Sunčevo zračenje - šta je to? ukupno sunčevo zračenje. sunčeve zrake

SOLARNO ZRAČENJE

Zasljepljujući solarni disk u svako doba je uzbuđivao umove ljudi, služio je kao plodna tema za legende i mitove. Od davnina ljudi su nagađali o njegovom uticaju na Zemlju. Koliko su naši daleki preci bili bliski istini. Radijantnoj energiji Sunca dugujemo postojanje života na Zemlji.

Šta je radioaktivno zračenje naše svjetiljke i kako ono utiče na zemaljske procese?

Šta je sunčevo zračenje

Sunčevo zračenje je kombinacija sunčeve materije i energije koja ulazi u Zemlju. Energija se širi u obliku elektromagnetnih talasa brzinom od 300 hiljada kilometara u sekundi, prolazi kroz atmosferu i stiže do Zemlje za 8 minuta. Raspon talasa koji učestvuju u ovom "maratonu" veoma je širok - od radio talasa do rendgenskih zraka, uključujući i vidljivi deo spektra. Zemljina površina je pod uticajem kako direktnih tako i raspršenih Zemljinom atmosferom, sunčevih zraka. To je rasipanje plavo-plavih zraka u atmosferi ono što objašnjava plavetnilo neba po vedrom danu. Žuto-narandžasta boja solarnog diska je zbog činjenice da valovi koji mu odgovaraju prolaze gotovo bez raspršivanja.

Sa zakašnjenjem od 2-3 dana, "solarni vjetar" stiže do Zemlje, koja je nastavak solarne korone i sastoji se od jezgara atoma lakih elemenata (vodika i helijuma), kao i elektrona. Sasvim je prirodno da sunčevo zračenje ima snažan uticaj na ljudski organizam.

Uticaj sunčevog zračenja na ljudski organizam

Elektromagnetski spektar sunčevog zračenja sastoji se od infracrvenog, vidljivog i ultraljubičastog dijela. Pošto njihovi kvanti imaju različite energije, oni imaju različite efekte na osobu.

unutrašnje osvetljenje

Higijenski značaj sunčevog zračenja je također izuzetno velik. Budući da je vidljiva svjetlost odlučujući faktor u dobivanju informacija o vanjskom svijetu, potrebno je osigurati dovoljan nivo osvjetljenja u prostoriji. Njegova regulacija se provodi u skladu sa SNiP-om, koji se za solarno zračenje sastavlja uzimajući u obzir svjetlosne i klimatske karakteristike različitih geografskih zona i uzimaju se u obzir pri projektovanju i izgradnji različitih objekata.

Čak i površna analiza elektromagnetnog spektra sunčevog zračenja dokazuje koliki je uticaj ove vrste zračenja na ljudski organizam.

Raspodjela sunčevog zračenja na teritoriji Zemlje

Ne dolazi svo zračenje koje dolazi od Sunca do površine Zemlje. A za to postoji mnogo razloga. Zemlja postojano odbija napad onih zraka koje su štetne za njenu biosferu. Ovu funkciju obavlja ozonski štit naše planete, ne propuštajući najagresivniji dio. ultraljubičasto zračenje. Atmosferski filter u obliku vodene pare, ugljičnog dioksida, čestica prašine suspendovanih u zraku - u velikoj mjeri odbija, raspršuje i apsorbira sunčevo zračenje.

Onaj njen dio koji je savladao sve ove prepreke pada na površinu zemlje pod različitim uglovima, u zavisnosti od geografske širine područja. Sunčeva toplina koja daje život neravnomjerno je raspoređena po teritoriji naše planete. Kako se visina Sunca mijenja tokom godine, tako se mijenja i masa zraka iznad horizonta, kroz koju prolazi put sunčevih zraka. Sve to utiče na raspodjelu intenziteta sunčevog zračenja po planeti. Opšti trend ovo je - ovaj parametar se povećava od pola prema ekvatoru, jer što je veći upadni kut zraka, to više topline ulazi po jedinici površine.

Mape solarnog zračenja omogućavaju vam da imate sliku distribucije intenziteta sunčevog zračenja na teritoriji Zemlje.

Uticaj sunčevog zračenja na klimu Zemlje

Infracrvena komponenta sunčevog zračenja ima odlučujući uticaj na klimu Zemlje.

Jasno je da se to dešava samo u vrijeme kada je Sunce iznad horizonta. Ovaj uticaj zavisi od udaljenosti naše planete od Sunca, koja se menja tokom godine. Zemljina orbita je elipsa unutar koje se nalazi Sunce. Na svom godišnjem putu oko Sunca, Zemlja se udaljava od svog svjetiljka, a zatim mu se približava.

Osim promjene udaljenosti, količina radijacije koja stiže do zemlje određena je nagibom zemljine ose do ravni orbite (66,5°) i promjene godišnjih doba uzrokovane time. Ljeti je više nego zimi. Na ekvatoru, ovaj faktor je odsutan, ali kako se širina mjesta posmatranja povećava, jaz između ljeta i zime postaje značajan.

U procesima koji se odvijaju na Suncu dešavaju se razne vrste kataklizmi. Njihov utjecaj djelomično je nadoknađen ogromnim udaljenostima, zaštitnim svojstvima zemljine atmosfere i magnetsko polje Zemlja.

