rádioaktívne slnko. Celkové slnečné žiarenie a bilancia žiarenia

Zdroje tepla. Tepelná energia zohráva rozhodujúcu úlohu v živote atmosféry. Hlavným zdrojom tejto energie je Slnko. Čo sa týka tepelného žiarenia Mesiaca, planét a hviezd, to je pre Zem tak zanedbateľné, že sa s ním v praxi nedá počítať. Oveľa viac tepelnej energie poskytuje vnútorné teplo Zeme. Podľa výpočtov geofyzikov neustály prílev tepla z útrob Zeme zvyšuje teplotu zemského povrchu o 0,1. Ale taký prílev tepla je ešte taký malý, že ani s ním netreba počítať. Za jediný zdroj tepelnej energie na povrchu Zeme teda možno považovať iba Slnko.

Slnečné žiarenie. Slnko, ktoré má teplotu fotosféry (žiariaceho povrchu) asi 6000°, vyžaruje energiu do priestoru všetkými smermi. Časť tejto energie vo forme obrovského lúča paralelných slnečných lúčov dopadá na Zem. Slnečná energia, ktorá dopadá na zemský povrch vo forme priamych lúčov zo slnka, sa nazýva priame slnečné žiarenie. Nie všetko slnečné žiarenie smerujúce na Zem však dosiahne zemský povrch, pretože slnečné lúče, ktoré prechádzajú silnou vrstvou atmosféry, sú ňou čiastočne absorbované, čiastočne rozptýlené molekulami a suspendovanými časticami vzduchu, niektoré z nich sú odrazené mraky. Časť slnečnej energie, ktorá sa rozptýli v atmosfére, sa nazýva rozptýlené žiarenie. Rozptýlené slnečné žiarenie sa šíri v atmosfére a dostáva sa až na povrch Zeme. Tento typ žiarenia vnímame ako rovnomerné denné svetlo, keď je Slnko úplne zakryté mrakmi alebo sa práve stratilo pod obzorom.

Priame a difúzne slnečné žiarenie, ktoré dopadá na zemský povrch, nie je úplne absorbované. Časť slnečného žiarenia sa odráža od zemského povrchu späť do atmosféry a je tam vo forme prúdu lúčov, tzv. odrazené slnečné žiarenie.

Zloženie slnečného žiarenia je veľmi zložité, čo súvisí s veľmi vysokou teplotou vyžarujúceho povrchu Slnka. Podľa vlnovej dĺžky sa spektrum slnečného žiarenia zvyčajne delí na tri časti: ultrafialové (η<0,4<μ видимую глазом (η od 0,4μ do 0,76μ) a infračervené (η >0,76μ). Zloženie slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu ovplyvňuje okrem teploty slnečnej fotosféry aj pohlcovanie a rozptyl časti slnečných lúčov pri prechode vzduchovým obalom Zeme. Z tohto hľadiska bude zloženie slnečného žiarenia na hornej hranici atmosféry a v blízkosti zemského povrchu odlišné. Na základe teoretických výpočtov a pozorovaní sa zistilo, že na hranici atmosféry predstavuje ultrafialové žiarenie 5%, viditeľné lúče - 52% a infračervené - 43%. Na zemskom povrchu (pri výške Slnka 40 °) tvoria ultrafialové lúče iba 1%, viditeľné - 40% a infračervené - 59%.

Intenzita slnečného žiarenia. Pod intenzitou priameho slnečného žiarenia rozumieme množstvo tepla v kalóriách prijatých za 1 minútu. zo žiarivej energie Slnka povrchom v 1 cm 2, umiestnené kolmo na slnko.

Na meranie intenzity priameho slnečného žiarenia sa používajú špeciálne prístroje - aktinometre a pyrheliometre; množstvo rozptýleného žiarenia sa zisťuje pyranometrom. Automatické zaznamenávanie trvania pôsobenia slnečného žiarenia sa vykonáva aktinografmi a heliografmi. Spektrálna intenzita slnečného žiarenia je určená spektrobolografom.

Na hranici atmosféry, kde sú vylúčené absorbčné a rozptylové účinky vzduchového obalu Zeme, je intenzita priameho slnečného žiarenia približne 2 výkaly za 1 cm 2 povrchy za 1 min. Táto hodnota sa nazýva slnečná konštanta. Intenzita slnečného žiarenia v 2 výkaly za 1 cm 2 za 1 min. dáva počas roka také veľké množstvo tepla, že by stačilo roztopiť vrstvu ľadu 35 m hrubé, ak takáto vrstva pokrývala celý zemský povrch.

Početné merania intenzity slnečného žiarenia dávajú dôvod domnievať sa, že množstvo slnečnej energie prichádzajúcej k hornej hranici zemskej atmosféry má niekoľkopercentné výkyvy. Oscilácie sú periodické a neperiodické, zjavne spojené s procesmi prebiehajúcimi na samotnom Slnku.

Okrem toho dochádza v priebehu roka k určitej zmene intenzity slnečného žiarenia v dôsledku toho, že Zem sa pri svojej ročnej rotácii nepohybuje po kruhu, ale po elipse, v ktorej jednom ohnisku je Slnko. V tomto smere sa mení vzdialenosť Zeme od Slnka a následne aj kolísanie intenzity slnečného žiarenia. Najväčšiu intenzitu pozorujeme okolo 3. januára, keď je Zem najbližšie k Slnku, a najmenšiu okolo 5. júla, keď je Zem v maximálnej vzdialenosti od Slnka.

Z tohto dôvodu je kolísanie intenzity slnečného žiarenia veľmi malé a môže byť zaujímavé len teoreticky. (Množstvo energie v maximálnej vzdialenosti súvisí s množstvom energie v minimálnej vzdialenosti, pretože 100:107, t.j. rozdiel je úplne zanedbateľný.)

Podmienky ožiarenia povrchu zemegule. Už samotný guľový tvar Zeme vedie k tomu, že žiarivá energia Slnka je na zemskom povrchu rozložená veľmi nerovnomerne. Takže v dňoch jarnej a jesennej rovnodennosti (21. marca a 23. septembra) bude uhol dopadu lúčov na poludnie iba na rovníku 90° (obr. 30), a keď sa priblížia k pólom, zníži sa z 90 na 0 °. teda

ak sa na rovníku množstvo prijatého žiarenia berie ako 1, potom na 60. rovnobežke bude vyjadrené ako 0,5 a na póle sa bude rovnať 0.

Zemeguľa má navyše denný a ročný pohyb a zemská os je sklonená k rovine obežnej dráhy o 66°.5. Vďaka tomuto sklonu vzniká medzi rovinou rovníka a rovinou obežnej dráhy uhol 23 ° 30 g. Táto okolnosť vedie k tomu, že uhly dopadu slnečných lúčov pre rovnaké zemepisné šírky sa budú meniť v rozmedzí 47 ° (23,5 + 23,5) .

V závislosti od ročného obdobia sa mení nielen uhol dopadu lúčov, ale aj dĺžka osvetlenia. Ak je v tropických krajinách vo všetkých ročných obdobiach trvanie dňa a noci približne rovnaké, potom v polárnych krajinách je to naopak veľmi odlišné. Napríklad pri 70° N. sh. v lete Slnko nezapadá 65 dní, pri 80 ° s. š. sh.- 134, a na póle -186. Z tohto dôvodu je na severnom póle radiácia v deň letného slnovratu (22. júna) o 36 % vyššia ako na rovníku. Pokiaľ ide o celý letný polrok, ​​celkové množstvo tepla a svetla prijatého pólom je len o 17% menšie ako na rovníku. V letnom období v polárnych krajinách teda trvanie osvetlenia do značnej miery kompenzuje nedostatok žiarenia, ktorý je dôsledkom malého uhla dopadu lúčov. V zimnej polovici roka je obraz úplne iný: množstvo žiarenia na rovnakom severnom póle bude 0. Výsledkom je, že priemerné množstvo žiarenia na póle je 2,4-krát menšie ako na rovníku. Zo všetkého povedaného vyplýva, že množstvo slnečnej energie, ktorú Zem prijme žiarením, je určené uhlom dopadu lúčov a dobou expozície.

Pri absencii atmosféry v rôznych zemepisných šírkach by zemský povrch dostal nasledujúce množstvo tepla za deň, vyjadrené v kalóriách na 1 cm 2(pozri tabuľku na strane 92).

Rozloženie žiarenia po zemskom povrchu uvedené v tabuľke sa bežne nazýva slnečná klíma. Opakujeme, že takéto rozloženie žiarenia máme len na hornej hranici atmosféry.

Útlm slnečného žiarenia v atmosfére. Doteraz sme sa bavili o podmienkach distribúcie slnečného tepla po zemskom povrchu bez toho, aby sme brali do úvahy atmosféru. Medzitým je atmosféra v tomto prípade veľmi dôležitá. Slnečné žiarenie prechádzajúce atmosférou sa rozptyľuje a okrem toho absorbuje. Oba tieto procesy spolu do značnej miery tlmia slnečné žiarenie.

Slnečné lúče prechádzajúce atmosférou zažívajú v prvom rade rozptyl (difúziu). Rozptyl vzniká tým, že lúče svetla, ktoré sa lámu a odrážajú od molekúl vzduchu a častíc pevných a tekutých telies vo vzduchu, sa odchyľujú od priamej dráhy do poriadne „rozprestreté“.

Rozptyl výrazne tlmí slnečné žiarenie. S nárastom množstva vodnej pary a najmä prachových častíc sa zväčšuje rozptyl a zoslabuje sa žiarenie. Vo veľkých mestách a púštnych oblastiach, kde je obsah prachu vo vzduchu najväčší, rozptyl oslabuje silu žiarenia o 30 – 45 %. Vďaka rozptylu sa získava denné svetlo, ktoré osvetľuje predmety, aj keď slnečné lúče nedopadajú priamo na ne. Rozptyl určuje samotnú farbu oblohy.

Zastavme sa teraz pri schopnosti atmosféry absorbovať žiarivú energiu Slnka. Hlavné plyny, ktoré tvoria atmosféru, absorbujú radiačnú energiu relatívne veľmi málo. Nečistoty (vodná para, ozón, oxid uhličitý a prach) sa naopak vyznačujú vysokou absorpčnou schopnosťou.

V troposfére je najvýznamnejšou prímesou vodná para. Obzvlášť silne absorbujú infračervené (dlhovlnné), t.j. prevažne tepelné lúče. A čím viac vodnej pary v atmosfére, tým prirodzene viac a. absorpcie. Množstvo vodnej pary v atmosfére podlieha veľkým zmenám. V prírodných podmienkach sa pohybuje od 0,01 do 4 % (objemovo).

Ozón je veľmi absorbčný. Výrazná prímes ozónu, ako už bolo spomenuté, je v spodných vrstvách stratosféry (nad tropopauzou). Ozón takmer úplne absorbuje ultrafialové (krátkovlnné) lúče.

Oxid uhličitý je tiež veľmi absorpčný. Pohlcuje hlavne dlhovlnné, t.j. prevažne tepelné lúče.

Prach vo vzduchu tiež pohlcuje časť slnečného žiarenia. Zahrievanie pôsobením slnečného žiarenia môže výrazne zvýšiť teplotu vzduchu.

Z celkového množstva slnečnej energie prichádzajúcej na Zem absorbuje atmosféra len asi 15 %.

Útlm slnečného žiarenia rozptylom a absorpciou atmosférou je pre rôzne zemepisné šírky Zeme veľmi rozdielny. Tento rozdiel závisí predovšetkým od uhla dopadu lúčov. V zenitovej polohe Slnka vertikálne dopadajúce lúče prechádzajú atmosférou najkratšou cestou. S klesajúcim uhlom dopadu sa dráha lúčov predlžuje a tlmenie slnečného žiarenia sa stáva výraznejším. To posledné je dobre vidieť z nákresu (obr. 31) a priloženej tabuľky (v tabuľke je dráha slnečného lúča v zenitovej polohe Slnka braná ako jednota).

V závislosti od uhla dopadu lúčov sa mení nielen počet lúčov, ale aj ich kvalita. V období, keď je Slnko na svojom zenite (nad hlavou), tvoria ultrafialové lúče 4 %,

viditeľné – 44 % a infračervené – 52 %. V polohe Slnka nie sú na horizonte vôbec žiadne ultrafialové lúče, viditeľné 28 % a infračervené 72 %.

Zložitosť vplyvu atmosféry na slnečné žiarenie zhoršuje skutočnosť, že jeho prenosová kapacita sa značne líši v závislosti od ročného obdobia a poveternostných podmienok. Ak by teda obloha zostala po celý čas bez mráčika, potom by sa dal ročný chod prílevu slnečného žiarenia v rôznych zemepisných šírkach graficky vyjadriť nasledovne (obr. 32) Z nákresu je jasne vidieť, že pri bezoblačnej oblohe v Moskve v r. Májové, júnové a júlové slnečné žiarenie by vyprodukovalo viac ako na rovníku. Podobne v druhej polovici mája, v júni a prvej polovici júla by sa na severnom póle vytvorilo viac tepla ako na rovníku a v Moskve. Opakujeme, že to bude prípad bezoblačnej oblohy. Ale v skutočnosti to nefunguje, pretože oblačnosť výrazne oslabuje slnečné žiarenie. Uveďme príklad znázornený v grafe (obr. 33). Graf ukazuje, koľko slnečného žiarenia nedosiahne zemský povrch: jeho významnú časť zadrží atmosféra a mraky.

Treba však povedať, že teplo pohltené mrakmi ide sčasti na zohrievanie atmosféry a sčasti sa nepriamo dostáva na zemský povrch.

Denný a ročný chod intenzity solnočné žiarenie. Intenzita priameho slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu závisí od výšky Slnka nad obzorom a od stavu atmosféry (od jej prašnosti). Ak. priehľadnosť atmosféry počas dňa bola konštantná, potom by sa maximálna intenzita slnečného žiarenia pozorovala na poludnie a minimálna - pri východe a západe slnka. V tomto prípade by bol graf priebehu dennej intenzity slnečného žiarenia symetrický vzhľadom na pol dňa.

Obsah prachu, vodných pár a iných nečistôt v atmosfére sa neustále mení. V tomto smere sa mení priehľadnosť vzduchu a narúša sa symetria grafu priebehu intenzity slnečného žiarenia. Často, najmä v lete, na poludnie, keď je zemský povrch intenzívne zahrievaný, dochádza k silným vzostupným prúdom vzduchu a zvyšuje sa množstvo vodnej pary a prachu v atmosfére. To vedie k výraznému poklesu slnečného žiarenia na poludnie; maximálna intenzita žiarenia sa v tomto prípade pozoruje v predpoludňajších alebo popoludňajších hodinách. Ročný chod intenzity slnečného žiarenia súvisí aj so zmenami výšky Slnka nad obzorom v priebehu roka a so stavom priehľadnosti atmosféry v rôznych ročných obdobiach. V krajinách severnej pologule je najväčšia výška Slnka nad obzorom v mesiaci jún. No zároveň je pozorovaná aj najväčšia prašnosť atmosféry. Preto maximálna intenzita zvyčajne nastáva nie uprostred leta, ale v jarných mesiacoch, keď Slnko vychádza dosť vysoko * nad obzor a atmosféra po zime zostáva relatívne čistá. Pre ilustráciu ročného chodu intenzity slnečného žiarenia na severnej pologuli uvádzame údaje o priemerných mesačných poludňajších hodnotách intenzity žiarenia v Pavlovsku.

Množstvo tepla zo slnečného žiarenia. Povrch Zeme počas dňa nepretržite prijíma teplo z priameho a difúzneho slnečného žiarenia alebo len z difúzneho žiarenia (v zamračenom počasí). Denná hodnota tepla sa určuje na základe aktinometrických pozorovaní: zohľadnením množstva priameho a difúzneho žiarenia, ktoré sa dostalo na zemský povrch. Po určení množstva tepla na každý deň sa vypočíta aj množstvo tepla prijatého zemským povrchom za mesiac alebo za rok.

Denné množstvo tepla prijatého zemským povrchom zo slnečného žiarenia závisí od intenzity žiarenia a od dĺžky jeho pôsobenia počas dňa. V tomto ohľade je minimálny prílev tepla v zime a maximálny v lete. V geografickom rozložení celkového žiarenia na zemeguli sa pozoruje jeho nárast so znížením zemepisnej šírky oblasti. Túto pozíciu potvrdzuje nasledujúca tabuľka.

Úloha priameho a difúzneho žiarenia v ročnom množstve tepla prijatého zemským povrchom v rôznych zemepisných šírkach zemegule nie je rovnaká. Vo vysokých zemepisných šírkach prevláda v ročnom súčte tepla difúzne žiarenie. S poklesom zemepisnej šírky prechádza prevažná hodnota na priame slnečné žiarenie. Takže napríklad v zálive Tikhaya poskytuje difúzne slnečné žiarenie 70% ročného množstva tepla a priame žiarenie iba 30%. Naopak, v Taškente priame slnečné žiarenie dáva 70 %, rozptýlené len 30 %.

Odrazivosť Zeme. Albedo. Ako už bolo spomenuté, povrch Zeme pohlcuje len časť slnečnej energie, ktorá naň prichádza vo forme priameho a difúzneho žiarenia. Druhá časť sa odráža do atmosféry. Pomer množstva slnečného žiarenia odrazeného daným povrchom k množstvu žiarivého energetického toku dopadajúceho na tento povrch sa nazýva albedo. Albedo je vyjadrené v percentách a charakterizuje odrazivosť danej oblasti povrchu.

Albedo závisí od charakteru povrchu (vlastnosti pôdy, prítomnosť snehu, vegetácie, vody a pod.) a od uhla dopadu slnečných lúčov na zemský povrch. Napríklad, ak lúče dopadajú na zemský povrch pod uhlom 45 °, potom:

Z vyššie uvedených príkladov je vidieť, že odrazivosť rôznych predmetov nie je rovnaká. Najviac pri snehu a najmenej pri vode. Príklady, ktoré sme zobrali, sa však týkajú len tých prípadov, keď je výška Slnka nad horizontom 45°. Keď sa tento uhol zmenšuje, odrazivosť sa zvyšuje. Takže napríklad pri výške Slnka pri 90 ° voda odráža iba 2 %, pri 50 ° - 4 %, pri 20 ° -12 %, pri 5 ° - 35-70 % (v závislosti od stavu vodná plocha).

Pri bezoblačnej oblohe odráža povrch zemegule v priemere 8 % slnečného žiarenia. Navyše 9 % odráža atmosféru. Zemeguľa ako celok s bezoblačnou oblohou teda odráža 17 % žiarivej energie Slnka, ktorá na ňu dopadá. Ak je obloha pokrytá mrakmi, potom sa od nich odráža 78% žiarenia. Ak zoberieme prírodné podmienky, na základe pomeru medzi bezoblačnou oblohou a oblohou pokrytou mrakmi, ktoré sú pozorované v skutočnosti, tak odrazivosť Zeme ako celku je 43%.

Zemské a atmosférické žiarenie. Zem prijímajúca slnečnú energiu sa zahrieva a sama sa stáva zdrojom tepelného žiarenia do svetového priestoru. Lúče vyžarované zemským povrchom sa však výrazne líšia od slnečných. Zem vyžaruje iba dlhovlnné (λ 8-14 μ) neviditeľné infračervené (tepelné) lúče. Energia vyžarovaná zemským povrchom je tzv zemského žiarenia. Dochádza k žiareniu Zeme a. deň a noc. Intenzita žiarenia je tým väčšia, čím vyššia je teplota vyžarujúceho telesa. Zemské žiarenie sa určuje v rovnakých jednotkách ako slnečné žiarenie, t.j. v kalóriách od 1 cm 2 povrchy za 1 min. Pozorovania ukázali, že veľkosť pozemského žiarenia je malá. Zvyčajne dosahuje 15-18 stotín kalórií. Ale pri nepretržitom pôsobení môže poskytnúť významný tepelný efekt.

Najsilnejšie pozemské žiarenie sa získava pri bezoblačnej oblohe a dobrej priehľadnosti atmosféry. Oblačnosť (najmä nízka oblačnosť) výrazne znižuje terestrickú radiáciu a často ju znižuje na nulu. Tu môžeme povedať, že atmosféra je spolu s oblakmi dobrá „deka“, ktorá chráni Zem pred nadmerným ochladzovaním. Časti atmosféry, podobne ako oblasti zemského povrchu, vyžarujú energiu podľa svojej teploty. Táto energia sa nazýva atmosférické žiarenie. Intenzita atmosférického žiarenia závisí od teploty vyžarujúcej časti atmosféry, ako aj od množstva vodnej pary a oxidu uhličitého obsiahnutých vo vzduchu. Atmosférické žiarenie patrí do skupiny dlhovlnného žiarenia. Šíri sa v atmosfére všetkými smermi; časť sa dostane na zemský povrch a je ním pohltená, druhá časť ide do medziplanetárneho priestoru.

O príjem a výdaj slnečnej energie na Zemi. Zemský povrch na jednej strane prijíma slnečnú energiu vo forme priameho a difúzneho žiarenia a na druhej strane časť tejto energie stráca vo forme pozemského žiarenia. V dôsledku príchodu a spotreby slnečnej "energie sa dosiahne určitý výsledok. V niektorých prípadoch môže byť tento výsledok pozitívny, v iných negatívny. Uveďme príklady oboch.

8. januára. Deň je bez mráčika. Za 1 cm 2 zemský povrch prijatý za deň 20 výkaly priame slnečné žiarenie a 12 výkaly rozptýlené žiarenie; celkovo teda získalo 32 kal. Zároveň v dôsledku žiarenia 1 cm? Stratený zemský povrch 202 kal. Výsledkom je v jazyku účtovníctva strata 170 výkaly(záporný zostatok).

6. júla Obloha je takmer bez mráčika. 630 prijatých z priameho slnečného žiarenia cal, z rozptýleného žiarenia 46 kal. Celkovo teda zemský povrch dostal 1 cm 2 676 kal. 173 stratené zemským žiarením kal. V súvahe zisk na 503 výkaly(kladná bilancia).

