท่านั้น การดูดซึม ปริมาณไอน้ำในบรรยากาศอาจมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ภายใต้สภาพธรรมชาติจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.01 ถึง 4% (โดยปริมาตร)

โอโซนมีความสามารถในการดูดซับสูงมาก ส่วนผสมที่สำคัญของโอโซนดังที่ได้กล่าวไปแล้วนั้นอยู่ที่ชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์ (เหนือโทรโพพอส) โอโซนดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (คลื่นสั้น) ได้เกือบทั้งหมด

คาร์บอนไดออกไซด์ยังมีความสามารถในการดูดซับสูงอีกด้วย มันดูดซับคลื่นยาวเป็นหลัก กล่าวคือ รังสีความร้อนเป็นส่วนใหญ่

ฝุ่นในอากาศยังดูดซับรังสีดวงอาทิตย์บางส่วนด้วย เมื่อได้รับความร้อนจากแสงแดดจะทำให้อุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้นอย่างมาก

จากปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่มายังโลก บรรยากาศดูดซับได้เพียงประมาณ 15% เท่านั้น

การลดทอนของรังสีดวงอาทิตย์โดยการกระเจิงและการดูดกลืนโดยชั้นบรรยากาศจะแตกต่างกันมากตามละติจูดที่ต่างกันของโลก ความแตกต่างนี้ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบของรังสีเป็นหลัก ที่ตำแหน่งสุดยอดของดวงอาทิตย์ รังสีที่ตกในแนวตั้งจะตัดผ่านชั้นบรรยากาศไปตามเส้นทางที่สั้นที่สุด เมื่อมุมตกกระทบลดลง เส้นทางของรังสีจะยาวขึ้น และการลดทอนของรังสีดวงอาทิตย์จะมีนัยสำคัญมากขึ้น หลังนี้มองเห็นได้ชัดเจนจากภาพวาด (รูปที่ 31) และตารางที่แนบมา (ในตารางเส้นทางของรังสีดวงอาทิตย์ที่ตำแหน่งสุดยอดของดวงอาทิตย์จะถูกยึดเป็นเส้นเดียว)

ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบของรังสี ไม่เพียงแต่จำนวนรังสีจะเปลี่ยนไป แต่ยังรวมถึงคุณภาพของรังสีด้วย ในช่วงที่ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด (เหนือศีรษะ) รังสีอัลตราไวโอเลตคิดเป็น 4%

มองเห็นได้ - 44% และอินฟราเรด - 52% เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้ขอบฟ้า จะไม่มีรังสีอัลตราไวโอเลตเลย มองเห็นได้ 28% และอินฟราเรด 72%

ความซับซ้อนของอิทธิพลของชั้นบรรยากาศที่มีต่อรังสีดวงอาทิตย์นั้นรุนแรงขึ้นอีกเนื่องจากความสามารถในการส่งผ่านรังสีจะแตกต่างกันไปอย่างมาก ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีและสภาพอากาศ ดังนั้นหากท้องฟ้าไม่มีเมฆตลอดเวลาการไหลเวียนของรังสีดวงอาทิตย์ที่ไหลเข้ามาในแต่ละละติจูดสามารถแสดงเป็นภาพกราฟิกได้ดังนี้ (รูปที่ 32) ภาพวาดแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเมื่อท้องฟ้าไม่มีเมฆในมอสโกในเดือนพฤษภาคม เดือนมิถุนายนและกรกฎาคม ความร้อนจะได้รับจากรังสีดวงอาทิตย์มากกว่าที่เส้นศูนย์สูตร ในทำนองเดียวกัน ในช่วงครึ่งหลังของเดือนพฤษภาคม มิถุนายน และครึ่งแรกของเดือนกรกฎาคม ที่ขั้วโลกเหนือจะได้รับความร้อนมากกว่าที่เส้นศูนย์สูตรและในมอสโก เราขอย้ำอีกครั้งว่าจะเป็นเช่นนี้กับท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆ แต่ในความเป็นจริงแล้ว สิ่งนี้ไม่ได้ผล เพราะความขุ่นมัวจะทำให้รังสีดวงอาทิตย์อ่อนลงอย่างมาก ลองยกตัวอย่างที่แสดงบนกราฟ (รูปที่ 33) กราฟแสดงปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ไม่ถึงพื้นผิวโลก โดยส่วนใหญ่ถูกหน่วงโดยชั้นบรรยากาศและเมฆ