Kako se zaštititi od sunčevog zračenja

Infracrvena komponenta sunčevog zračenja je željena toplina kojoj se stanovnici srednjih i sjevernih geografskih širina raduju u svim ostalim godišnjim dobima. Sunčevo zračenje kao ljekoviti faktor koriste i zdravi i bolesni ljudi.

Međutim, ne smijemo zaboraviti da je toplina, poput ultraljubičastog, vrlo jak iritant. Zloupotreba njihovog djelovanja može dovesti do opekotina, općeg pregrijavanja tijela, pa čak i pogoršanja hronične bolesti. Prilikom sunčanja treba se pridržavati pravila provjerenih životom. Posebno treba biti oprezan kada se sunčate u vedrim sunčanim danima. Dojenčad i starije osobe, pacijenti sa hronični oblik tuberkuloza i problemi sa kardiovaskularni sistem, trebali biste se zadovoljiti difuznim sunčevim zračenjem u hladu. Ovo ultraljubičasto je sasvim dovoljno da zadovolji potrebe organizma.

Čak i mlade ljude koji nemaju posebne zdravstvene probleme treba zaštititi od sunčevog zračenja.

Sada postoji pokret čiji se aktivisti protive sunčanju. I ne uzalud. Preplanula koža je nesumnjivo prelepo. Ali melanin koji proizvodi tijelo (ono što zovemo opekotine od sunca) je njegova zaštitna reakcija na efekte sunčevog zračenja. Nema koristi od opekotina od sunca! Postoje čak i dokazi da opekotine od sunca skraćuju život, budući da zračenje ima kumulativno svojstvo - akumulira se tokom života.

Ako je situacija tako ozbiljna, potrebno je savjesno slijediti pravila koja propisuju kako se zaštititi od sunčevog zračenja:

• strogo ograničite vrijeme za sunčanje i radite to samo u sigurnim satima;
• kada ste na aktivnom suncu, nosite šešir širokog oboda, zatvorenu odjeću, Sunčane naočale i kišobran;
• Koristite samo visokokvalitetne kreme za sunčanje.

Da li je sunčevo zračenje opasno za ljude u svako doba godine? Količina sunčevog zračenja koja dopire do Zemlje povezana je sa promjenom godišnjih doba. Na srednjim geografskim širinama ljeti je 25% više nego zimi. Na ekvatoru ova razlika ne postoji, ali kako se širina mjesta posmatranja povećava, ova razlika se povećava. To je zbog činjenice da je naša planeta nagnuta pod uglom od 23,3 stepena u odnosu na sunce. Zimi je nisko iznad horizonta i obasjava zemlju samo klizećim zracima, koji slabije zagrijavaju osvijetljenu površinu. Ovakav položaj zraka uzrokuje njihovu distribuciju na većoj površini, što smanjuje njihov intenzitet u odnosu na ljetnu strmu jesen. Osim toga, prisustvo oštrog ugla tokom prolaska zraka kroz atmosferu "produžuje" njihov put, uzrokujući da izgube velika količina toplota. Ova okolnost smanjuje uticaj sunčevog zračenja zimi.

Sunce je zvijezda koja je izvor topline i svjetlosti za našu planetu. Ona "upravlja" klimom, promjenom godišnjih doba i stanjem cijele biosfere Zemlje. I samo poznavanje zakona ovog moćnog utjecaja omogućit će korištenje ovog dara koji daje život za dobrobit zdravlja ljudi.

Sunce je izvor svjetlosti i topline, koja je potrebna cijelom životu na Zemlji. Ali, pored fotona svjetlosti, emituje tvrdo ionizirajuće zračenje, koje se sastoji od jezgara i protona helijuma. Zašto se ovo dešava?

Uzroci sunčevog zračenja

Sunčevo zračenje nastaje tokom dana tokom hromosferskih baklji - džinovskih eksplozija koje se dešavaju u atmosferi Sunca. Dio sunčeve materije se izbacuje u svemir, formirajući kosmičke zrake, koje se uglavnom sastoje od protona i male količine jezgri helijuma. Ove nabijene čestice stižu do površine zemlje 15-20 minuta nakon što sunčeva baklja postane vidljiva.

Vazduh prekida primarno kosmičko zračenje, stvarajući kaskadni nuklearni pljusak, koji bledi sa smanjenjem visine. U tom slučaju se rađaju nove čestice - pioni, koji se raspadaju i pretvaraju u mione. Prodiru u niže slojeve atmosfere i padaju na tlo, zakopavajući se do 1500 metara dubine. Upravo su mioni odgovorni za stvaranje sekundarnog kosmičkog zračenja i prirodnog zračenja koje utječe na osobu.

Spektar sunčevog zračenja

Spektar sunčevog zračenja uključuje i kratkotalasne i dugotalasne regije:

• gama zraci;
• rendgensko zračenje;
• UV zračenje;
• vidljivo svjetlo;
• infracrveno zračenje.

Preko 95% sunčevog zračenja pada na područje "optičkog prozora" - vidljivi dio spektra sa susjednim područjima ultraljubičastih i infracrvenih valova. Kako prolazi kroz slojeve atmosfere, djelovanje sunčevih zraka je oslabljeno - Zemljina atmosfera zadržava sve jonizujuće zračenje, rendgenske zrake i skoro 98% ultraljubičastog. Vidljiva svjetlost dopire do tla gotovo bez gubitaka. infracrveno zračenje, iako ih djelimično apsorbuju i molekuli gasa i čestice prašine u vazduhu.