Z uvedených príkladov je okrem iného celkom jasné, prečo je v miernych zemepisných šírkach v zime chladno a v lete teplo.

Využitie slnečného žiarenia na technické a domáce účely. Slnečné žiarenie je nevyčerpateľný prírodný zdroj energie. Veľkosť slnečnej energie na Zemi možno posúdiť na nasledujúcom príklade: ak napríklad využijeme teplo slnečného žiarenia, ktoré dopadá len na 1/10 plochy ZSSR, môžeme získať energiu rovnú na prácu 30 tisíc Dneproges.

Ľudia sa oddávna snažia využiť voľnú energiu slnečného žiarenia pre svoje potreby. K dnešnému dňu bolo vytvorených mnoho rôznych solárnych zariadení, ktoré fungujú na využití slnečného žiarenia a sú široko používané v priemysle a na uspokojenie potrieb domácností obyvateľstva. V južných oblastiach ZSSR fungujú solárne ohrievače vody, kotly, zariadenia na odsoľovanie slanej vody, solárne sušičky (na sušenie ovocia), kuchyne, kúpele, skleníky a prístroje na lekárske účely na základe širokého využívania slnečného žiarenia v priemysel a verejné služby. Slnečné žiarenie je široko využívané v rezortoch na liečbu a podporu zdravia ľudí.

Zem dostane od Slnka 1,36 * 10v24 cal tepla za rok. V porovnaní s týmto množstvom energie je zvyšné množstvo energie žiarenia dopadajúceho na zemský povrch zanedbateľné. Žiarivá energia hviezd teda predstavuje stomilióntinu slnečnej energie, kozmické žiarenie dve miliardtiny, vnútorné teplo Zeme na jej povrchu sa rovná jednej päťtisícine slnečného tepla.
Slnečné žiarenie - slnečné žiarenie- je hlavným zdrojom energie pre takmer všetky procesy prebiehajúce v atmosfére, hydrosfére a vo vyšších vrstvách litosféry.
Jednotkou merania intenzity slnečného žiarenia je počet kalórií tepla absorbovaných 1 cm2 absolútne čiernej plochy kolmej na smer slnečných lúčov za 1 minútu (cal/cm2*min).

Tok žiarivej energie zo Slnka, ktorý sa dostáva do zemskej atmosféry, je veľmi stály. Jeho intenzita sa nazýva slnečná konštanta (Io) a v priemere sa považuje za 1,88 kcal/cm2 min.
Hodnota slnečnej konštanty kolíše v závislosti od vzdialenosti Zeme od Slnka a od slnečnej aktivity. Jeho výkyvy počas roka sú 3,4-3,5 %.
Ak by slnečné lúče všade dopadli vertikálne na zemský povrch, potom by pri absencii atmosféry a so slnečnou konštantou 1,88 cal / cm2 * min každý z nich dostal 1 000 kcal za rok. Vzhľadom na to, že Zem je sférická, toto množstvo je znížené 4-krát a 1 m2. cm prijme v priemere 250 kcal ročne.
Množstvo slnečného žiarenia, ktoré povrch dostane, závisí od uhla dopadu lúčov.
Maximálne množstvo žiarenia prijme povrch kolmý na smer slnečných lúčov, pretože v tomto prípade je všetka energia rozložená na plochu s prierezom rovným prierezu zväzku lúčov - a. Pri šikmom dopade toho istého zväzku lúčov sa energia rozloží na veľkú plochu (rez c) a jednotková plocha jej prijme menšie množstvo. Čím menší je uhol dopadu lúčov, tým nižšia je intenzita slnečného žiarenia.
Závislosť intenzity slnečného žiarenia od uhla dopadu lúčov vyjadruje vzorec:

I1 = I0 * sinh,

kde I0 je intenzita slnečného žiarenia pri samom dopade lúčov. Mimo atmosféry slnečná konštanta;
I1 - intenzita slnečného žiarenia pri dopade slnečných lúčov pod uhlom h.
I1 je toľkokrát menší ako I0, koľkokrát je úsek a menší ako úsek b.
Obrázok 27 ukazuje, že a / b \u003d sin A.
Uhol dopadu slnečných lúčov (výška Slnka) sa rovná 90 ° iba v zemepisných šírkach od 23 ° 27 "N do 23 ° 27" S. (t.j. medzi trópomi). V ostatných zemepisných šírkach je to vždy menej ako 90° (tabuľka 8). Podľa zmenšovania uhla dopadu lúčov by sa mala znižovať aj intenzita slnečného žiarenia prichádzajúceho na povrch v rôznych zemepisných šírkach. Keďže výška Slnka nezostáva konštantná počas celého roka a počas dňa, množstvo slnečného tepla prijatého povrchom sa neustále mení.

Množstvo slnečného žiarenia prijatého povrchom priamo súvisí s od doby jeho vystavenia slnečnému žiareniu.

V rovníkovej zóne mimo atmosféry množstvo slnečného tepla počas roka nezaznamenáva veľké výkyvy, zatiaľ čo vo vysokých zemepisných šírkach sú tieto výkyvy veľmi veľké (pozri tabuľku 9). V zime sú rozdiely v príchode slnečného tepla medzi vysokými a nízkymi zemepisnými šírkami obzvlášť výrazné. V lete, v podmienkach nepretržitého osvetlenia, dostávajú polárne oblasti maximálne množstvo slnečného tepla za deň na Zemi. V deň letného slnovratu na severnej pologuli je to o 36 % vyššie ako denné množstvo tepla na rovníku. Ale keďže dĺžka dňa na rovníku nie je 24 hodín (ako v tomto čase na póle), ale 12 hodín, množstvo slnečného žiarenia za jednotku času na rovníku zostáva najväčšie. Letné maximum denného súčtu slnečného tepla, pozorované asi na 40-50° zemepisnej šírky, je spojené s relatívne dlhým dňom (väčším ako v tomto čase o 10-20° zemepisnej šírky) vo významnej výške Slnka. Rozdiely v množstve tepla prijatého rovníkovými a polárnymi oblasťami sú v lete menšie ako v zime.
Južná pologuľa dostáva v lete viac tepla ako severná a v zime naopak (ovplyvňuje ju zmena vzdialenosti Zeme od Slnka). A ak by bol povrch oboch hemisfér úplne homogénny, ročné amplitúdy teplotných výkyvov na južnej pologuli by boli väčšie ako na severnej.
Slnečné žiarenie v atmosfére prechádza kvantitatívnych a kvalitatívnych zmien.
Aj ideálna, suchá a čistá atmosféra pohlcuje a rozptyľuje lúče, čím sa znižuje intenzita slnečného žiarenia. Oslabujúci účinok reálnej atmosféry, obsahujúcej vodnú paru a pevné nečistoty, na slnečné žiarenie je oveľa väčší ako ten ideálny. Atmosféra (kyslík, ozón, oxid uhličitý, prach a vodná para) pohlcuje najmä ultrafialové a infračervené lúče. Žiarivá energia Slnka absorbovaná atmosférou sa premieňa na iné druhy energie: tepelnú, chemickú atď. Vo všeobecnosti absorpcia oslabuje slnečné žiarenie o 17-25%.
Molekuly atmosférických plynov rozptyľujú lúče s relatívne krátkymi vlnami - fialové, modré. To vysvetľuje modrú farbu oblohy. Nečistoty rovnomerne rozptyľujú lúče vlnami rôznych vlnových dĺžok. Preto s ich výrazným obsahom obloha získava belavý odtieň.
Vďaka rozptylu a odrazu slnečných lúčov atmosférou sa v zamračených dňoch pozoruje denné svetlo, sú viditeľné predmety v tieni, dochádza k fenoménu súmraku.
Čím dlhšia je dráha lúča v atmosfére, tým väčšia musí prejsť jeho hrúbka a tým výraznejšie je slnečné žiarenie utlmené. Preto s nadmorskou výškou vplyv atmosféry na radiáciu klesá. Dĺžka dráhy slnečného svetla v atmosfére závisí od výšky Slnka. Ak vezmeme za jednotku dĺžku dráhy slnečného lúča v atmosfére vo výške Slnka 90° (m), pomer medzi výškou Slnka a dĺžkou dráhy lúča v atmosfére bude ako je uvedené v tabuľke. 10.

Celkový útlm žiarenia v atmosfére v akejkoľvek výške Slnka možno vyjadriť Bouguerovým vzorcom: Im = I0 * pm, kde Im je intenzita slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu zmenená v atmosfére; I0 - slnečná konštanta; m je dráha lúča v atmosfére; pri slnečnej výške 90° sa rovná 1 (hmotnosť atmosféry), p je koeficient priehľadnosti (zlomkové číslo, ktoré ukazuje, aký podiel žiarenia dosiahne povrch pri m = 1).
Vo výške Slnka 90° pri m=1 je intenzita slnečného žiarenia v blízkosti zemského povrchu I1 p krát menšia ako Io, teda I1=Io*p.
Ak je výška Slnka menšia ako 90°, potom m je vždy väčšia ako 1. Dráha slnečného lúča sa môže skladať z niekoľkých segmentov, z ktorých každý sa rovná 1. Intenzita slnečného žiarenia na hranici medzi prvý (aa1) a druhý (ala2) segment 11 je zjavne rovný Io*p, intenzita žiarenia po prechode druhého segmentu I2=I1*p=I0 p*p=I0 p2; I3=I0p3 atď.

Priehľadnosť atmosféry nie je konštantná a nie je rovnaká v rôznych podmienkach. Pomer priehľadnosti skutočnej atmosféry k priehľadnosti ideálnej atmosféry – faktor zákalu – je vždy väčší ako jedna. Závisí to od obsahu vodnej pary a prachu vo vzduchu. S nárastom zemepisnej šírky sa faktor zákalu znižuje: v zemepisných šírkach od 0 do 20 ° N. sh. v priemere sa rovná 4,6 v zemepisných šírkach od 40 do 50 ° N. sh. - 3,5, v zemepisných šírkach od 50 do 60 ° N. sh. - 2,8 a v zemepisných šírkach od 60 do 80 ° N. sh. - 2,0. V miernych zemepisných šírkach je faktor zákalu v zime menší ako v lete a menej ráno ako popoludní. S výškou klesá. Čím väčší je faktor zákalu, tým väčší je útlm slnečného žiarenia.
Rozlišovať priame, difúzne a celkové slnečné žiarenie.
Časť slnečného žiarenia, ktoré preniká cez atmosféru na zemský povrch, je priame žiarenie. Časť žiarenia rozptýleného atmosférou sa premieňa na difúzne žiarenie. Všetko slnečné žiarenie vstupujúce na zemský povrch, priame aj difúzne, sa nazýva celkové žiarenie.
Pomer medzi priamym a rozptýleným žiarením sa značne mení v závislosti od oblačnosti, prašnosti atmosféry a tiež od výšky Slnka. Pri jasnej oblohe podiel rozptýleného žiarenia nepresahuje 0,1 %, pri zamračenej oblohe môže byť difúzne žiarenie väčšie ako priame žiarenie.
V nízkej nadmorskej výške Slnka pozostáva celkové žiarenie takmer výlučne z rozptýleného žiarenia. Pri slnečnej výške 50° a jasnej oblohe podiel rozptýleného žiarenia nepresahuje 10-20%.
Mapy priemerných ročných a mesačných hodnôt celkového žiarenia umožňujú všimnúť si hlavné vzorce v jeho geografickom rozložení. Ročné hodnoty celkovej radiácie sú rozdelené prevažne zonálne. Najväčšie ročné množstvo celkového žiarenia na Zemi prijíma povrch v tropických vnútrozemských púšťach (Východná Sahara a centrálna časť Arábie). Citeľný pokles celkovej radiácie na rovníku je spôsobený vysokou vlhkosťou vzduchu a veľkou oblačnosťou. V Arktíde je celková radiácia 60-70 kcal/cm2 za rok; v Antarktíde je kvôli častému opakovaniu jasných dní a väčšej priehľadnosti atmosféry o niečo väčšia.