อย่างไรก็ตาม ต้องบอกว่าความร้อนที่เมฆดูดซับไว้ส่วนหนึ่งจะทำให้บรรยากาศอบอุ่นขึ้น และส่วนหนึ่งก็ส่งผลกระทบทางอ้อมไปยังพื้นผิวโลก

ความแปรผันของความเข้มของแสงอาทิตย์รายวันและรายปีรังสีแสง ความเข้มของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่พื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าและสถานะของบรรยากาศ (ปริมาณฝุ่น) ถ้า. หากความโปร่งใสของบรรยากาศคงที่ตลอดทั้งวัน ก็จะสังเกตความเข้มสูงสุดของการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงวัน และความเข้มต่ำสุดในเวลาพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก ในกรณีนี้ กราฟของความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ในแต่ละวันจะมีความสมมาตรสัมพันธ์กับครึ่งวัน

ปริมาณฝุ่น ไอน้ำ และสิ่งสกปรกอื่นๆ ในบรรยากาศมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ในเรื่องนี้ ความโปร่งใสของการเปลี่ยนแปลงของอากาศและความสมมาตรของกราฟความเข้มของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์จะหยุดชะงัก บ่อยครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูร้อน เวลาเที่ยงวัน เมื่อพื้นผิวโลกถูกให้ความร้อนอย่างเข้มข้น กระแสลมอันทรงพลังจะเกิดขึ้น และปริมาณไอน้ำและฝุ่นในชั้นบรรยากาศก็เพิ่มขึ้น ส่งผลให้รังสีดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงวันลดลงอย่างมาก ความเข้มสูงสุดของรังสีในกรณีนี้จะสังเกตได้ในช่วงก่อนเที่ยงวันหรือช่วงบ่าย การแปรผันของความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ในแต่ละปียังสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าตลอดทั้งปี และกับสภาวะความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศในฤดูกาลต่างๆ ในประเทศทางซีกโลกเหนือ ความสูงสูงสุดของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าเกิดขึ้นในเดือนมิถุนายน แต่ในขณะเดียวกันก็สังเกตเห็นฝุ่นในบรรยากาศที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ดังนั้น ความเข้มสูงสุดมักไม่เกิดขึ้นในช่วงกลางฤดูร้อน แต่เกิดขึ้นในช่วงเดือนฤดูใบไม้ผลิ ซึ่งเป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์ขึ้นค่อนข้างสูง* เหนือขอบฟ้า และบรรยากาศหลังฤดูหนาวยังคงค่อนข้างชัดเจน เพื่อแสดงให้เห็นความแปรผันของความเข้มของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในซีกโลกเหนือในแต่ละปี เราจึงนำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับค่าความเข้มของการแผ่รังสีในช่วงเที่ยงวันเฉลี่ยรายเดือนใน Pavlovsk

ปริมาณความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ ในระหว่างวัน พื้นผิวโลกได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่องจากรังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและแบบกระจาย หรือเฉพาะจากรังสีแบบกระจายเท่านั้น (ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก) ปริมาณความร้อนในแต่ละวันจะพิจารณาจากการสังเกตแบบแอกติโนเมตริก โดยคำนึงถึงปริมาณรังสีโดยตรงและแบบกระจายที่ได้รับบนพื้นผิวโลก เมื่อกำหนดปริมาณความร้อนในแต่ละวันแล้ว จะคำนวณปริมาณความร้อนที่พื้นผิวโลกได้รับต่อเดือนหรือต่อปี

ปริมาณความร้อนที่พื้นผิวโลกได้รับจากรังสีดวงอาทิตย์ในแต่ละวันนั้นขึ้นอยู่กับความเข้มของรังสีและระยะเวลาของการกระทำของมันในระหว่างวัน ในเรื่องนี้การไหลเข้าของความร้อนขั้นต่ำจะเกิดขึ้นในฤดูหนาวและสูงสุดในฤดูร้อน ในการกระจายตัวทางภูมิศาสตร์ของรังสีทั้งหมดทั่วโลก การเพิ่มขึ้นจะสังเกตได้จากละติจูดที่ลดลง ตำแหน่งนี้ได้รับการยืนยันจากตารางต่อไปนี้

บทบาทของรังสีโดยตรงและการแพร่กระจายในปริมาณความร้อนที่ได้รับจากพื้นผิวโลกในแต่ละละติจูดของโลกนั้นแตกต่างกัน ที่ละติจูดสูง ปริมาณความร้อนต่อปีจะถูกครอบงำโดยการแผ่รังสีที่กระจัดกระจาย เมื่อละติจูดลดลง การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์โดยตรงจึงมีความโดดเด่น ตัวอย่างเช่น ในอ่าวทิคายา การแผ่รังสีแสงอาทิตย์แบบกระจายให้ความร้อน 70% ของปริมาณความร้อนต่อปี และการแผ่รังสีโดยตรงเพียง 30% เท่านั้น ในทางกลับกัน ในทาชเคนต์ การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงให้ 70% ซึ่งกระจัดกระจายเพียง 30%

การสะท้อนกลับของโลก อัลเบโด้. ตามที่ระบุไว้แล้ว พื้นผิวโลกดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์เพียงบางส่วนที่มาถึงในรูปแบบของรังสีโดยตรงและแบบกระจาย อีกส่วนหนึ่งสะท้อนสู่ชั้นบรรยากาศ อัตราส่วนของปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวที่กำหนดต่อปริมาณฟลักซ์พลังงานการแผ่รังสีที่ตกกระทบบนพื้นผิวนี้เรียกว่าอัลเบโด อัลเบโดแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์และแสดงลักษณะการสะท้อนแสงของพื้นที่ผิวที่กำหนด

อัลเบโดขึ้นอยู่กับธรรมชาติของพื้นผิว (คุณสมบัติของดิน การมีหิมะ พืชพรรณ น้ำ ฯลฯ) และมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลก ตัวอย่างเช่น หากรังสีตกลงบนพื้นผิวโลกที่มุม 45° ดังนั้น:

จากตัวอย่างข้างต้น เห็นได้ชัดว่าการสะท้อนแสงของวัตถุต่างๆ ไม่เหมือนกัน อยู่ใกล้หิมะมากที่สุดและอยู่ใกล้น้ำน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างที่เรานำมานั้นเกี่ยวข้องเฉพาะกับกรณีที่ความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าอยู่ที่ 45° เท่านั้น เมื่อมุมนี้ลดลง การสะท้อนก็จะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น ที่ระดับความสูงแสงอาทิตย์ 90° น้ำสะท้อนเพียง 2% ที่ 50° - 4% ที่ 20° - 12% ที่ 5° - 35-70% (ขึ้นอยู่กับสถานะของผิวน้ำ ).

โดยเฉลี่ยแล้ว เมื่อท้องฟ้าไม่มีเมฆ พื้นผิวโลกจะสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์ได้ 8% นอกจากนี้ 9% ยังสะท้อนจากบรรยากาศอีกด้วย ดังนั้นโลกโดยรวมที่มีท้องฟ้าไร้เมฆจึงสะท้อนถึง 17% ของพลังงานรังสีของดวงอาทิตย์ที่ตกลงมา หากท้องฟ้าถูกปกคลุมไปด้วยเมฆ รังสี 78% จะสะท้อนออกมาจากเมฆเหล่านั้น หากเราใช้สภาพธรรมชาติโดยอิงอัตราส่วนระหว่างท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆกับท้องฟ้าที่ปกคลุมไปด้วยเมฆซึ่งสังเกตได้ในความเป็นจริง การสะท้อนของโลกโดยรวมจะเท่ากับ 43%

รังสีภาคพื้นดินและบรรยากาศ โลกที่ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์จะร้อนขึ้นและกลายเป็นแหล่งการแผ่รังสีความร้อนสู่อวกาศ อย่างไรก็ตาม รังสีที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลกนั้นแตกต่างจากรังสีของดวงอาทิตย์อย่างมาก โลกปล่อยรังสีอินฟราเรด (ความร้อน) ที่มองไม่เห็นเป็นคลื่นยาว (8-14 μ) เท่านั้น พลังงานที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลกเรียกว่า รังสีภาคพื้นดินการแผ่รังสีจากโลกเกิดขึ้น... กลางวันและกลางคืน. ยิ่งอุณหภูมิของตัวเปล่งแสงสูงเท่าใด ความเข้มของรังสีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น รังสีภาคพื้นดินถูกกำหนดในหน่วยเดียวกับรังสีดวงอาทิตย์ กล่าวคือ ในหน่วยแคลอรี่ตั้งแต่ 1 ซม. 2พื้นผิวภายใน 1 นาที การสังเกตพบว่าปริมาณรังสีจากภาคพื้นดินมีน้อย โดยปกติแล้วจะถึง 15-18 ในร้อยแคลอรี่ แต่หากดำเนินการอย่างต่อเนื่องจะทำให้เกิดผลกระทบด้านความร้อนได้อย่างมาก

การแผ่รังสีภาคพื้นดินที่รุนแรงที่สุดนั้นได้มาจากท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆและความโปร่งใสของบรรยากาศที่ดี เมฆปกคลุม (โดยเฉพาะเมฆระดับต่ำ) ลดการแผ่รังสีจากพื้นดินลงอย่างมาก และมักจะทำให้รังสีกลายเป็นศูนย์ ในที่นี้เราสามารถพูดได้ว่าบรรยากาศร่วมกับเมฆเป็น "ผ้าห่ม" ที่ดีที่ช่วยปกป้องโลกจากการระบายความร้อนที่มากเกินไป บางส่วนของชั้นบรรยากาศ เช่น พื้นที่ของพื้นผิวโลก ปล่อยพลังงานตามอุณหภูมิ พลังงานนี้เรียกว่า รังสีบรรยากาศความเข้มของการแผ่รังสีในชั้นบรรยากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของส่วนที่แผ่รังสีในบรรยากาศ ตลอดจนปริมาณไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในอากาศ รังสีบรรยากาศจัดอยู่ในกลุ่มคลื่นยาว แพร่กระจายไปในชั้นบรรยากาศทุกทิศทาง ปริมาณหนึ่งมาถึงพื้นผิวโลกและถูกดูดซับ ส่วนอีกส่วนหนึ่งจะเข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์

เกี่ยวกับ การมาถึงและการใช้พลังงานแสงอาทิตย์บนโลก ในอีกด้านหนึ่งพื้นผิวโลกได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปแบบของรังสีโดยตรงและแบบกระจายและในทางกลับกันจะสูญเสียพลังงานบางส่วนในรูปของรังสีภาคพื้นดิน จากการมาถึงและการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ทำให้ได้ผลลัพธ์บางอย่าง ในบางกรณี ผลลัพธ์นี้อาจเป็นบวก ในบางกรณีเป็นลบ ให้เรายกตัวอย่างทั้งสองอย่าง

8 มกราคม. วันนั้นไม่มีเมฆ วันที่ 1 ซม. 2พื้นผิวโลกได้รับใน 20 วัน อุจจาระการแผ่รังสีแสงอาทิตย์โดยตรงและ 12 อุจจาระรังสีกระจัดกระจาย โดยรวมแล้วจะได้ 32 แคลอรี่ในเวลาเดียวกันเนื่องจากการแผ่รังสี 1 ซม.?พื้นผิวโลกหายไป 202 แคลอรี่ด้วยเหตุนี้ ในภาษาบัญชี งบดุลจึงขาดทุน 170 อุจจาระ(ยอดติดลบ)

6 กรกฎาคม. ท้องฟ้าแทบไม่มีเมฆเลย 630 ได้รับจากการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรง อุจจาระ,จากการแผ่รังสีที่กระจัดกระจาย 46 แคลอรี่โดยรวมแล้วพื้นผิวโลกได้รับ 1 ซม. 2 676 แคลอรี่ 173 สูญหายไปจากการแผ่รังสีบนพื้นโลก แคลอรี่งบดุลแสดงกำไร 503 อุจจาระ(ยอดคงเหลือเป็นบวก)