S tim u vezi, sunčevo zračenje ne dovodi do primjetnog povećanja radioaktivnog zračenja na površini Zemlje. Doprinos Sunca, zajedno sa kosmičkim zracima, formiranju ukupne godišnje doze zračenja iznosi samo 0,3 mSv/god. Ali ovo je prosječna vrijednost, u stvari, nivo zračenja na tlu je različit i zavisi od toga geografska lokacija teren.

Gdje je solarno jonizujuće zračenje jače?

Najveća snaga kosmičkih zraka fiksirana je na polovima, a najmanja - na ekvatoru. To je zbog činjenice da Zemljino magnetsko polje odbija nabijene čestice koje padaju iz svemira prema polovima. Osim toga, zračenje se povećava s visinom - na nadmorskoj visini od 10 kilometara, njegova se brojka povećava za 20-25 puta. Aktivan uticaj na visoke doze Stanovnici visokih planina izloženi su sunčevom zračenju, jer je atmosfera u planinama tanja i lakše se probija od sunca strujama gama kvanta i elementarnih čestica.

Bitan. Nivo zračenja do 0,3 mSv/h nema ozbiljan uticaj, ali se pri dozi od 1,2 µSv/h preporučuje napuštanje područja, au slučaju opasnosti ostati na njegovoj teritoriji ne duže od šest mjeseci . Ako se očitanja udvostruče, trebali biste ograničiti svoj boravak u ovom području na tri mjeseca.

Ako je iznad nivoa mora godišnja doza kosmičkog zračenja 0,3 mSv / godišnje, onda se s povećanjem visine svakih sto metara ova brojka povećava za 0,03 mSv / godišnje. Nakon obavljanja malih proračuna, možemo zaključiti da će sedmični odmor u planinama na nadmorskoj visini od 2000 metara dati izloženost od 1 mSv / godišnje i obezbijediti skoro polovinu ukupne godišnje norme (2,4 mSv / godišnje).

Ispostavilo se da stanovnici planina primaju godišnju dozu zračenja višestruko veću od norme, te bi trebali češće obolijevati od leukemije i raka nego ljudi koji žive u ravnicama. Zapravo, nije. Naprotiv, manji mortalitet od ovih bolesti bilježi se u planinskim krajevima, a dio populacije su dugovječni. To potvrđuje činjenicu da dug boravak na mjestima visoke aktivnosti zračenja nije negativan uticaj na ljudskom tijelu.

Solarne baklje - velika opasnost od zračenja

Baklje na Suncu predstavljaju veliku opasnost za ljude i sav život na Zemlji, jer gustina toka sunčevog zračenja može hiljadu puta premašiti uobičajeni nivo kosmičkog zračenja. Tako je izvanredni sovjetski naučnik A. L. Čiževski povezao periode nastanka sunčevih pjega s epidemijama tifusa (1883-1917) i kolere (1823-1923) u Rusiji. Na osnovu grafikona koje je napravio, još 1930. godine predvidio je pojavu opsežne pandemije kolere 1960-1962, koja je započela u Indoneziji 1961. godine, a zatim se brzo proširila na druge zemlje Azije, Afrike i Evrope.

Danas je pristiglo mnoštvo podataka koji svjedoče o povezanosti jedanaestogodišnjih ciklusa sunčeve aktivnosti sa izbijanjem bolesti, kao i sa masovnim migracijama i godišnjim dobima brzog razmnožavanja insekata, sisara i virusa. Hematolozi su otkrili porast broja srčanih i moždanih udara u periodima maksimalne sunčeve aktivnosti. Takva statistika proizlazi iz činjenice da u ovom trenutku ljudi imaju povećano zgrušavanje krvi, a budući da je kod pacijenata sa srčanim oboljenjima kompenzacijska aktivnost smanjena, postoje kvarovi u njenom radu, sve do nekroze srčanog tkiva i krvarenja u mozgu.

Veliko solarne baklje Ne dešavaju se često - jednom u 4 godine. U to vrijeme povećava se broj i veličina mrlja, u solarnoj koroni se formiraju moćni koronalni zraci, koji se sastoje od protona i male količine alfa čestica. Astrolozi su svoj najmoćniji tok registrovali 1956. godine, kada se gustina kosmičkog zračenja na zemljinoj površini povećala za 4 puta. Još jedna posljedica takve solarne aktivnosti bila je aurora, zabilježena u Moskvi i Moskovskoj oblasti 2000. godine.

Kako se zaštititi?

Naravno, povećano pozadinsko zračenje u planinama nije razlog za odbijanje izleta u planine. Istina, vrijedi razmisliti o sigurnosnim mjerama i otići na putovanje s prijenosnim radiometrom, koji će pomoći u kontroli razine zračenja i, ako je potrebno, ograničiti vrijeme provedeno u opasnim područjima. U području gdje očitavanje brojila pokazuje vrijednost jonizujućeg zračenja od 7 μSv / h, ne treba ostati duže od mjesec dana.

Izvori toplote. Toplotna energija igra odlučujuću ulogu u životu atmosfere. Glavni izvor ove energije je Sunce. Što se tiče toplotnog zračenja Mjeseca, planeta i zvijezda, ono je za Zemlju toliko zanemarljivo da se u praksi ne može uzeti u obzir. Mnogo više toplotne energije obezbeđuje unutrašnja toplota Zemlje. Prema proračunima geofizičara, stalni dotok toplote iz utrobe Zemlje povećava temperaturu zemljine površine za 0,1. Ali takav priliv topline je još uvijek toliko mali da ga ni ne treba uzimati u obzir. Dakle, jedino se Sunce može smatrati jedinim izvorom toplotne energije na površini Zemlje.