V júni dostáva najväčšie množstvo žiarenia severná pologuľa a najmä vnútrozemské tropické a subtropické oblasti. Množstvo slnečného žiarenia prijímaného povrchom v miernych a polárnych zemepisných šírkach severnej pologule sa len málo líši, najmä kvôli dlhému trvaniu dňa v polárnych oblastiach. Zónovanie v rozložení celkového žiarenia vyššie. kontinentoch na severnej pologuli a v tropických šírkach južnej pologule sa takmer nevyjadruje. Lepšie sa prejavuje na severnej pologuli nad oceánom a jasne sa prejavuje v extratropických zemepisných šírkach južnej pologule. Na južnom polárnom kruhu sa hodnota celkového slnečného žiarenia blíži k 0.
V decembri sa najväčšie množstvo žiarenia dostáva na južnú pologuľu. Vysoko položený ľadový povrch Antarktídy s vysokou priehľadnosťou vzduchu dostáva v júni podstatne viac celkového žiarenia ako povrch Arktídy. Na púšťach (Kalahari, Veľká austrálska) je veľa tepla, ale kvôli väčšej oceánizácii južnej pologule (vplyv vysokej vlhkosti vzduchu a oblačnosti) sú tu jeho množstvá o niečo menšie ako v júni v rovnakých zemepisných šírkach. severnej pologule. V rovníkových a tropických zemepisných šírkach severnej pologule sa celkové žiarenie mení pomerne málo a zónovanie v jeho rozložení je jasne vyjadrené len na sever od severného obratníka. So zvyšujúcou sa zemepisnou šírkou celkové žiarenie pomerne rýchlo klesá, jeho nulová línia prechádza trochu severne od polárneho kruhu.
Celkové slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch sa čiastočne odráža späť do atmosféry. Pomer množstva žiarenia odrazeného od povrchu k množstvu žiarenia dopadajúceho na tento povrch sa nazýva albedo. Albedo charakterizuje odrazivosť povrchu.
Albedo zemského povrchu závisí od jeho stavu a vlastností: farba, vlhkosť, drsnosť atď. Čerstvo napadaný sneh má najvyššiu odrazivosť (85-95%). Pokojná vodná hladina odráža len 2-5% slnečných lúčov, keď padá vertikálne, a takmer všetky lúče dopadajúce na ňu (90%), keď je slnko nízko. Albedo suchej černozeme - 14%, mokré - 8, les - 10-20, lúčna vegetácia - 18-30, piesčitý púštny povrch - 29-35, morský ľad - 30-40%.
Veľké albedo ľadovej plochy, najmä ak je pokrytá čerstvým snehom (až 95 %), je dôvodom nízkych teplôt v polárnych oblastiach v lete, kedy je tam výrazný príchod slnečného žiarenia.
Žiarenie zemského povrchu a atmosféry. Každé teleso s teplotou nad absolútnou nulou (väčšou ako mínus 273°) vyžaruje žiarivú energiu. Celková emisivita čierneho telesa je úmerná štvrtej mocnine jeho absolútnej teploty (T):
E \u003d σ * T4 kcal / cm2 za minútu (Stefan-Boltzmannov zákon), kde σ je konštantný koeficient.
Čím vyššia je teplota vyžarujúceho telesa, tým kratšia je vlnová dĺžka emitovaných nm lúčov. Rozžiarené Slnko posiela do vesmíru krátkovlnné žiarenie. Zemský povrch, pohlcujúci krátkovlnné slnečné žiarenie, sa ohrieva a stáva sa aj zdrojom žiarenia (pozemského žiarenia). Ho, keďže teplota zemského povrchu nepresahuje niekoľko desiatok stupňov, jeho dlhovlnné žiarenie, neviditeľné.
Žiarenie Zeme je z veľkej časti zadržiavané atmosférou (vodná para, oxid uhličitý, ozón), ale lúče s vlnovou dĺžkou 9-12 mikrónov voľne prechádzajú mimo atmosféru, a preto Zem stráca časť svojho tepla.
Atmosféra, ktorá absorbuje časť slnečného žiarenia, ktoré ňou prechádza, a viac ako polovicu zemského žiarenia, sama vyžaruje energiu do svetového priestoru aj na zemský povrch. Atmosférické žiarenie smerujúce k zemskému povrchu smerom k zemskému povrchu sa nazýva opačné žiarenie. Toto žiarenie, rovnako ako pozemské, dlhovlnné, neviditeľné.
V atmosfére sa stretávajú dva prúdy dlhovlnného žiarenia – žiarenie zemského povrchu a žiarenie atmosféry. Rozdiel medzi nimi, ktorý určuje skutočnú stratu tepla zemským povrchom, je tzv efektívne žiarenie. Efektívne žiarenie je tým väčšie, čím vyššia je teplota vyžarujúceho povrchu. Vlhkosť vzduchu znižuje efektívne žiarenie, jeho oblačnosť ho výrazne znižuje.
Najvyššia hodnota ročných súm efektívneho žiarenia je pozorovaná v tropických púšťach – 80 kcal/cm2 za rok – kvôli vysokej povrchovej teplote, suchému vzduchu a jasnej oblohe. Na rovníku s vysokou vlhkosťou vzduchu je efektívne žiarenie len asi 30 kcal/cm2 za rok a jeho hodnota pre pevninu a pre oceán sa líši len veľmi málo. Najnižšie efektívne žiarenie v polárnych oblastiach. V miernych zemepisných šírkach stráca zemský povrch asi polovicu množstva tepla, ktoré prijíma absorpciou celkového žiarenia.
Schopnosť atmosféry prepúšťať krátkovlnné žiarenie Slnka (priame a difúzne žiarenie) a oneskorovať dlhovlnné žiarenie Zeme sa nazýva skleníkový (skleníkový) efekt. Vplyvom skleníkového efektu je priemerná teplota zemského povrchu +16°, bez atmosféry by bola -22° (o 38° nižšia).
Radiačná bilancia (zvyškové žiarenie). Zemský povrch súčasne prijíma žiarenie a odovzdáva ho. Príchod žiarenia je celkové slnečné žiarenie a protižiarenie atmosféry. Spotreba – odraz slnečného žiarenia od povrchu (albedo) a vlastné žiarenie zemského povrchu. Rozdiel medzi prichádzajúcim a odchádzajúcim žiarením je radiačná rovnováha, alebo zvyškové žiarenie. Hodnota radiačnej bilancie je určená rovnicou

R \u003d Q * (1-α) - I,

kde Q je celkové slnečné žiarenie na jednotku povrchu; α - albedo (frakcia); I - efektívne žiarenie.
Ak je vstup väčší ako výstup, bilancia žiarenia je kladná, ak je vstup menší ako výstup, bilancia je záporná. V noci je vo všetkých zemepisných šírkach radiačná bilancia negatívna, cez deň až do poludnia je všade pozitívna, okrem vysokých zemepisných šírok v zime; poobede - opäť negatívne. V priemere za deň môže byť radiačná bilancia pozitívna aj negatívna (tabuľka 11).


Na mape ročných súm radiačnej bilancie zemského povrchu možno vidieť prudkú zmenu polohy izolínií pri ich presune z pevniny do oceánu. Radiačná bilancia povrchu oceánu spravidla prevyšuje radiačnú bilanciu pevniny (vplyv albeda a efektívneho žiarenia). Distribúcia radiačnej bilancie je vo všeobecnosti zonálna. V oceáne v tropických zemepisných šírkach dosahujú ročné hodnoty radiačnej bilancie 140 kcal/cm2 (Arabské more) a nepresahujú 30 kcal/cm2 na hranici plávajúceho ľadu. Odchýlky od zonálneho rozloženia radiačnej bilancie v oceáne sú nevýznamné a sú spôsobené rozložením oblačnosti.
Na súši v rovníkových a tropických zemepisných šírkach sa ročné hodnoty radiačnej bilancie pohybujú od 60 do 90 kcal/cm2 v závislosti od vlahových podmienok. Najväčšie ročné sumy radiačnej bilancie sú zaznamenané v tých oblastiach, kde je albedo a efektívne žiarenie relatívne malé (vlhké tropické lesy, savany). Ich najnižšia hodnota je vo veľmi vlhkých (veľká oblačnosť) a vo veľmi suchých (veľká účinná radiácia) oblastiach. V miernych a vysokých zemepisných šírkach sa ročná hodnota radiačnej bilancie s rastúcou zemepisnou šírkou znižuje (efekt poklesu celkovej radiácie).
Ročné sumy radiačnej bilancie nad centrálnymi oblasťami Antarktídy sú negatívne (niekoľko kalórií na 1 cm2). V Arktíde sú tieto hodnoty blízke nule.
V júli je radiačná bilancia zemského povrchu na významnej časti južnej pologule negatívna. Čiara nulového vyváženia prebieha medzi 40 a 50 ° S. sh. Najvyššia hodnota radiačnej bilancie sa dosahuje na povrchu Oceánu v tropických zemepisných šírkach severnej pologule a na povrchu niektorých vnútrozemských morí, ako je Čierne more (14-16 kcal/cm2 za mesiac).
V januári sa nulová rovnováha nachádza medzi 40 a 50° severnej šírky. sh. (nad oceánmi stúpa trochu na sever, nad kontinentmi klesá na juh). Významná časť severnej pologule má negatívnu radiačnú bilanciu. Najväčšie hodnoty radiačnej bilancie sú obmedzené na tropické zemepisné šírky južnej pologule.
V priemere za rok je radiačná bilancia zemského povrchu pozitívna. V tomto prípade sa povrchová teplota nezvyšuje, ale zostáva približne konštantná, čo možno vysvetliť iba nepretržitou spotrebou prebytočného tepla.
Radiačná bilancia atmosféry pozostáva z ňou absorbovaného slnečného a zemského žiarenia na jednej strane a atmosférického žiarenia na strane druhej. Je vždy negatívny, pretože atmosféra absorbuje len malú časť slnečného žiarenia a vyžaruje takmer toľko ako povrch.
Radiačná bilancia povrchu a atmosféry spolu, ako celku, pre celú Zem za rok sa v priemere rovná nule, ale v zemepisných šírkach môže byť pozitívna aj negatívna.
Dôsledkom takéhoto rozloženia radiačnej bilancie by mal byť prenos tepla v smere od rovníka k pólom.
Tepelná rovnováha. Radiačná bilancia je najdôležitejšou zložkou tepelnej bilancie. Rovnica povrchovej tepelnej bilancie ukazuje, ako sa energia prichádzajúca slnečného žiarenia premieňa na zemský povrch:

