Nu ați găsit ce căutați?
Dacă aveți nevoie de o selecție individuală sau de lucru pentru o comandă - utilizați acest formular.
Următoarea întrebare »
Meteorologie (din meteoritul grec - fenomene și logouri atmosferice - cuvântul, doctrina), știința atmosferei pământului
Radiația solară. Distribuția radiației solare pe suprafața Pământului.
Radiația electromagnetică este o formă de materie diferită de materie. Un caz particular de radiații este lumina vizibilă; dar radiația include și nu este percepută de razele gamma, razele X, radiațiile ultraviolete și infraroșii.
Radiația se extinde în toate direcțiile de la sursa-emițător sub formă de unde electromagnetice cu viteza luminii în vid. Ca toate valurile, undele electromagnetice se caracterizează prin lungimea de undă și frecvența oscilațiilor. Toate corpurile care au o temperatură peste zero absolută emit radiații. Planeta noastră primește radiații de la Soare; suprafața terestră și atmosfera în același timp emit radiații termice, dar în alte domenii de lungimi de undă. Dacă luăm în considerare condițiile de temperatură din lume pentru intervale pe termen lung pe mai mulți ani, este posibil să se accepte ipoteza că Pământul este în echilibru termic: căldura provine de la soare este echilibrat de pierderea ei în spațiu.
Compoziția spectrală a radiației solare
În spectrul radiației solare, pentru un interval de lungime de undă cuprins între 0,1 și 4 μm, se ia în considerare 99% din energia totală a radiației solare. Numai 1% rămâne pe radiații cu lungimi de undă mai mici și mai mari, până la raze X și unde radio.
Luminile vizibile ocupă o gamă îngustă de lungimi de undă. Cu toate acestea, jumătate din energia radiantă a soarelui este în acest interval. Radiația infraroșie reprezintă 44%, iar pentru radiațiile ultraviolete - 9% din energia radiantă.
Distribuția energiei în spectrul radiației solare înainte de a intra în atmosferă este cunoscută în prezent suficient de bine datorită măsurătorilor de la sateliți. Este suficient de aproape de distribuția teoretică a energiei obținută în spectrul unui corp absolut negru la o temperatură de aproximativ 6000 K.
Unele substanțe într-o stare specială emit radiații într-un număr mai mare și într-un interval de lungime de undă diferit,
decât este determinată de temperatura lor. Poate, de exemplu, emisia de lumină vizibilă la temperaturi atât de scăzute, cu
care, de obicei, substanța nu strălucește. Această radiație, care nu se supune legilor radiației termice, se numește radiație luminescente.
Luminescența poate apărea dacă substanța a absorbit în prealabil o anumită cantitate de energie și a ajuns într-o stare așa-zis excitată, mai bogată în energie decât starea energetică la temperatura materiei. În tranziția inversă a materiei, de la starea excitată la starea normală, apare și luminescența. Luminescence explică aurora și strălucirea cerului de noapte.
Energia radiantă a Soarelui este practic singura sursă de căldură pentru suprafața Pământului și atmosfera sa. Debitul de căldură din adâncurile Pământului la suprafață este de 5000 de ori mai mic decât căldura primită de la Soare.
O parte a radiației solare este o lumină vizibilă. Astfel, Soarele este pentru Pământ o sursă de căldură nu numai, ci și de lumină, importantă pentru viața de pe planeta noastră.
Energia radiantă a soarelui se transformă în căldură, parțial în atmosferă însă mai ales pe suprafața pământului, unde se încălzește straturile superioare ale solului și a apei și din ele aerul. Suprafața pământului încălzit și atmosfera încălzită, la rândul ei, emit radiații infraroșii invizibile. Radiați lumii, suprafața și atmosfera pământului se răcesc.
Radiație solară directă
Radiația care vine pe suprafața pământului direct de pe discul Soarelui se numește radiație solară directă. Radiațiile solare se răspândesc de la Soare în toate direcțiile. Dar distanța de la Pământ la Soare este atât de mare încât radiația directă cade pe orice suprafață de pe Pământ sub forma unui fascicul de raze paralele care emană ca și cum ar fi de la infinit. Este ușor de înțeles că o cantitate maximă de radiație în condițiile date primește o unitate de zonă situată perpendicular pe razele soarelui.