Sunčevo zračenje. Sunce, koje ima temperaturu fotosfere (zračeće površine) od oko 6000°, zrači energiju u svemir u svim smjerovima. Dio ove energije u obliku ogromnog snopa paralelnih sunčevih zraka pogađa Zemlju. Sunčeva energija koja u obliku direktnih sunčevih zraka dopire do površine Zemlje se naziva direktno sunčevo zračenje. Ali ne dopire svo sunčevo zračenje usmjereno na Zemlju do površine Zemlje, budući da se sunčeve zrake, prolazeći kroz snažan sloj atmosfere, njome djelomično apsorbiraju, dijelom raspršuju molekulama i suspendiranim česticama zraka, dio se odbija od oblaci. Dio sunčeve energije koji se raspršuje u atmosferi naziva se rasejanog zračenja. Raspršeno sunčevo zračenje širi se u atmosferi i stiže do površine Zemlje. Ovu vrstu zračenja doživljavamo kao jednoličnu dnevnu svjetlost, kada je Sunce potpuno prekriveno oblacima ili je tek nestalo ispod horizonta.

Direktno i difuzno sunčevo zračenje, koje dospije do površine Zemlje, ono se ne apsorbira u potpunosti. Dio sunčevog zračenja reflektira se sa zemljine površine natrag u atmosferu i tamo se nalazi u obliku struje zraka, tzv. reflektovano sunčevo zračenje.

Sastav sunčevog zračenja je veoma složen, što je povezano sa veoma visoke temperature zračenje površine sunca. Uobičajeno, prema talasnoj dužini, spektar sunčevog zračenja se deli na tri dela: ultraljubičasto (η<0,4<μ видимую глазом (η od 0,4μ do 0,76μ) i infracrvene (η >0,76μ). Osim temperature solarne fotosfere, na sastav sunčevog zračenja u blizini površine zemlje utiče i apsorpcija i raspršivanje dijela sunčevih zraka dok prolaze kroz vazdušni omotač Zemlje. S tim u vezi, sastav sunčevog zračenja na gornjoj granici atmosfere i blizu površine Zemlje bit će drugačiji. Na osnovu teorijskih proračuna i zapažanja, utvrđeno je da na granici atmosfere ultraljubičasto zračenje čini 5%, vidljivo zračenje 52% i infracrveno 43%. Na površini zemlje (na visini Sunca od 40°) ultraljubičaste zrake čine samo 1%, vidljive - 40%, a infracrvene - 59%.

Intenzitet sunčevog zračenja. Pod intenzitetom direktnog sunčevog zračenja podrazumijevamo količinu topline u kalorijama primljenim u 1 minuti. od energije zračenja Sunca od strane površine u 1 cm 2, postavljen okomito na sunce.

Za mjerenje intenziteta direktnog sunčevog zračenja koriste se posebni instrumenti - aktinometri i pirheliometri; količina raspršenog zračenja se određuje piranometrom. Automatsko bilježenje trajanja djelovanja sunčevog zračenja vrši se aktinografima i heliografima. Spektralni intenzitet sunčevog zračenja određuje se spektrobolografom.

Na granici atmosfere, gdje su isključeni efekti apsorpcije i raspršenja Zemljinog zračnog omotača, intenzitet direktnog sunčevog zračenja je približno 2 feces za 1 cm 2 površine za 1 min. Ova vrijednost se zove solarna konstanta. Intenzitet sunčevog zračenja u 2 feces za 1 cm 2 za 1 min. daje tako veliku količinu toplote tokom godine da bi bilo dovoljno da se otopi sloj leda 35 m debeo, ako je takav sloj pokrivao cijelu površinu zemlje.

Brojna mjerenja intenziteta sunčevog zračenja daju razlog za vjerovanje da količina sunčeve energije koja dolazi do gornje granice Zemljine atmosfere doživljava fluktuacije u iznosu od nekoliko posto. Oscilacije su periodične i neperiodične, očigledno povezane sa procesima koji se dešavaju na samom Suncu.

Osim toga, tokom godine dolazi do određene promjene u intenzitetu sunčevog zračenja zbog činjenice da se Zemlja u svojoj godišnjoj rotaciji ne kreće u krug, već po elipsi, u čijem je jednom od žarišta Sunce. S tim u vezi, udaljenost od Zemlje do Sunca se mijenja i, posljedično, dolazi do fluktuacije u intenzitetu sunčevog zračenja. Najveći intenzitet se zapaža oko 3. januara, kada je Zemlja najbliža Suncu, a najmanji oko 5. jula, kada je Zemlja na maksimalnoj udaljenosti od Sunca.

Iz tog razloga, fluktuacija intenziteta sunčevog zračenja je vrlo mala i može biti samo teoretski interesantna. (Količina energije na maksimalnoj udaljenosti povezana je sa količinom energije na minimalnoj udaljenosti, kao 100:107, tj. razlika je potpuno zanemarljiva.)

Uslovi za zračenje površine zemaljske kugle. Već sam sferni oblik Zemlje dovodi do činjenice da je energija zračenja Sunca vrlo neravnomjerno raspoređena na zemljinoj površini. Dakle, u dane prolećne i jesenje ravnodnevice (21. marta i 23. septembra), samo na ekvatoru u podne, upadni ugao zraka biće 90° (slika 30), a kako se približava polovima, smanjit će se sa 90 na 0°. Na ovaj način,

ako se na ekvatoru količina primljenog zračenja uzme kao 1, tada će na 60. paraleli biti izražena kao 0,5, a na polu će biti jednaka 0.