จากตัวอย่างที่ให้มา เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดละติจูดเขตอบอุ่นจึงหนาวเย็นในฤดูหนาวและอบอุ่นในฤดูร้อน

การใช้รังสีแสงอาทิตย์เพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิคและภายในประเทศ รังสีดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานธรรมชาติที่ไม่สิ้นสุด ตัวอย่างนี้สามารถตัดสินปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์บนโลกได้ เช่น หากเราใช้ความร้อนของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนพื้นที่เพียง 1/10 ของสหภาพโซเวียต เราก็จะได้พลังงานเท่ากับงาน โรงไฟฟ้าพลังน้ำ Dnieper จำนวน 30,000 แห่ง

ผู้คนต่างแสวงหาการใช้พลังงานฟรีจากรังสีดวงอาทิตย์ตามความต้องการของตนมานานแล้ว จนถึงปัจจุบัน มีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์หลายแห่งที่ทำงานโดยใช้รังสีแสงอาทิตย์และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและเพื่อตอบสนองความต้องการภายในประเทศของประชากร ในพื้นที่ทางใต้ของสหภาพโซเวียต เครื่องทำน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์ หม้อไอน้ำ โรงแยกเกลือออกจากน้ำเกลือ เครื่องอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ (สำหรับการอบแห้งผลไม้) ห้องครัว โรงอาบน้ำ เรือนกระจก และอุปกรณ์เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ทำงานบนพื้นฐานของการใช้รังสีแสงอาทิตย์อย่างแพร่หลายใน อุตสาหกรรมและสาธารณูปโภค การแผ่รังสีแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในรีสอร์ทเพื่อรักษาและปรับปรุงสุขภาพของผู้คน

รังสีดวงอาทิตย์คือพลังงานทั้งหมดจากดวงอาทิตย์ที่มายังโลก

ส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกโดยไม่มีสิ่งกีดขวางเรียกว่ารังสีโดยตรง หน่วยของพื้นที่ที่ตั้งฉากกับรังสีดวงอาทิตย์จะได้รับปริมาณรังสีโดยตรงที่เป็นไปได้สูงสุดที่เป็นไปได้ หากรังสีดวงอาทิตย์ผ่านเมฆและไอน้ำ ก็จะเป็นการแผ่รังสีที่กระจัดกระจาย

การวัดเชิงปริมาณของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวใดพื้นผิวหนึ่งคือการแผ่รังสีหรือความหนาแน่นของฟลักซ์การแผ่รังสี กล่าวคือ ปริมาณพลังงานรังสีที่ตกกระทบต่อหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยเวลา ความสว่างของพลังงานวัดเป็น W/m2

ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับ:

1) มุมตกกระทบของแสงแดด

2) ระยะเวลาของเวลากลางวัน

3) ความขุ่นมัว

ประมาณ 23% ของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงถูกดูดซับในชั้นบรรยากาศ นอกจากนี้ การดูดกลืนแสงนี้ยังเป็นแบบเลือกได้: ก๊าซต่างๆ จะดูดซับรังสีในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมและในระดับที่ต่างกัน

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ไปถึงขอบเขตด้านบนของบรรยากาศในรูปของการแผ่รังสีโดยตรง ประมาณ 30% ของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ตกลงบนโลกจะสะท้อนกลับออกสู่อวกาศ ส่วนที่เหลืออีก 70% เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

ทะเลทรายที่อยู่ตามแนวเขตร้อนได้รับรังสีดวงอาทิตย์มากที่สุด ดวงอาทิตย์ขึ้นสูงและอากาศไม่มีเมฆเกือบตลอดทั้งปี

เหนือเส้นศูนย์สูตรมีไอน้ำจำนวนมากในบรรยากาศซึ่งก่อตัวเป็นเมฆหนาทึบ ไอน้ำและเมฆดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่