kde R je radiačná bilancia; LE - spotreba tepla na vyparovanie (L - latentné teplo vyparovania, E - vyparovanie);
P - turbulentná výmena tepla medzi povrchom a atmosférou;
A - výmena tepla medzi povrchom a spodnými vrstvami pôdy alebo vody.
Radiačná bilancia povrchu sa považuje za pozitívnu, ak žiarenie absorbované povrchom prevyšuje tepelné straty, a za negatívne, ak ich nedopĺňa. Všetky ostatné podmienky tepelnej bilancie sa považujú za pozitívne, ak spôsobujú tepelné straty povrchom (ak zodpovedajú spotrebe tepla). Pretože. všetky členy rovnice sa môžu zmeniť, tepelná bilancia sa neustále narúša a znova sa obnovuje.
Rovnica tepelnej bilancie povrchu uvažovaného vyššie je približná, pretože nezohľadňuje niektoré sekundárne, ale za špecifických podmienok faktory, ktoré sa stávajú dôležitými, napríklad uvoľňovanie tepla počas mrazenia, jeho spotreba na rozmrazovanie atď. .
Tepelnú bilanciu atmosféry tvorí radiačná bilancia atmosféry Ra, teplo prichádzajúce z povrchu Pa, teplo uvoľnené v atmosfére pri kondenzácii LE a horizontálny prenos tepla (advekcia) Aa. Radiačná bilancia atmosféry je vždy negatívna. Kladný je prílev tepla v dôsledku kondenzácie vlhkosti a veľkosť turbulentného prenosu tepla. Advekcia tepla vedie v priemere za rok k jeho presunu z nízkych do vysokých zemepisných šírok: teda znamená spotrebu tepla v nízkych zemepisných šírkach a príchod do vysokých zemepisných šírok. Pri viacročnom odvodení možno tepelnú bilanciu atmosféry vyjadriť rovnicou Ra=Pa+LE.
Tepelná bilancia povrchu a atmosféry spolu ako celku sa v dlhodobom priemere rovná 0 (obr. 35).

Množstvo slnečného žiarenia vstupujúceho do atmosféry za rok (250 kcal/cm2) sa považuje za 100 %. Slnečné žiarenie prenikajúce do atmosféry sa čiastočne odráža od oblakov a vracia sa späť za atmosféru - 38%, čiastočne absorbované atmosférou - 14% a čiastočne vo forme priameho slnečného žiarenia dosahuje zemský povrch - 48%. Zo 48%, ktoré sa dostanú na povrch, je 44% absorbovaných a 4% sú odrazené. Albedo Zeme je teda 42 % (38+4).
Žiarenie absorbované zemským povrchom sa spotrebuje nasledovne: 20 % sa stratí efektívnym žiarením, 18 % sa spotrebuje na odparovanie z povrchu, 6 % sa spotrebuje na ohrev vzduchu pri turbulentnom prenose tepla (spolu 24 %). Strata tepla povrchom vyrovnáva jeho príchod. Teplo prijímané atmosférou (14 % priamo zo Slnka, 24 % zo zemského povrchu) spolu s efektívnym žiarením Zeme smeruje do svetového priestoru. Albedo Zeme (42 %) a radiácia (58 %) vyrovnávajú prílev slnečného žiarenia do atmosféry.

Slnečné žiarenie je žiarenie vlastné svietidlu našej planetárnej sústavy. Slnko je hlavná hviezda, okolo ktorej sa točí Zem, ako aj susedné planéty. V skutočnosti je to obrovská guľa horúceho plynu, ktorá neustále vyžaruje toky energie do priestoru okolo nej. Tomu sa hovorí žiarenie. Smrteľná je zároveň táto energia – jeden z hlavných faktorov, ktoré umožňujú život na našej planéte. Ako všetko na tomto svete, aj výhody a škody slnečného žiarenia pre organický život spolu úzko súvisia.

Všeobecný pohľad

Aby ste pochopili, čo je slnečné žiarenie, musíte najprv pochopiť, čo je Slnko. Hlavným zdrojom tepla, ktorý poskytuje podmienky pre organickú existenciu na našej planéte, vo vesmírnych priestoroch je len malá hviezda na galaktickom okraji Mliečnej dráhy. Ale pre pozemšťanov je Slnko centrom minivesmíru. Koniec koncov, práve okolo tejto plynovej zrazeniny sa točí naša planéta. Slnko nám dáva teplo a svetlo, to znamená, že dodáva formy energie, bez ktorých by naša existencia nebola možná.

V dávnych dobách bolo zdrojom slnečného žiarenia – Slnkom – božstvo, predmet hodný uctievania. Slnečná dráha po oblohe sa ľuďom zdala jasným dôkazom Božej vôle. Pokusy ponoriť sa do podstaty fenoménu, vysvetliť, čo je toto svietidlo, sa uskutočňovali už dlho a Kopernik k nim mimoriadne významne prispel, keď vytvoril myšlienku heliocentrizmu, ktorá sa nápadne líšila od geocentrizmus všeobecne akceptovaný v tej dobe. S istotou je však známe, že aj v dávnych dobách sa vedci viackrát zamýšľali nad tým, čo je Slnko, prečo je také dôležité pre všetky formy života na našej planéte, prečo je pohyb tohto svietidla presne taký, ako ho vidíme. to.

Pokrok techniky umožnil lepšie pochopiť, čo je Slnko, aké procesy prebiehajú vo vnútri hviezdy, na jej povrchu. Vedci sa dozvedeli, čo je slnečné žiarenie, ako plynový objekt ovplyvňuje planéty v zóne svojho vplyvu, najmä zemskú klímu. Teraz má ľudstvo dostatočne veľkú vedomostnú základňu, aby sme mohli s istotou povedať: bolo možné zistiť, čo je žiarenie vyžarované Slnkom, ako merať tento tok energie a ako formulovať vlastnosti jeho vplyvu na rôzne formy organického života na Zem.

O podmienkach

Najdôležitejší krok v osvojení si podstaty konceptu bol urobený v minulom storočí. Práve vtedy významný astronóm A. Eddington sformuloval predpoklad: v slnečných hĺbkach dochádza k termonukleárnej fúzii, ktorá umožňuje uvoľnenie obrovského množstva energie do priestoru okolo hviezdy. V snahe odhadnúť množstvo slnečného žiarenia bolo vynaložené úsilie na určenie skutočných parametrov prostredia na hviezde. Teplota jadra teda podľa vedcov dosahuje 15 miliónov stupňov. To stačí na vyrovnanie sa so vzájomným odpudivým vplyvom protónov. Zrážka jednotiek vedie k vytvoreniu jadier hélia.

Nové informácie prilákali pozornosť mnohých významných vedcov vrátane A. Einsteina. V snahe odhadnúť množstvo slnečného žiarenia vedci zistili, že jadrá hélia majú nižšiu hmotnosť ako celková hodnota 4 protónov potrebných na vytvorenie novej štruktúry. Tak sa odhalila črta reakcií, nazývaná "hromadný defekt". Ale v prírode nemôže nič zmiznúť bez stopy! V snahe nájsť „uniknuté“ množstvá vedci porovnávali získavanie energie a špecifiká zmeny hmotnosti. Vtedy bolo možné odhaliť, že rozdiel vyžarujú gama kvantá.

Vyžarované objekty sa z jadra našej hviezdy dostávajú na jej povrch cez početné plynné vrstvy atmosféry, čo vedie k fragmentácii prvkov a vzniku elektromagnetického žiarenia na ich základe. Medzi ďalšie druhy slnečného žiarenia patrí svetlo vnímané ľudským okom. Približné odhady naznačujú, že proces prechodu gama lúčov trvá asi 10 miliónov rokov. Ďalších osem minút – a vyžiarená energia sa dostane na povrch našej planéty.

Ako a čo?

Slnečné žiarenie sa nazýva celkový komplex elektromagnetického žiarenia, ktorý sa vyznačuje pomerne širokým rozsahom. Patrí sem aj takzvaný slnečný vietor, teda tok energie tvorený elektrónmi, časticami svetla. Na hraničnej vrstve atmosféry našej planéty je neustále pozorovaná rovnaká intenzita slnečného žiarenia. Energia hviezdy je diskrétna, jej prenos sa uskutočňuje kvantami, zatiaľ čo korpuskulárna nuansa je taká nevýznamná, že lúče možno považovať za elektromagnetické vlny. A ich rozdelenie, ako fyzici zistili, prebieha rovnomerne a v priamke. Aby bolo možné popísať slnečné žiarenie, je potrebné určiť jeho charakteristickú vlnovú dĺžku. Na základe tohto parametra je obvyklé rozlišovať niekoľko typov žiarenia:

• vrúcne;
• rádiové vlny;
• Biele svetlo;
• ultrafialové;
• gama;
• röntgen.

Pomer infračerveného, ​​viditeľného, ​​ultrafialového najlepšie sa odhaduje takto: 52%, 43%, 5%.

Pre kvantitatívne hodnotenie žiarenia je potrebné vypočítať hustotu toku energie, to znamená množstvo energie, ktoré dosiahne obmedzenú oblasť povrchu v danom časovom období.

Štúdie ukázali, že slnečné žiarenie pohlcuje hlavne planetárna atmosféra. Vďaka tomu dochádza k zahrievaniu na teplotu vhodnú pre organický život, charakteristickú pre Zem. Existujúci ozónový obal prepúšťa len jednu stotinu ultrafialového žiarenia. Zároveň sú úplne zablokované krátke vlnové dĺžky, ktoré sú nebezpečné pre živé bytosti. Atmosférické vrstvy sú schopné rozptýliť takmer tretinu slnečných lúčov, ďalších 20 % pohltí. V dôsledku toho sa na povrch planéty nedostane viac ako polovica všetkej energie. Práve tomuto „zvyšku“ sa vo vede hovorí priame slnečné žiarenie.

Čo tak podrobnejšie?

Je známych niekoľko aspektov, ktoré určujú, aká intenzívna bude priama radiácia. Najvýraznejšie sú uhol dopadu, ktorý závisí od zemepisnej šírky (geografické charakteristiky terénu na zemeguli), ročné obdobie, ktoré určuje, aká je vzdialenosť konkrétneho bodu od zdroja žiarenia. Veľa závisí od charakteristík atmosféry – aká je znečistená, koľko oblakov je v danom momente. Nakoniec zohráva úlohu povaha povrchu, na ktorý lúč dopadá, konkrétne jeho schopnosť odrážať prichádzajúce vlny.

Celkové slnečné žiarenie je hodnota, ktorá kombinuje rozptýlené objemy a priame žiarenie. Parameter použitý na odhad intenzity sa odhaduje v kalóriách na jednotku plochy. Zároveň sa pripomína, že v rôznych časoch dňa sa hodnoty žiarenia líšia. Navyše energia nemôže byť rovnomerne rozložená po povrchu planéty. Čím bližšie k pólu, tým vyššia intenzita, pričom snehové pokrývky sú vysoko reflexné, čo znamená, že vzduch nemá možnosť sa zohriať. Preto čím ďalej od rovníka, tým nižšie budú celkové ukazovatele žiarenia slnečných vĺn.

Ako sa vedcom podarilo odhaliť, energia slnečného žiarenia má vážny vplyv na planetárnu klímu, podmaňuje životnú aktivitu rôznych organizmov, ktoré existujú na Zemi. U nás, ako aj na území najbližších susedov, ako aj v iných krajinách na severnej pologuli, má v zime prevažujúci podiel rozptýlené žiarenie, ale v lete dominuje priame žiarenie.

infračervené vlny

Z celkového množstva celkového slnečného žiarenia pripadá impozantné percento infračervenému spektru, ktoré ľudské oko nevníma. Vďaka takýmto vlnám sa povrch planéty zahrieva a postupne prenáša tepelnú energiu do vzdušných hmôt. To pomáha udržiavať pohodlnú klímu, udržiavať podmienky pre existenciu organického života. Ak nedôjde k vážnym poruchám, klíma zostáva podmienečne nezmenená, čo znamená, že všetky stvorenia môžu žiť vo svojich obvyklých podmienkach.

Naše svietidlo nie je jediným zdrojom vĺn infračerveného spektra. Podobné žiarenie je charakteristické pre akýkoľvek vyhrievaný predmet, vrátane bežnej batérie v ľudskom dome. Práve na princípe vnímania infračerveného žiarenia fungujú početné zariadenia, vďaka ktorým je možné v tme vidieť zohriate telesá, inak pre oči nepríjemné podmienky. Mimochodom, na podobnom princípe fungujú v poslednej dobe tak obľúbené kompaktné zariadenia, ktoré hodnotia, cez ktoré časti budovy dochádza k najväčším tepelným stratám. Tieto mechanizmy sú obzvlášť rozšírené medzi staviteľmi, ako aj majiteľmi súkromných domov, pretože pomáhajú identifikovať, v ktorých oblastiach sa teplo stráca, organizovať ich ochranu a predchádzať zbytočnej spotrebe energie.

Nepodceňujte vplyv infračerveného slnečného žiarenia na ľudský organizmus len preto, že naše oči takéto vlny nedokážu vnímať. Najmä žiarenie sa aktívne používa v medicíne, pretože umožňuje zvýšiť koncentráciu leukocytov v obehovom systéme, ako aj normalizovať prietok krvi zvýšením lúmenu krvných ciev. Zariadenia založené na IR spektre sa používajú ako profylaktické proti kožným patológiám, terapeutické pri zápalových procesoch v akútnej a chronickej forme. Najmodernejšie lieky pomáhajú vyrovnať sa s koloidnými jazvami a trofickými ranami.

Je to kuriózne

Na základe štúdia faktorov slnečného žiarenia bolo možné vytvoriť skutočne unikátne prístroje nazývané termografy. Umožňujú včas odhaliť rôzne choroby, ktoré nie sú k dispozícii na detekciu inými spôsobmi. Takto môžete nájsť rakovinu alebo krvnú zrazeninu. IR do určitej miery chráni pred ultrafialovým žiarením, ktoré je nebezpečné pre organický život, čo umožnilo využiť vlny tohto spektra na obnovenie zdravia astronautov, ktorí boli dlho vo vesmíre.

Príroda okolo nás je dodnes tajomná, to platí aj o žiarení rôznych vlnových dĺžok. Najmä infračervené svetlo stále nie je úplne preskúmané. Vedci vedia, že jeho nesprávne používanie môže poškodiť zdravie. Preto je neprijateľné používať zariadenia, ktoré generujú takéto svetlo na liečbu hnisavých zapálených oblastí, krvácania a malígnych novotvarov. Infračervené spektrum je kontraindikované pre ľudí trpiacich poruchou funkcie srdca, krvných ciev, vrátane tých, ktoré sa nachádzajú v mozgu.

viditeľné svetlo

Jedným z prvkov celkového slnečného žiarenia je svetlo viditeľné ľudským okom. Vlnové lúče sa šíria v priamych líniách, takže nedochádza k vzájomnej superpozícii. Kedysi sa to stalo témou značného počtu vedeckých prác: vedci sa rozhodli pochopiť, prečo je okolo nás toľko odtieňov. Ukázalo sa, že svoju úlohu zohrávajú kľúčové parametre svetla:

• lom;
• odraz;
• absorpcie.

Ako vedci zistili, objekty nie sú schopné byť samy osebe zdrojom viditeľného svetla, ale dokážu žiarenie absorbovať a odrážať. Uhly odrazu, frekvencia vĺn sa mení. V priebehu storočí sa ľudská schopnosť vidieť postupne zlepšovala, ale určité obmedzenia vyplývajú z biologickej štruktúry oka: sietnica je taká, že dokáže vnímať len určité lúče odrazených svetelných vĺn. Toto žiarenie je malá medzera medzi ultrafialovými a infračervenými vlnami.

Početné kuriózne a tajomné svetelné prvky sa stali nielen námetom mnohých diel, ale boli aj základom pre zrod novej fyzikálnej disciplíny. Zároveň sa objavili nevedecké postupy, teórie, ktorých prívrženci veria, že farba môže ovplyvniť fyzický stav človeka, psychiku. Na základe takýchto predpokladov sa ľudia obklopujú predmetmi, ktoré sú pre ich oči najpríjemnejšie a robia každodenný život pohodlnejším.

ultrafialové

Nemenej dôležitým aspektom celkového slnečného žiarenia je ultrafialové štúdium, tvorené vlnami veľkých, stredných a malých dĺžok. Líšia sa od seba tak vo fyzikálnych parametroch, ako aj vo zvláštnostiach ich vplyvu na formy organického života. Dlhé ultrafialové vlny sú napríklad rozptýlené najmä vo vrstvách atmosféry a len malé percento sa dostáva na zemský povrch. Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým hlbšie môže takéto žiarenie preniknúť do ľudskej (nielen) pokožky.

Na jednej strane je ultrafialové žiarenie nebezpečné, ale bez neho je existencia rôznorodého organického života nemožná. Takéto žiarenie je zodpovedné za tvorbu kalciferolu v tele a tento prvok je nevyhnutný pre stavbu kostného tkaniva. UV spektrum je silnou prevenciou rachitídy, osteochondrózy, ktorá je obzvlášť dôležitá v detstve. Okrem toho takéto žiarenie:

• normalizuje metabolizmus;
• aktivuje produkciu základných enzýmov;
• zlepšuje regeneračné procesy;
• stimuluje prietok krvi;
• rozširuje krvné cievy;
• stimuluje imunitný systém;
• vedie k tvorbe endorfínov, čo znamená, že nervová nadmerná excitácia klesá.

ale na druhej strane

Vyššie bolo uvedené, že celkové slnečné žiarenie je množstvo žiarenia, ktoré dosiahlo povrch planéty a je rozptýlené v atmosfére. V súlade s tým je prvkom tohto zväzku ultrafialové žiarenie všetkých dĺžok. Je potrebné mať na pamäti, že tento faktor má pozitívne aj negatívne aspekty vplyvu na organický život. Opaľovanie, aj keď je často prospešné, môže byť zdraviu nebezpečné. Príliš dlhé vystavenie priamemu slnečnému žiareniu, najmä v podmienkach zvýšenej aktivity svietidla, je škodlivé a nebezpečné. Dlhodobé účinky na organizmus, ako aj príliš vysoká radiačná aktivita spôsobujú:

• popáleniny, začervenanie;
• edém;
• hyperémia;
• teplo;
• nevoľnosť;
• vracanie.

Dlhodobé ultrafialové ožarovanie vyvoláva narušenie chuti do jedla, fungovanie centrálneho nervového systému a imunitného systému. Tiež ma začína bolieť hlava. Popísané príznaky sú klasickými prejavmi úpalu. Samotný človek si nemôže vždy uvedomiť, čo sa deje - stav sa postupne zhoršuje. Ak je zrejmé, že niekto v blízkosti ochorel, je potrebné poskytnúť prvú pomoc. Schéma je nasledovná:

• pomôcť presunúť sa z priameho svetla na chladné zatienené miesto;
• položte pacienta na chrbát tak, aby nohy boli vyššie ako hlava (pomôže to normalizovať prietok krvi);
• ochlaďte krk a tvár vodou a priložte studený obklad na čelo;
• rozopnúť kravatu, opasok, vyzliecť tesné oblečenie;
• pol hodiny po útoku dajte napiť studenej vody (malé množstvo).

Ak obeť stratila vedomie, je dôležité okamžite vyhľadať pomoc lekára. Tím záchrannej služby premiestni osobu na bezpečné miesto a podá injekciu glukózy alebo vitamínu C. Liek sa podáva injekčne do žily.

Ako sa správne opaľovať?

Aby sme sa zo skúseností nepoučili, aké nepríjemné môže byť nadmerné množstvo slnečného žiarenia prijatého pri opaľovaní, je dôležité dodržiavať pravidlá bezpečného trávenia času na slnku. Ultrafialové žiarenie spúšťa produkciu melanínu, hormónu, ktorý pomáha pokožke chrániť sa pred negatívnymi účinkami vĺn. Pod vplyvom tejto látky pokožka stmavne a odtieň sa zmení na bronz. Dodnes neutíchajú spory o tom, aké je to pre človeka užitočné a škodlivé.

Na jednej strane je spálenie od slnka pokusom tela chrániť sa pred nadmerným žiarením. To zvyšuje pravdepodobnosť vzniku malígnych novotvarov. Na druhej strane, opálenie je považované za módne a krásne. Aby ste minimalizovali riziká pre seba, je rozumné pred začatím plážových procedúr analyzovať, aké nebezpečné je množstvo slnečného žiarenia prijatého počas opaľovania, ako minimalizovať riziká pre seba. Aby bol zážitok čo najpríjemnejší, opaľujúci by sa mali:

• piť veľa vody;
• používať produkty na ochranu pokožky;
• opaľovať sa večer alebo ráno;
• strávte nie viac ako hodinu pod priamymi lúčmi slnka;
• nepite alkohol;
• zaradiť do jedálnička potraviny bohaté na selén, tokoferol, tyrozín. Nezabúdajte na betakarotén.

Hodnota slnečného žiarenia pre ľudský organizmus je mimoriadne vysoká, netreba zabúdať na pozitívne aj negatívne stránky. Mali by ste si uvedomiť, že u rôznych ľudí sa vyskytujú biochemické reakcie s individuálnymi vlastnosťami, takže pre niekoho môže byť nebezpečné aj polhodinové opaľovanie. Pred plážovou sezónou je rozumné poradiť sa s lekárom, posúdiť typ a stav pokožky. To pomôže zabrániť poškodeniu zdravia.

Ak je to možné, treba sa vyhnúť spáleniu od slnka v starobe, počas obdobia nosenia dieťaťa. Rakovinové ochorenia, duševné poruchy, kožné patológie a srdcové zlyhanie nie sú kombinované s opaľovaním.

Celková radiácia: kde je nedostatok?

Celkom zaujímavý je proces distribúcie slnečného žiarenia. Ako už bolo spomenuté vyššie, len asi polovica všetkých vĺn môže dosiahnuť povrch planéty. Kam zmizne zvyšok? Svoju úlohu zohrávajú rôzne vrstvy atmosféry a mikroskopické častice, z ktorých sú tvorené. Pôsobivá časť, ako už bolo naznačené, je pohltená ozónovou vrstvou - všetko sú to vlny, ktorých dĺžka je menšia ako 0,36 mikrónu. Okrem toho je ozón schopný absorbovať niektoré typy vĺn zo spektra viditeľného ľudským okom, to znamená z intervalu 0,44-1,18 mikrónov.

Ultrafialové žiarenie je do určitej miery absorbované kyslíkovou vrstvou. Toto je charakteristické pre žiarenie s vlnovou dĺžkou 0,13-0,24 mikrónov. Oxid uhličitý, vodná para môže absorbovať malé percento infračerveného spektra. Atmosférický aerosól absorbuje určitú časť (IR spektrum) z celkového množstva slnečného žiarenia.

Vlny z krátkej kategórie sú rozptýlené v atmosfére kvôli prítomnosti mikroskopických nehomogénnych častíc, aerosólu a oblakov. Nehomogénne prvky, častice, ktorých rozmery sú menšie ako vlnová dĺžka, vyvolávajú molekulárny rozptyl a pre väčšie je charakteristický jav opísaný indikatrix, teda aerosól.

Zvyšok slnečného žiarenia dopadá na zemský povrch. Spája priame žiarenie, rozptýlené.

Celková radiácia: dôležité aspekty

Celková hodnota je množstvo slnečného žiarenia prijatého územím, ako aj absorbovaného v atmosfére. Ak na oblohe nie sú žiadne mraky, celkové množstvo žiarenia závisí od zemepisnej šírky oblasti, nadmorskej výšky nebeského telesa, typu zemského povrchu v tejto oblasti a úrovne priehľadnosti vzduchu. Čím viac aerosólových častíc je rozptýlených v atmosfére, tým je priame žiarenie nižšie, ale podiel rozptýleného žiarenia sa zvyšuje. Normálne, pri absencii oblačnosti v celkovom žiarení, je difúzna jedna štvrtina.

Naša krajina patrí k tým severným, takže väčšinu roka v južných regiónoch je radiácia výrazne vyššia ako v severných. Je to spôsobené polohou hviezdy na oblohe. Krátke časové obdobie máj - júl je však jedinečné obdobie, keď aj na severe je celkové žiarenie dosť pôsobivé, pretože slnko je vysoko na oblohe a denné hodiny sú dlhšie ako v iných mesiacoch roka. Zároveň je v priemere v ázijskej polovici krajiny pri absencii oblačnosti celková radiácia výraznejšia ako na západe. Maximálna sila vlnového žiarenia sa pozoruje na poludnie a ročné maximum nastáva v júni, keď je slnko najvyššie na oblohe.

Celkové slnečné žiarenie je množstvo slnečnej energie dopadajúcej na našu planétu. Zároveň je potrebné pripomenúť, že rôzne atmosférické faktory vedú k tomu, že ročný príchod celkovej radiácie je menší, ako by mohol byť. Najväčší rozdiel medzi skutočne pozorovaným a maximálnym možným je typický pre regióny Ďalekého východu v lete. Monzúny vyvolávajú mimoriadne hustú oblačnosť, takže celková radiácia sa zníži asi na polovicu.

zvedavý vedieť

Najväčšie percento maximálnej možnej expozície slnečnej energii je skutočne pozorované (prepočítané na 12 mesiacov) na juhu krajiny. Indikátor dosahuje 80%.

Oblačnosť nemá vždy za následok rovnaké množstvo slnečného rozptylu. Úlohu zohráva tvar oblakov, vlastnosti slnečného disku v určitom časovom bode. Ak je otvorená, potom oblačnosť spôsobuje pokles priameho žiarenia, zatiaľ čo rozptýlené žiarenie prudko narastá.

Sú aj dni, keď priame žiarenie má približne rovnakú silu ako rozptýlené žiarenie. Denná celková hodnota môže byť dokonca väčšia ako radiácia charakteristická pre úplne bezoblačný deň.

Na základe 12 mesiacov je potrebné venovať zvláštnu pozornosť astronomickým javom, ktoré určujú celkové číselné ukazovatele. Oblačnosť zároveň vedie k tomu, že skutočné maximum žiarenia možno pozorovať nie v júni, ale o mesiac skôr či neskôr.

Žiarenie vo vesmíre

Z hranice magnetosféry našej planéty a ďalej do vesmíru sa slnečné žiarenie stáva faktorom spojeným so smrteľným nebezpečenstvom pre ľudí. Už v roku 1964 vyšla významná vedecko-populárna práca o obranných metódach. Jeho autormi boli sovietski vedci Kamanin, Bubnov. Je známe, že pre človeka by dávka žiarenia za týždeň nemala byť vyššia ako 0,3 röntgenov, pričom za rok by to malo byť do 15 R. Pri krátkodobom ožiarení je limit pre človeka 600 R. Lety do vesmíru , najmä v podmienkach nepredvídateľnej slnečnej aktivity , môže byť sprevádzané výrazným ožiarením astronautov, čo zaväzuje prijať dodatočné opatrenia na ochranu pred vlnami rôznych dĺžok.

Po misiách Apollo, počas ktorých sa testovali metódy ochrany, skúmali sa faktory ovplyvňujúce ľudské zdravie, uplynulo viac ako desať rokov, no dodnes vedci nevedia nájsť účinné a spoľahlivé metódy na predpovedanie geomagnetických búrok. Predpoveď môžete robiť na hodiny, niekedy aj na niekoľko dní, ale aj pri týždennej predpovedi nie je šanca na realizáciu väčšia ako 5%. Slnečný vietor je ešte nepredvídateľnejším javom. S pravdepodobnosťou jedna z troch môžu astronauti, ktorí sa vydávajú na novú misiu, dostať do silných tokov žiarenia. O to dôležitejšia je otázka výskumu a predikcie vlastností žiarenia a vývoja metód ochrany pred ním.

Oslepujúci slnečný disk vždy vzrušoval mysle ľudí, slúžil ako úrodná téma pre legendy a mýty. Od staroveku ľudia hádali o jeho vplyve na Zem. Ako blízko boli naši vzdialení predkovia k pravde. Je to žiarivá energia Slnka, ktorej vďačíme za existenciu života na Zemi.

Aké je rádioaktívne žiarenie nášho svietidla a ako ovplyvňuje pozemské procesy?

Čo je slnečné žiarenie

Slnečné žiarenie je kombináciou slnečnej hmoty a energie vstupujúcej na Zem. Energia sa šíri vo forme elektromagnetických vĺn rýchlosťou 300 tisíc kilometrov za sekundu, prechádza atmosférou a na Zem sa dostane za 8 minút. Rozsah vĺn zúčastňujúcich sa tohto „maratónu“ je veľmi široký – od rádiových vĺn až po röntgenové lúče, vrátane viditeľnej časti spektra. Zemský povrch je pod vplyvom priamych aj rozptýlených zemskou atmosférou, slnečných lúčov. Modrosť oblohy za jasného dňa vysvetľuje rozptyl modro-modrých lúčov v atmosfére. Žlto-oranžová farba slnečného disku je spôsobená tým, že jemu zodpovedajúce vlny prechádzajú takmer bez rozptylu.

S oneskorením 2 až 3 dni sa na Zem dostane „slnečný vietor“, ktorý je pokračovaním slnečnej koróny a pozostáva z jadier atómov ľahkých prvkov (vodík a hélium), ako aj elektrónov. Je celkom prirodzené, že slnečné žiarenie má silný vplyv na ľudský organizmus.

Vplyv slnečného žiarenia na ľudský organizmus

Elektromagnetické spektrum slnečného žiarenia pozostáva z infračervenej, viditeľnej a ultrafialovej časti. Keďže ich kvantá majú rôzne energie, majú na človeka rôzne účinky.

vnútorné osvetlenie

Mimoriadne vysoký je aj hygienický význam slnečného žiarenia. Keďže viditeľné svetlo je rozhodujúcim faktorom pri získavaní informácií o vonkajšom svete, je potrebné zabezpečiť dostatočnú úroveň osvetlenia miestnosti. Jeho regulácia sa vykonáva v súlade s SNiP, ktoré sa pre slnečné žiarenie zostavujú s prihliadnutím na svetelné a klimatické vlastnosti rôznych geografických zón a zohľadňujú sa pri navrhovaní a výstavbe rôznych zariadení.

Aj povrchný rozbor elektromagnetického spektra slnečného žiarenia dokazuje, aký veľký vplyv má tento druh žiarenia na ľudský organizmus.

Rozloženie slnečného žiarenia na území Zeme

Nie všetko žiarenie prichádzajúce zo Slnka sa dostane na zemský povrch. A je na to veľa dôvodov. Zem vytrvalo odráža útok tých lúčov, ktoré sú škodlivé pre jej biosféru. Túto funkciu plní ozónový štít našej planéty, ktorý zabraňuje prechodu najagresívnejšej časti ultrafialového žiarenia. Atmosférický filter vo forme vodnej pary, oxidu uhličitého, prachových častíc suspendovaných vo vzduchu – do značnej miery odráža, rozptyľuje a pohlcuje slnečné žiarenie.

Tá jej časť, ktorá prekonala všetky tieto prekážky, padá na zemský povrch pod rôznymi uhlami, v závislosti od zemepisnej šírky oblasti. Životodarné slnečné teplo je na území našej planéty rozložené nerovnomerne. Ako sa v priebehu roka mení výška slnka, mení sa aj hmotnosť vzduchu nad obzorom, cez ktorý leží dráha slnečných lúčov. To všetko ovplyvňuje rozloženie intenzity slnečného žiarenia na planéte. Všeobecný trend je tento - tento parameter sa zvyšuje od pólu k rovníku, pretože čím väčší je uhol dopadu lúčov, tým viac tepla vstupuje na jednotku plochy.

Mapy slnečného žiarenia umožňujú mať obraz o rozložení intenzity slnečného žiarenia na území Zeme.

Vplyv slnečného žiarenia na klímu Zeme

Infračervená zložka slnečného žiarenia má rozhodujúci vplyv na klímu Zeme.

Je jasné, že k tomu dochádza len v čase, keď je Slnko nad obzorom. Tento vplyv závisí od vzdialenosti našej planéty od Slnka, ktorá sa v priebehu roka mení. Obežná dráha Zeme je elipsa, vo vnútri ktorej je Slnko. Počas svojej ročnej cesty okolo Slnka sa Zem vzďaľuje od svojho svietidla a potom sa k nemu približuje.

Množstvo žiarenia vstupujúceho na zem je okrem zmeny vzdialenosti určené aj sklonom zemskej osi k rovine obežnej dráhy (66,5°) a ním spôsobenou zmenou ročných období. V lete je to viac ako v zime. Na rovníku tento faktor chýba, ale ako sa zemepisná šírka miesta pozorovania zväčšuje, rozdiel medzi letom a zimou sa stáva významným.

V procesoch prebiehajúcich na Slnku sa odohrávajú najrôznejšie kataklizmy. Ich vplyv je čiastočne kompenzovaný obrovskými vzdialenosťami, ochrannými vlastnosťami zemskej atmosféry a zemského magnetického poľa.

Ako sa chrániť pred slnečným žiarením

Infračervená zložka slnečného žiarenia je vytúžené teplo, na ktoré sa obyvatelia stredných a severných šírok tešia na všetky ostatné ročné obdobia. Slnečné žiarenie ako liečivý faktor využívajú zdraví aj chorí ľudia.

Nesmieme však zabúdať, že teplo, podobne ako ultrafialové, veľmi silno dráždi. Zneužívanie ich pôsobenia môže viesť k popáleninám, celkovému prehriatiu organizmu a dokonca k exacerbácii chronických ochorení. Pri opaľovaní by ste sa mali riadiť životom overenými pravidlami. Opatrní by ste mali byť najmä pri opaľovaní počas jasných slnečných dní. Dojčatá a starší ľudia, pacienti s chronickou tuberkulózou a problémami s kardiovaskulárnym systémom by sa mali uspokojiť s rozptýleným slnečným žiarením v tieni. Toto ultrafialové žiarenie stačí na uspokojenie potrieb tela.

Pred slnečným žiarením by sa mali chrániť aj mladí ľudia, ktorí nemajú špeciálne zdravotné problémy.

Teraz existuje hnutie, ktorého aktivisti sú proti opaľovaniu. A nie nadarmo. Opálená pokožka je nesporne krásna. Ale melanín produkovaný telom (to, čo nazývame spálenie od slnka), je jeho ochrannou reakciou na účinky slnečného žiarenia. Žiadne výhody spálenia od slnka! Dokonca existujú dôkazy, že spálenie slnkom skracuje život, keďže žiarenie má kumulatívnu vlastnosť – hromadí sa počas života.

Ak je situácia taká vážna, mali by ste dôsledne dodržiavať pravidlá, ako sa chrániť pred slnečným žiarením:

• prísne obmedziť čas na opaľovanie a robiť to len v bezpečných hodinách;
• keď ste na aktívnom slnku, mali by ste nosiť klobúk so širokým okrajom, uzavreté oblečenie, slnečné okuliare a dáždnik;
• Používajte len kvalitný opaľovací krém.

Je slnečné žiarenie pre človeka nebezpečné v každom ročnom období? Množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem súvisí so zmenou ročných období. V stredných zemepisných šírkach v lete je to o 25 % viac ako v zime. Na rovníku tento rozdiel neexistuje, ale s rastúcou zemepisnou šírkou miesta pozorovania sa tento rozdiel zväčšuje. Je to spôsobené tým, že naša planéta je naklonená voči Slnku pod uhlom 23,3 stupňa. V zime je nízko nad obzorom a osvetľuje zem len kĺzavými lúčmi, ktoré menej ohrievajú osvetlený povrch. Táto poloha lúčov spôsobuje ich rozloženie na väčšej ploche, čo znižuje ich intenzitu v porovnaní s letným strmým pádom. Okrem toho prítomnosť ostrého uhla pri prechode lúčov atmosférou „predĺži“ ich dráhu a núti ich strácať viac tepla. Táto okolnosť znižuje vplyv slnečného žiarenia v zime.

Slnko je hviezda, ktorá je zdrojom tepla a svetla pre našu planétu. „Vládne“ podnebiu, striedaniu ročných období a stavu celej biosféry Zeme. A len znalosť zákonitostí tohto mocného vplyvu umožní využiť tento životodarný dar v prospech zdravia ľudí.

1. Čo sa nazýva slnečné žiarenie? V akých jednotkách sa meria? Od čoho závisí jeho hodnota?

Celková energia žiarenia vyslaná Slnkom sa nazýva slnečné žiarenie, zvyčajne sa vyjadruje v kalóriách alebo jouloch na štvorcový centimeter za minútu. Slnečné žiarenie je na Zemi rozložené nerovnomerne. Záleží:

Z hustoty a vlhkosti vzduchu - čím sú vyššie, tým menej žiarenia dostáva zemský povrch;

Od zemepisnej šírky oblasti - množstvo žiarenia stúpa od pólov k rovníku. Množstvo priameho slnečného žiarenia závisí od dĺžky dráhy, ktorú slnečné lúče prechádzajú atmosférou. Keď je Slnko v zenite (uhol dopadu lúčov je 90°), jeho lúče dopadajú na Zem najkratšou cestou a intenzívne odovzdávajú svoju energiu malej ploche;

Z ročného a denného pohybu Zeme – v stredných a vysokých zemepisných šírkach sa prílev slnečného žiarenia veľmi líši podľa ročného obdobia, čo súvisí so zmenou poludňajšej výšky Slnka a dĺžky dňa;

Z povahy zemského povrchu – čím je povrch svetlejší, tým viac slnečného svetla odráža.

2. Aké sú druhy slnečného žiarenia?

Existujú tieto druhy slnečného žiarenia: žiarenie dopadajúce na zemský povrch pozostáva z priameho a difúzneho žiarenia. Žiarenie, ktoré prichádza na Zem priamo zo Slnka vo forme priameho slnečného žiarenia na bezoblačnej oblohe, sa nazýva priame. Prenáša najväčšie množstvo tepla a svetla. Ak by naša planéta nemala atmosféru, zemský povrch by dostával len priame žiarenie. Pri prechode atmosférou je však asi štvrtina slnečného žiarenia rozptýlená molekulami plynu a nečistotami, odchyľuje sa od priamej cesty. Niektoré z nich dosahujú zemský povrch a vytvárajú rozptýlené slnečné žiarenie. Svetlo vďaka rozptýlenému žiareniu preniká aj do miest, kam nepreniká priame slnečné žiarenie (priame žiarenie). Toto žiarenie vytvára denné svetlo a dáva farbu oblohe.

3. Prečo sa mení prílev slnečného žiarenia podľa ročných období?

Rusko sa z väčšej časti nachádza v miernych zemepisných šírkach, leží medzi obratníkom a polárnym kruhom, v týchto zemepisných šírkach Slnko vychádza a zapadá každý deň, ale nikdy nie v zenite. Vzhľadom na to, že uhol sklonu Zeme sa počas celého jej otáčania okolo Slnka nemení, v rôznych ročných obdobiach je množstvo prichádzajúceho tepla v miernych zemepisných šírkach rôzne a závisí od uhla Slnka nad horizontom. Takže v zemepisnej šírke 450 max je uhol dopadu slnečných lúčov (22. júna) približne 680 a min (22. decembra) je približne 220. Čím menší je uhol dopadu slnečných lúčov, tým menej tepla prinášajú preto výrazné sezónne rozdiely v prijímanom slnečnom žiarení v rôznych ročných obdobiach: zima, jar, leto, jeseň.

4. Prečo je potrebné poznať výšku Slnka nad obzorom?

Výška Slnka nad obzorom určuje množstvo tepla prichádzajúceho na Zem, existuje teda priamy vzťah medzi uhlom dopadu slnečných lúčov a množstvom slnečného žiarenia prichádzajúceho na zemský povrch. Od rovníka k pólom sa vo všeobecnosti zmenšuje uhol dopadu slnečných lúčov a v dôsledku toho od rovníka k pólom množstvo slnečného žiarenia klesá. Ak teda poznáte výšku Slnka nad horizontom, môžete zistiť množstvo tepla prichádzajúceho na zemský povrch.

5. Vyberte správnu odpoveď. Celkové množstvo žiarenia dopadajúceho na zemský povrch sa nazýva: a) absorbované žiarenie; b) celkové slnečné žiarenie; c) rozptýlené žiarenie.

6. Vyberte správnu odpoveď. Pri pohybe k rovníku množstvo celkového slnečného žiarenia: a) narastá; b) klesá; c) sa nemení.

7. Vyberte správnu odpoveď. Najväčší indikátor odrazeného žiarenia má: a) sneh; b) čierna pôda; c) piesok; d) voda.

8. Myslíte si, že je možné sa opáliť počas zamračeného letného dňa?

Celkové slnečné žiarenie sa skladá z dvoch zložiek: difúznej a priamej. Zároveň slnečné lúče, nezávisle od ich povahy, prenášajú ultrafialové žiarenie, ktoré ovplyvňuje opálenie.

9. Pomocou mapy na obrázku 36 určte celkové slnečné žiarenie pre desať miest v Rusku. Aký záver ste vyvodili?

Celková radiácia v rôznych mestách Ruska:

Murmansk: 10 kcal/cm2 za rok;

Archangelsk: 30 kcal / cm2 za rok;

Moskva: 40 kcal / cm2 za rok;

Perm: 40 kcal/cm2 za rok;

Kazaň: 40 kcal / cm2 za rok;

Čeľabinsk: 40 kcal / cm2 za rok;

Saratov: 50 kcal / cm2 za rok;

Volgograd: 50 kcal / cm2 za rok;

Astrachán: 50 kcal / cm2 za rok;

Rostov na Done: viac ako 50 kcal / cm2 za rok;

Všeobecný vzorec distribúcie slnečného žiarenia je nasledujúci: čím bližšie je objekt (mesto) k pólu, tým menej slnečného žiarenia naň (mesto) dopadá.

10. Popíšte, ako sa líšia ročné obdobia vo vašej oblasti (prírodné podmienky, život ľudí, ich aktivity). V ktorom ročnom období je život najaktívnejší?

Ťažký reliéf, veľký rozsah od severu k juhu, umožňuje v regióne rozlíšiť 3 zóny, ktoré sa líšia reliéfom aj klimatickými charakteristikami: horský les, lesostep a step. Klíma horského lesného pásma je chladná a vlhká. Teplotný režim sa mení v závislosti od reliéfu. Táto zóna sa vyznačuje krátkymi chladnými letami a dlhými zasneženými zimami. Trvalá snehová pokrývka sa tvorí v období od 25. októbra do 5. novembra a leží do konca apríla, v niektorých rokoch zostáva snehová pokrývka do 10. – 15. mája. Najchladnejším mesiacom je január. Priemerná teplota v zime je mínus 15-16°C, absolútne minimum je 44-48°C. Najteplejším mesiacom je júl s priemernou teplotou vzduchu plus 15-17°C, absolútne maximum teploty vzduchu v lete v r. táto oblasť dosiahla plus 37-38°C Klíma lesostepnej zóny je teplá, s pomerne chladnými a zasneženými zimami. Priemerná januárová teplota je mínus 15,5-17,5°C, absolútna minimálna teplota vzduchu dosiahla mínus 42-49°C Priemerná teplota vzduchu v júli je plus 18-19°C Absolútna maximálna teplota je plus 42,0°C Podnebie stepnej zóny je veľmi teplá a suchá. Zima je tu studená, so silnými mrazmi, fujavicami, ktoré sú pozorované 40-50 dní, čo spôsobuje silný prenos snehu. Priemerná januárová teplota je mínus 17-18 ° C. V silných zimách minimálna teplota vzduchu klesá na mínus 44-46 ° C.