Globus, osim toga, ima dnevno i godišnje kretanje, a Zemljina osa je nagnuta prema ravni orbite za 66°.5. Zbog ove inklinacije između ravnine ekvatora i ravnine orbite nastaje ugao od 23°30 g. Ova okolnost dovodi do činjenice da će uglovi upada sunčevih zraka za iste geografske širine varirati unutar 47 ° (23,5 + 23,5) .

U zavisnosti od doba godine, ne menja se samo ugao upada zraka, već i trajanje osvetljenja. Ako je u tropskim zemljama u svako doba godine trajanje dana i noći približno isto, onda je u polarnim zemljama, naprotiv, vrlo različito. Na primjer, na 70° N. sh. ljeti Sunce ne zalazi 65 dana, na 80° N. š.- 134, a na stubu -186. Zbog toga je na Sjevernom polu radijacija na dan ljetnog solsticija (22. juna) 36% veća nego na ekvatoru. Što se tiče čitavog ljetnog polugodišta, ukupna količina topline i svjetlosti koju primi pol je samo 17% manja nego na ekvatoru. Tako se ljeti u polarnim zemljama trajanjem osvjetljenja u velikoj mjeri nadoknađuje nedostatak zračenja, što je posljedica malog upadnog ugla zraka. U zimskoj polovini godine slika je potpuno drugačija: količina zračenja na istom sjevernom polu bit će 0. Kao rezultat toga, prosječna količina zračenja na polu je 2,4 puta manja nego na ekvatoru. Iz svega rečenog proizilazi da je količina sunčeve energije koju Zemlja prima zračenjem određena upadnim uglom zraka i trajanjem ekspozicije.

U nedostatku atmosfere na različitim geografskim širinama, Zemljina površina bi primila sljedeću količinu toplote dnevno, izraženu u kalorijama po 1 cm 2(pogledajte tabelu na strani 92).

Raspodjela zračenja po zemljinoj površini data u tabeli obično se naziva solarna klima. Ponavljamo da takvu raspodjelu zračenja imamo samo na gornjoj granici atmosfere.

Slabljenje sunčevog zračenja u atmosferi. Do sada smo govorili o uslovima za distribuciju sunčeve toplote po površini zemlje, ne vodeći računa o atmosferi. U međuvremenu, atmosfera u ovom slučaju je od velike važnosti. Sunčevo zračenje, prolazeći kroz atmosferu, doživljava disperziju i, pored toga, apsorpciju. Oba ova procesa zajedno u velikoj mjeri prigušuju sunčevo zračenje.

Sunčeve zrake, prolazeći kroz atmosferu, prije svega doživljavaju raspršivanje (difuziju). Rasipanje nastaje činjenicom da zraci svjetlosti, lomeći se i odbijajući od molekula zraka i čestica čvrstih i tečnih tijela u zraku, odstupaju od direktnog puta. to zaista "rašireno".

Rasipanje u velikoj meri umanjuje sunčevo zračenje. Sa povećanjem količine vodene pare, a posebno čestica prašine, disperzija se povećava i zračenje slabi. U velikim gradovima i pustinjskim područjima, gdje je sadržaj prašine u zraku najveći, disperzija slabi jačinu zračenja za 30-45%. Zahvaljujući rasipanju, dobija se dnevna svetlost koja osvetljava predmete, čak i ako sunčeve zrake ne padaju direktno na njih. Rasipanje određuje samu boju neba.

Zaustavimo se sada na sposobnosti atmosfere da apsorbuje energiju zračenja Sunca. Glavni gasovi koji čine atmosferu apsorbuju energiju zračenja relativno malo. Nečistoće (vodena para, ozon, ugljični dioksid i prašina), naprotiv, odlikuju se visokim kapacitetom apsorpcije.

U troposferi, najznačajnija primjesa je vodena para. Posebno snažno apsorbuju infracrvene (dugotalasne), odnosno pretežno toplotne zrake. I što je više vodene pare u atmosferi, to je prirodno više i. apsorpcija. Količina vodene pare u atmosferi podložna je velikim promjenama. U prirodnim uslovima varira od 0,01 do 4% (po zapremini).

Ozon je veoma upijajući. Značajna primjesa ozona, kao što je već spomenuto, nalazi se u nižim slojevima stratosfere (iznad tropopauze). Ozon skoro u potpunosti apsorbuje ultraljubičaste (kratkotalasne) zrake.

Ugljični dioksid je također vrlo upijajući. Apsorbuje uglavnom dugotalasne, odnosno pretežno toplotne zrake.

Prašina u vazduhu takođe apsorbuje deo sunčevog zračenja. Zagrijavajući se pod djelovanjem sunčeve svjetlosti, može značajno povećati temperaturu zraka.

Od ukupne količine sunčeve energije koja dolazi na Zemlju, atmosfera apsorbuje samo oko 15%.

Slabljenje sunčevog zračenja rasipanjem i apsorpcijom atmosfere je veoma različito za različite geografske širine Zemlje. Ova razlika prvenstveno zavisi od upadnog ugla zraka. Na zenitnom položaju Sunca, zraci, padajući okomito, najkraćim putem prelaze atmosferu. Kako se upadni ugao smanjuje, putanja zraka se produžava i slabljenje sunčevog zračenja postaje značajnije. Ovo poslednje se jasno vidi sa crteža (sl. 31) i priložene tabele (u tabeli je putanja sunčevog zraka u zenitnoj poziciji Sunca uzeta kao jedinica).