บริเวณขั้วโลกได้รับรังสีน้อยที่สุด โดยที่รังสีของดวงอาทิตย์เกือบจะเคลื่อนผ่านพื้นผิวโลก

พื้นผิวด้านล่างสะท้อนรังสีในรูปแบบต่างๆ พื้นผิวที่มืดและไม่เรียบจะสะท้อนรังสีเพียงเล็กน้อย ในขณะที่พื้นผิวที่เรียบและสว่างจะสะท้อนแสงได้ดี

ทะเลในพายุสะท้อนรังสีน้อยกว่าทะเลในสภาวะสงบ

Albedo (lat. albus - white) - ความสามารถของพื้นผิวในการสะท้อนรังสี

การกระจายตัวทางภูมิศาสตร์ของรังสีทั้งหมด

การกระจายของปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดทั่วโลกในแต่ละปีและรายเดือนเป็นแบบโซน: เส้นแยกของฟลักซ์การแผ่รังสีบนแผนที่ไม่ตรงกับวงกลมละติจูด ความเบี่ยงเบนเหล่านี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการกระจายตัวของรังสีทั่วโลกได้รับอิทธิพลจากความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศและความขุ่นมัว

ปริมาณรังสีรวมต่อปีจะสูงเป็นพิเศษในทะเลทรายกึ่งเขตร้อนที่มีเมฆบางส่วน แต่บริเวณป่าเส้นศูนย์สูตรที่มีความขุ่นมากจะลดลง เมื่อเข้าใกล้ละติจูดที่สูงขึ้นของทั้งสองซีกโลก ปริมาณรังสีรวมต่อปีจะลดลง แต่แล้วพวกมันก็เติบโตอีกครั้ง - เพียงเล็กน้อยในซีกโลกเหนือ แต่มีความสำคัญมากเหนือแอนตาร์กติกาที่มีเมฆมากและมีหิมะตก ในมหาสมุทรปริมาณรังสีจะต่ำกว่าบนบก

ความสมดุลของการแผ่รังสีต่อปีของพื้นผิวโลกเป็นบวกทุกที่บนโลก ยกเว้นที่ราบสูงน้ำแข็งในกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา ซึ่งหมายความว่าการไหลเข้าของรังสีที่ถูกดูดซับในแต่ละปีจะมากกว่ารังสีที่มีประสิทธิผลในเวลาเดียวกัน แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าพื้นผิวโลกจะอุ่นขึ้นทุกปี การแผ่รังสีที่ดูดซับส่วนเกินจะมีความสมดุลโดยการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวโลกสู่อากาศโดยการนำความร้อนและระหว่างการเปลี่ยนเฟสของน้ำ (ระหว่างการระเหยจากพื้นผิวโลกและการควบแน่นในชั้นบรรยากาศตามมา)

สำหรับพื้นผิวโลกนั้นไม่มีความสมดุลของการแผ่รังสีในการรับและการปล่อยรังสี แต่มีสมดุลทางความร้อน: การไหลเข้าของความร้อนสู่พื้นผิวโลกทั้งโดยรังสีและไม่แผ่รังสีมีค่าเท่ากับการปลดปล่อยในลักษณะเดียวกัน .

ดังที่ทราบกันดีว่าความสมดุลของรังสีคือความแตกต่างระหว่างรังสีทั้งหมดและรังสีที่มีประสิทธิภาพ การแผ่รังสีที่มีประสิทธิผลของพื้นผิวโลกจะกระจายไปทั่วโลกอย่างเท่าเทียมกันมากกว่าการแผ่รังสีทั้งหมด ความจริงก็คือเมื่ออุณหภูมิพื้นผิวโลกเพิ่มขึ้นเช่น เมื่อเปลี่ยนไปใช้ละติจูดที่ต่ำกว่า การแผ่รังสีของพื้นผิวโลกเองจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน การแผ่รังสีทวนของบรรยากาศก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เนื่องจากปริมาณความชื้นในอากาศที่สูงขึ้นและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของการแผ่รังสีที่มีประสิทธิผลในละติจูดจึงไม่ใหญ่เกินไป