Non-împrăștiate și neabsorbite în atmosferă, radiația solară directă atinge suprafața pământului. O mică parte din acesta se reflectă din ea, iar cea mai mare parte a radiației este absorbită de suprafața pământului, ca urmare a încălzirii suprafeței pământului. O parte din radiația împrăștiată ajunge de asemenea la suprafața pământului, este parțial reflectată și parțial absorbită de ea. O altă parte a radiației împrăștiate urcă în spațiul interplanetar.
Ca urmare a absorbției și împrăștierii radiațiilor în atmosferă, radiația directă care atinge suprafața terestră diferă de cea care a ajuns la limita atmosferei. Amplitudinea fluxului de radiație solară scade, iar compoziția sa spectrală se schimbă, deoarece razele de diferite lungimi de undă sunt absorbite și împrăștiate în atmosferă în moduri diferite
În atmosferă, aproximativ 23% din radiațiile solare directe sunt absorbite. Mai mult, absorbția este selectivă: gazele diferite absorb radiația în diferite părți ale spectrului și în grade diferite
La limita superioară a atmosferei, radiația solară vine sub forma radiației directe. Aproximativ 30% din incidentul direct al radiației solare de pe Pământ este reflectat înapoi în spațiul cosmic. Restul de 70% intră în atmosferă.
Aproximativ 26% din energia fluxului total de radiație solară este transformată în atmosferă în radiații împrăștiate. despre
2/3 din radiația împrăștiată ajunge apoi la suprafața pământului.
Dar acesta va fi un tip special de radiații, care este substanțial diferit de radiația directă. În primul rând, iată o radiație împrăștiată
la suprafața pământului nu de pe discul solar, ci din întreaga boltă cerească.
În al doilea rând, radiația împrăștiată este diferită de cea directă în ceea ce privește compoziția spectrală, deoarece razele diferitelor lungimi de undă sunt împrăștiate în grade diferite.
Legile de împrăștiere sunt semnificativ diferite, în funcție de raportul dintre lungimea de undă a radiației solare și mărimea particulelor de dispersie.
Radiația solară directă pe calea prin atmosferă este atenuată nu numai prin absorbție, ci și prin împrăștiere și este slăbită mai mult. Imprastierea este un fenomen fizic fundamental al interactiunii dintre lumina si materie. Poate să apară la toate lungimile de undă ale spectrului electromagnetic, în funcție de raportul dintre dimensiunea particulelor împrăștiate și lungimea de undă a radiației incidentate. În împrăștiere, o particulă pe calea propagării unui val electromagnetic "extrage" continuu energia dintr-un val incident și o re-emitează în toate direcțiile. Astfel, o particulă poate fi privită ca o sursă punctuală de energie împrăștiată. Lumina soarelui care vine de pe discul Soarelui, trecând prin atmosferă, își schimbă culoarea datorită împrăștierii. Distrugerea radiației solare în atmosferă are o mare importanță practică, deoarece creează lumină împrăștiată în timpul zilei. În absența unei atmosfere pe Pământ, ar fi
este lumină numai în cazul în care lumina directă a soarelui sau lumina soarelui reflectată de suprafața pământului și obiecte pe ea ar obține. Din cauza luminii împrăștiate, întreaga atmosferă din timpul zilei servește drept sursă de iluminare: în timpul zilei este și lumină, unde razele soarelui nu cad direct și chiar când
soarele este ascuns de nori.
Culoarea albastră a cerului este culoarea aerului însuși, datorită împrăștierii soarelui în el.
Toate radiațiile solare, care vin pe suprafața pământului - direct și împrăștiate - se numesc radiații totale
Înnorarea reduce radiația totală. Prin urmare, în timpul verii, sosirea totală a radiațiilor în după-amiaza este în medie mai mare decât în după-amiaza. Din același motiv, în prima jumătate a anului este mai mult decât al doilea.
Reflecția radiației solare. radiații absorbite. albedo de pământ
Căzând pe suprafața pământului, radiația totală este absorbită în cea mai mare parte din stratul subțire superior al solului sau într-un strat mai gros de apă și trece în căldură și este parțial reflectată. Mărimea reflectării radiației solare de către suprafața pământului depinde de natura acestei suprafețe. Raportul dintre cantitatea de radiație reflectată și cantitatea totală de radiație care intră pe o anumită suprafață se numește albedo de suprafață. Acest raport este exprimat ca procent.