Ovisno o kutu upada zraka mijenja se ne samo broj zraka, već i njihov kvalitet. Tokom perioda kada je Sunce u zenitu (iznad glave), ultraljubičasti zraci čine 4%.

vidljivo - 44% i infracrveno - 52%. Na položaju Sunca na horizontu uopšte nema ultraljubičastih zraka, vidljivih 28% i infracrvenih 72%.

Složenost uticaja atmosfere na sunčevo zračenje otežava činjenica da njen prenosni kapacitet uveliko varira u zavisnosti od doba godine i vremenskih uslova. Dakle, ako je nebo cijelo vrijeme ostalo bez oblaka, onda bi se godišnji tok priliva sunčevog zračenja na različitim geografskim širinama mogao grafički izraziti na sljedeći način (Sl. 32). Iz crteža se jasno vidi da je sa nebom bez oblaka u Moskvi u Sunčevo zračenje u maju, junu i julu proizvodilo bi više nego na ekvatoru. Slično, u drugoj polovini maja, u junu i prvoj polovini jula, više toplote bi se stvaralo na Severnom polu nego na ekvatoru i u Moskvi. Ponavljamo da bi to bio slučaj sa nebom bez oblaka. Ali u stvari, to ne funkcionira, jer oblačni pokrivač značajno slabi sunčevo zračenje. Navedimo primjer prikazan na grafikonu (Sl. 33). Grafikon pokazuje koliko sunčevog zračenja ne dopire do površine Zemlje: značajan dio zadržavaju atmosfera i oblaci.

Međutim, mora se reći da toplina koju apsorbuju oblaci dijelom ide na zagrijavanje atmosfere, a dijelom indirektno dopire do površine zemlje.

Dnevni i godišnji tok intenziteta solnoćno zračenje. Intenzitet direktnog sunčevog zračenja u blizini površine Zemlje zavisi od visine Sunca iznad horizonta i od stanja atmosfere (od sadržaja prašine). Ako. transparentnost atmosfere tokom dana bila je konstantna, tada bi se maksimalni intenzitet sunčevog zračenja uočavao u podne, a minimalni - pri izlasku i zalasku sunca. U ovom slučaju, grafik toka dnevnog intenziteta sunčevog zračenja bio bi simetričan u odnosu na pola dana.

Sadržaj prašine, vodene pare i drugih nečistoća u atmosferi se stalno mijenja. S tim u vezi, narušena je transparentnost promjena zraka i simetrija grafika toka intenziteta sunčevog zračenja. Često, posebno ljeti, u podne, kada se zemljina površina intenzivno zagrijava, dolazi do snažnih uzlaznih strujanja zraka, a količina vodene pare i prašine u atmosferi se povećava. To dovodi do značajnog smanjenja sunčevog zračenja u podne; maksimalni intenzitet zračenja u ovom slučaju se opaža u predpodnevnim ili popodnevnim satima. Godišnji tok intenziteta sunčevog zračenja povezan je i sa promjenama visine Sunca iznad horizonta tokom godine i sa stanjem transparentnosti atmosfere u različitim godišnjim dobima. U zemljama sjeverne hemisfere najveća visina Sunca iznad horizonta se javlja u mjesecu junu. Ali istovremeno se uočava i najveća zaprašenost atmosfere. Stoga se maksimalni intenzitet obično ne javlja usred ljeta, već u proljetnim mjesecima, kada se Sunce diže prilično visoko * iznad horizonta, a atmosfera nakon zime ostaje relativno čista. Da bismo ilustrovali godišnji tok intenziteta sunčevog zračenja na sjevernoj hemisferi, iznosimo podatke o srednjim mjesečnim podnevnim vrijednostima intenziteta zračenja u Pavlovsku.

Količina toplote od sunčevog zračenja. Površina Zemlje tokom dana kontinuirano prima toplotu od direktnog i difuznog sunčevog zračenja ili samo od difuznog zračenja (u oblačnom vremenu). Dnevna vrijednost topline utvrđuje se na osnovu aktinometrijskih opažanja: uzimajući u obzir količinu direktnog i difuznog zračenja koje je ušlo na površinu zemlje. Nakon utvrđivanja količine topline za svaki dan, izračunava se i količina topline koju primi Zemljina površina mjesečno ili godišnje.

Dnevna količina toplote koju Zemljina površina primi od sunčevog zračenja zavisi od intenziteta zračenja i od trajanja njegovog delovanja tokom dana. S tim u vezi, minimalni priliv topline javlja se zimi, a maksimum ljeti. U geografskoj distribuciji ukupne radijacije na planeti, njeno povećanje se uočava sa smanjenjem geografske širine područja. Ovaj stav potvrđuje sljedeća tabela.

Uloga direktnog i difuznog zračenja u godišnjoj količini toplote koju prima zemaljska površina na različitim geografskim širinama nije ista. Na visokim geografskim širinama, u godišnjoj toplotnoj sumi prevladava difuzno zračenje. Sa smanjenjem geografske širine, dominantna vrijednost prelazi na direktno sunčevo zračenje. Tako, na primjer, u zaljevu Tikhaya, difuzno sunčevo zračenje daje 70% godišnje količine topline, a direktno zračenje samo 30%. U Taškentu, naprotiv, direktno sunčevo zračenje daje 70%, a difuzno samo 30%.

Reflektivnost Zemlje. Albedo. Kao što je već spomenuto, Zemljina površina apsorbira samo dio sunčeve energije koja joj dolazi u obliku direktnog i difuznog zračenja. Drugi dio se reflektuje u atmosferu. Omjer količine sunčevog zračenja reflektovanog od date površine i količine zračnog toka energije koji pada na ovu površinu naziva se albedo. Albedo se izražava u postocima i karakterizira refleksivnost date površine površine.

Albedo zavisi od prirode površine (svojstva tla, prisustvo snijega, vegetacije, vode itd.) i od kuta upada Sunčevih zraka na površinu Zemlje. Tako, na primjer, ako zrake padaju na površinu zemlje pod uglom od 45 °, tada:

Iz gornjih primjera može se vidjeti da reflektivnost različitih objekata nije ista. Najviše je blizu snijega, a najmanje vode. Međutim, primjeri koje smo uzeli odnose se samo na one slučajeve gdje je visina Sunca iznad horizonta 45°. Kako se ovaj ugao smanjuje, reflektivnost se povećava. Tako, na primjer, na visini Sunca na 90°, voda reflektira samo 2%, na 50° - 4%, na 20° -12%, na 5° - 35-70% (u zavisnosti od stanja vodena površina).

U prosjeku, s nebom bez oblaka, površina globusa odražava 8% sunčevog zračenja. Osim toga, 9% odražava atmosferu. Dakle, globus kao cjelina, s nebom bez oblaka, reflektira 17% zračeće energije Sunca koja pada na njega. Ako je nebo prekriveno oblacima, tada se 78% zračenja odbija od njih. Ako uzmemo prirodne uslove, na osnovu odnosa između neba bez oblaka i neba pokrivenog oblacima, koji se posmatra u stvarnosti, onda je reflektivnost Zemlje u celini 43%.

Zemaljsko i atmosfersko zračenje. Zemlja se, primajući sunčevu energiju, zagreva i sama postaje izvor toplotnog zračenja u svetski prostor. Međutim, zraci koje emituje Zemljina površina oštro se razlikuju od sunčevih zraka. Zemlja emituje samo dugotalasne (λ 8-14 μ) nevidljive infracrvene (termalne) zrake. Energija koju emituje Zemljina površina naziva se zemaljsko zračenje. Zemljino zračenje se javlja i. dan i noć. Intenzitet zračenja je veći što je temperatura tela koje zrače veća. Zemaljsko zračenje se određuje u istim jedinicama kao i sunčevo zračenje, odnosno u kalorijama od 1 cm 2 površine za 1 min. Zapažanja su pokazala da je veličina zemaljskog zračenja mala. Obično dostiže 15-18 stotinki kalorija. Ali, djelujući kontinuirano, može dati značajan toplinski učinak.

Najjače zemaljsko zračenje se dobija uz nebo bez oblaka i dobru providnost atmosfere. Oblačnost (posebno niski oblaci) značajno smanjuje zemaljsko zračenje i često ga dovodi do nule. Ovdje možemo reći da je atmosfera, zajedno sa oblacima, dobar "pokrivač" koji štiti Zemlju od pretjeranog hlađenja. Dijelovi atmosfere, poput područja zemljine površine, zrače energiju u skladu sa svojom temperaturom. Ova energija se zove atmosfersko zračenje. Intenzitet atmosferskog zračenja zavisi od temperature zračećeg dela atmosfere, kao i od količine vodene pare i ugljen-dioksida sadržanih u vazduhu. Atmosfersko zračenje spada u grupu dugotalasnog zračenja. Širi se u atmosferi na sve strane; dio dospijeva na površinu zemlje i apsorbira se, drugi dio odlazi u međuplanetarni prostor.

O prihod i utrošak sunčeve energije na Zemlji. Zemljina površina, s jedne strane, prima sunčevu energiju u obliku direktnog i difuznog zračenja, a s druge strane gubi dio te energije u obliku zemaljskog zračenja. Kao rezultat dolaska i potrošnje solarne „energije, dobije se neki rezultat. U nekim slučajevima ovaj rezultat može biti pozitivan, u drugim negativan. Navedimo primjere i jednog i drugog.

8. januara. Dan je bez oblaka. Za 1 cm 2 Zemljina površina primljena dnevno 20 feces direktno sunčevo zračenje i 12 feces rasejano zračenje; ukupno je tako dobio 32 cal. U isto vrijeme, zbog zračenja 1 cm? izgubljena površina zemlje 202 cal. Kao rezultat toga, na jeziku računovodstva, postoji gubitak od 170 feces(negativan bilans).

6. jula Nebo je gotovo bez oblaka. 630 primljeno od direktnog sunčevog zračenja kal, od raspršenog zračenja 46 cal. Ukupno, dakle, Zemljina površina je dobila 1 cm 2 676 cal. 173 izgubljeno zemaljskim zračenjem cal. U bilansnoj dobiti na 503 feces(bilans pozitivan).

Iz navedenih primjera, između ostalog, sasvim je jasno zašto je u umjerenim geografskim širinama zimi hladno, a ljeti toplo.

Upotreba sunčevog zračenja u tehničke i kućne svrhe. Sunčevo zračenje je nepresušan prirodni izvor energije. O veličini sunčeve energije na Zemlji može se suditi na sljedećem primjeru: ako, na primjer, koristimo toplinu sunčevog zračenja, koja pada na samo 1/10 površine SSSR-a, tada možemo dobiti jednaku energiju na rad 30 hiljada Dneproges.

Ljudi su dugo pokušavali iskoristiti besplatnu energiju sunčevog zračenja za svoje potrebe. Do danas je stvoreno mnogo različitih solarnih instalacija koje rade na korištenju sunčevog zračenja i koje se široko koriste u industriji i za zadovoljavanje kućnih potreba stanovništva. U južnim regijama SSSR-a solarni bojleri, bojleri, postrojenja za desalinizaciju slane vode, solarne sušare (za sušenje voća), kuhinje, kupatila, staklenici i aparati za medicinske svrhe rade na osnovu široke upotrebe sunčevog zračenja u industrija i javna komunalna preduzeća. Sunčevo zračenje se široko koristi u odmaralištima za lečenje i unapređenje zdravlja ljudi.

Sunčevo zračenje je energija sunčevog zračenja koja u obliku struje elektromagnetnih talasa stiže do Zemlje.

Sunce oko sebe širi snažno elektromagnetno zračenje. U gornju atmosferu Zemlje ulazi samo jedna dvomilijardina količina, ali to je 2.500.000.000 milijardi kalorija u minuti.

Daleko od toga da ceo energetski tok dopire do površine Zemlje – najveći deo ga planeta baca nazad, u svetski prostor. Zemlja odražava napad onih zraka koje su destruktivne za živu materiju koja je nastanjivala planetu. Glavni "zaštitnik" života je ozon koji nastaje u gornjim slojevima atmosfere, na visini od 10 do 30 km. Ozonski „ekran“ takođe apsorbuje značajan deo toplotnog zračenja zemljine površine, a zatim vraća toplotu Zemlji, stvarajući takozvani efekat staklene bašte. Sa povećanjem intenziteta sunčevog zračenja, povećava se i količina ozona u atmosferi, a povećava se i njegov efekat zagrijavanja.

Na svom putu do Zemlje, sunčeve zrake nailaze na prepreke u vidu vodene pare koja ispunjava atmosferu, molekula ugljen-dioksida i čestica prašine suspendovanih u vazduhu. Atmosferski "filter" apsorbira značajan dio zraka, raspršuje ih, odbija ih. Reflektivnost oblaka je posebno visoka. Kao rezultat toga, Zemljina površina direktno prima samo 2/3 zračenja koje prenosi ozonski ekran. Ali i sa ovog dijela se mnogo toga reflektira u skladu sa reflektivnošću različitih površina (snijeg se najintenzivnije reflektira).

"Obračun" sunčevog zračenja za čitav globus se formira na sljedeći način. Na gornjoj granici atmosfere, svaki kvadratni centimetar površine ploče postavljene okomito na sunčeve zrake primat će 2 kalorije u minuti. Ova vrijednost se naziva solarna konstanta.

Nešto više od 100.000 kalorija po 1 cm2 u minuti dopre do cijele površine zemlje. Ovo zračenje apsorbuje vegetacija, tlo, površina mora i okeana. Pretvara se u toplotu, koja se troši na zagrijavanje slojeva atmosfere, kretanje vodenih i vazdušnih masa i stvaranje svekolike raznovrsnosti životnih oblika na našoj ogromnoj planeti.

Sunčevo zračenje do površine Zemlje dolazi na različite načine: direktno od Sunca, ako nije prekriveno oblacima (direktno zračenje); sa nebeskog svoda i oblaka koji rasipaju direktnu sunčevu svjetlost (raspršenu ili difuznu); iz atmosfere zagrijane kao rezultat apsorpcije zračenja (termalnog ili dugovalnog). Direktno i difuzno zračenje dolazi samo tokom dana. Zajedno čine ukupno ili integralno zračenje. Ono sunčevo zračenje, koje ostaje nakon gubitka refleksijom od površine, naziva se apsorbovano. Sunčevo zračenje se mjeri instrumentima. Zovu se aktinometrijski. (od grčke riječi "actinos" - zrak).

Posljednjih godina sve se više pažnje poklanja problemu korištenja solarne energije u nacionalnoj ekonomiji. Zapravo, Sunce preplavljuje Zemlju cijelim okeanom energije, koja je praktično neiscrpna. Čovječanstvo treba naučiti kako prikupiti ovu energiju i transformirati je u druge oblike pogodne za korištenje. Institut za solarnu energiju osnovan u Ashgabatu bavi se proučavanjem ovog problema u našoj zemlji.

Različite vrste solarnih instalacija su već razvijene (“helios” - na grčkom sunce). Njihov zadatak je da povećaju gustinu sunčeve energije rasute okolo. Koncentraciju sunčeve energije moguće je povećati samo uz pomoć velikih ogledala koja fokusiraju zrake. Paraboloidna ogledala povećavaju temperaturu u fokusu na 3600°C. Gotovo svi metali se tope na ovoj temperaturi; solarno topljenje obezbeđuje izuzetnu čistoću legura, to je budućnost.

Solarni destilatori, bojleri, sušare već rade u različitim zemljama. Stvoreni su kompaktni uzorci "solarnih kuhinja" za one koji žive u pustinji - za pastire, građevinare, geologe. Umjetni sateliti lansirani sa Zemlje, svemirske letjelice i laboratorije u potpunosti rade na energiji sunčevog zračenja.