Radiația suprafeței Pământului
Straturile superioare ale solului și a apei, acoperirea zăpezii și vegetația emite radiații cu undă lungă; această radiație terestră este adesea numită radiația suprafeței pământului.
Radiația echilibrată a suprafeței Pământului
Diferența dintre radiația absorbită și radiația efectivă se numește echilibrul radiațiilor de suprafață a pământului.
noaptea, când radiația totală este absentă, echilibrul negativ al radiațiilor este egal cu radiația efectivă.
Radiația contra este întotdeauna oarecum mai mică decât radiația terestră. Prin urmare, suprafața pământului își pierde căldura datorită unei diferențe pozitive între radiația proprie și cea a contorului. Diferența dintre radiația intrinsecă a suprafeței Pământului și contra-radiații a atmosferei este numit efectiv radiația efectivă Radiația este o pierdere netă de energie radiantă, și, prin urmare, căldura de la suprafața pământului pe timp de noapte.
Radiația efectivă, desigur, există în timpul zilei. Dar în timpul zilei este blocat sau parțial compensat de radiațiile solare absorbite. Prin urmare, suprafața pământului este mai caldă în timpul zilei decât în timpul nopții, dar radiația efectivă este și mai mare în timpul zilei.
Distribuția geografică a radiației totale
distribuție anual și cantități lunare ale radiației solare totale de pe glob In anumite zone: izoliniilor (.. adică liniile de valori egale) fluxul de radiații de pe carduri nu coincide cu cercurile latitudinale. Aceste deviații se datorează faptului că distribuția radiațiilor din întreaga lume este afectată de transparența atmosferei și de întunericul.
Cantitățile anuale de radiație totală sunt deosebit de mari în deșerturile subtropicale cu nori mici. Dar pe suprafețele de pădure ecuatoriale cu acoperirea lor mare de nori sunt reduse. La latitudinile mai mari ale ambelor emisfere, cantitățile anuale de radiații totale scad. Dar apoi cresc din nou - nu prea mult în emisfera nordică, dar destul de semnificativ peste norii mici și Antarctica înzăpezită. Deasupra oceanelor, suma radiațiilor este mai mică decât peste teren.
Echilibrul radiativ al suprafeței pământului pentru anul este pozitiv peste tot pe Pământ, cu excepția platourilor de gheață din Groenlanda și Antarctica. Aceasta înseamnă că influxul anual de radiații absorbite este mai mare decât radiația efectivă pentru același timp. Dar aceasta nu înseamnă că suprafața pământului se încălzește an de an. Un exces de radiații absorbite de transfer echilibrat de radiație de căldură de la suprafața pământului în aer și prin conducție în timpul transformării de fază a apei (prin evaporare de la suprafața pământului, și condensarea ulterioară în atmosferă).
În consecință, la suprafața pământului, nu există nici un echilibru radiativ la pregătirea și impactul radiațiilor, dar există echilibru termic: fluxul de căldură la suprafața pământului pentru căile de radiații și non-radiații este egală cu impactul său în aceleași moduri.
Pe oceane, echilibrul radiațiilor este mai mare decât pe uscat în aceleași latitudini. Acest lucru se datorează faptului că radiația din oceane este absorbită de un strat mai mare decât pe uscat, iar radiația efectivă nu este atât de mare datorită unei temperaturi de suprafață a mării mai scăzute decât suprafața terenului. Devierile semnificative față de distribuția zonală se găsesc în deșerturi, unde balanța este mai scăzută datorită radiațiilor eficiente mari în aerul uscat și nori. Soldul este, de asemenea, redus, dar într-o măsură mai mică, în zonele cu climă musonică, în cazul în care nuanțele cresc în sezonul cald și radiația absorbită scade în comparație cu alte regiuni aflate sub aceeași latitudine.
Distribuția geografică a echilibrului radiațiilor
După cum se știe, echilibrul radiațiilor este diferența dintre radiația totală și radiația efectivă. Radiația efectivă a suprafeței Pământului este distribuită mai uniform pe glob decât radiația totală. Faptul este că, odată cu creșterea temperaturii suprafeței pământului, adică cu trecerea la latitudini mai joase, radiația proprie a suprafeței pământului crește; Cu toate acestea, în același timp, radiația contrară a atmosferei crește, de asemenea, datorită conținutului mai mare de umiditate al aerului și temperaturii sale mai ridicate. Prin urmare, schimbările în radiația efectivă cu latitudine nu sunt prea mari.
Întrebări corelate
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: