Kādi ir saules starojuma veidi. Radiācija no saules

2. LEKCIJA.

SAULES RADIĀCIJA.

Plāns:

1. Saules starojuma vērtība dzīvībai uz Zemes.

2. Saules starojuma veidi.

3. Saules starojuma spektrālais sastāvs.

4. Radiācijas absorbcija un dispersija.

5.PAR (fotosintētiski aktīvais starojums).

6. Radiācijas līdzsvars.

1. Visu dzīvo būtņu (augu, dzīvnieku un cilvēku) galvenais enerģijas avots uz Zemes ir saules enerģija.

Saule ir gāzes bumba ar rādiusu 695300 km. Saules rādiuss ir 109 reizes lielāks nekā Zemei (ekvatoriālais 6378,2 km, polārais 6356,8 km). Saule galvenokārt sastāv no ūdeņraža (64%) un hēlija (32%). Pārējie veido tikai 4% no tās masas.

Saules enerģija ir galvenais biosfēras pastāvēšanas nosacījums un viens no galvenajiem klimatu veidojošajiem faktoriem. Saules enerģijas dēļ gaisa masas atmosfērā nepārtraukti pārvietojas, kas nodrošina atmosfēras gāzes sastāva pastāvību. Saules starojuma ietekmē no ūdenstilpju, augsnes un augu virsmas iztvaiko milzīgs ūdens daudzums. Ūdens tvaiki, ko vējš ved no okeāniem un jūrām uz kontinentiem, ir galvenais zemes nokrišņu avots.

Saules enerģija ir neaizstājams nosacījums zaļo augu pastāvēšanai, kas fotosintēzes laikā pārvērš saules enerģiju par augstas enerģijas organiskām vielām.

Augu augšana un attīstība ir asimilācijas un apstrādes process saules enerģijatāpēc lauksaimnieciskā ražošana ir iespējama tikai tad, ja uz Zemes virsmu tiek piegādāta saules enerģija. Krievu zinātnieks rakstīja: “Dodiet labākajam pavāram tik daudz svaiga gaisa, cik vēlaties, saules gaisma, visa upe tīrs ūdens, palūdziet viņam no šī visa pagatavot cukuru, cieti, taukus un graudus, un viņš domās, ka jūs par viņu smejaties. Bet tas, kas cilvēkam šķiet absolūti fantastisks, ir netraucēts augu zaļajās lapās Saules enerģijas ietekmē. Tiek lēsts, ka 1 kv. metrs lapu stundā rada gramu cukura. Sakarā ar to, ka Zemi ieskauj nepārtraukts atmosfēras apvalks, saules stariPirms nokļūšanas zemes virsmā tie iziet cauri visam atmosfēras biezumam, kas tos daļēji atspoguļo, daļēji izkliedē, tas ir, tas maina saules virsmas daudzumu un kvalitāti, kas nonāk zemes virsmā. Dzīvie organismi ir jutīgi pret saules starojuma radītajām apgaismojuma intensitātes izmaiņām. Dažādu reakciju dēļ uz apgaismojuma intensitāti visas veģetācijas formas tiek iedalītas gaismu mīlošās un ēnā izturīgās. Nepietiekams apgaismojums kultūraugos izraisa, piemēram, sliktu graudaugu salmu audu diferenciāciju. Tā rezultātā samazinās audu izturība un elastība, kas bieži noved pie kultūraugu nogulšanas. Biezinātās kukurūzas kultūrās zemā saules starojuma apgaismojuma dēļ vājo augu veidošanās uz augiem ir novājināta.

Saules starojums ietekmē ķīmiskais sastāvs lauksaimniecības produktiem. Piemēram, biešu un augļu cukura saturs, olbaltumvielu saturs kviešu graudos ir tieši atkarīgs no skaita saulainas dienas... Eļļas daudzums saulespuķu un linu sēklās arī palielinās, palielinoties saules starojuma atnākšanai.

Augu virszemes daļas apgaismojums būtiski ietekmē sakņu absorbciju barības vielas... Vājā apgaismojumā asimilātu pārnese uz saknēm palēninās, kā rezultātā tiek kavēti augu šūnās notiekošie biosintētiskie procesi.

Apgaismojums ietekmē arī augu slimību izskatu, izplatīšanos un attīstību. Infekcijas periods sastāv no divām fāzēm, kas atšķiras viena no otras, reaģējot uz gaismas faktoru. Pirmais no tiem - faktiskā sporu dīgtspēja un infekcijas principa iekļūšana skartās kultūras audos - vairumā gadījumu nav atkarīga no gaismas klātbūtnes un intensitātes. Otrais pēc sporu dīgšanas notiek visaktīvāk pie paaugstināta apgaismojuma.

Gaismas pozitīvā ietekme ietekmē arī patogēna attīstības ātrumu saimniekaugā. Tas ir īpaši redzams rūsas sēnītēs. Jo vairāk gaismas, jo īsāks inkubācijas periods kviešu lineārajā rūsā, miežu dzeltenā, linu un pupiņu rūsā utt. Un tas palielina sēnīšu paaudžu skaitu un palielina bojājumu intensitāti. Intensīvas apgaismojuma apstākļos šis patogēns palielina auglību.

Dažas slimības visaktīvāk attīstās ar nepietiekamu apgaismojumu, izraisot augu vājināšanos un samazinot to izturību pret slimībām (dažāda veida puves, īpaši dārzeņu kultūru izraisītāji).

Apgaismojuma un augu ilgums. Saules starojuma ritms (gaišo un tumšo dienas daļu maiņa) ir visstabilākais un periodiskākais faktors gadu no gada ārējā vide... Daudzu gadu pētījumu rezultātā fiziologi ir noskaidrojuši augu pārejas uz ģeneratīvo attīstību atkarību no noteiktas dienas un nakts garuma attiecības. Šajā sakarā kultūras ar fotoperiodisku reakciju var iedalīt grupās: īsa diena, kuru attīstība kavējas ar dienas garumu, kas pārsniedz 10 stundas. Īsa diena veicina ziedu veidošanos, bet gara diena to novērš. Pie šādām kultūrām pieder sojas pupas, rīsi, prosa, sorgo, kukurūza uc;

gara diena līdz 12-13 stundām, kuru attīstībai nepieciešams nepārtraukts apgaismojums. To attīstība tiek paātrināta, kad dienas garums ir aptuveni 20 stundas.Šajās kultūrās ietilpst rudzi, auzas, kvieši, lini, zirņi, spināti, āboliņš utt.

garums neitrāls, kuru attīstība nav atkarīga no dienas ilguma, piemēram, tomāts, griķi, pākšaugi, rabarberi.

Ir noskaidrots, ka augu ziedēšanas sākumam ir nepieciešams noteikta spektra sastāva pārsvars starojuma plūsmā. Īsu dienu augi attīstās ātrāk, ja zilvioletie stari ir maksimāli, un garo dienu augi ir sarkani. Dienasgaismas stundu ilgums (astronomiskais dienas garums) ir atkarīgs no sezonas un ģeogrāfiskais platums... Pie ekvatora dienas garums visa gada garumā ir 12 stundas ± 30 minūtes. Pārejot no ekvatora uz stabiem pēc pavasara ekvinokcija (21.03) Dienas garums palielinās uz ziemeļiem un samazinās uz dienvidiem. Pēc rudens ekvinokcija (23.09) dienas garuma sadalījums tiek mainīts. Ziemeļu puslodē garākā diena ir 22.06, kuras ilgums ir 24 stundas uz ziemeļiem no polārā loka.Īsākā diena ziemeļu puslodē ir 22.12, un aiz polārā loka plkst. ziemas mēnešos Saule nemaz nepaceļas virs horizonta. Vidējos platuma grādos, piemēram, Maskavā, dienas garums visa gada garumā svārstās no 7 līdz 17,5 stundām.

2. Saules starojuma veidi.

Saules starojums sastāv no trim komponentiem: tiešais saules starojums, izkliedētais un kopējais.

TIEŠA SAULES RADIĀCIJAS -starojums, kas no Saules nāk atmosfērā un pēc tam uz zemes virsmas paralēlu staru kūļa veidā. Tās intensitāti mēra kalorijās uz cm2 minūtē. Tas ir atkarīgs no saules augstuma un atmosfēras stāvokļa (mākoņainība, putekļi, ūdens tvaiki). Gada tiešā saules starojuma daudzums uz Stavropoles teritorijas horizontālās virsmas ir 65-76 kcal / cm2 / min. Jūras līmenī plkst augsta pozīcija Saule (vasara, pusdienlaiks) un laba caurspīdība, tiešais saules starojums ir 1,5 kcal / cm2 / min. Šī ir spektra īsviļņu daļa. Kad tiešā saules starojuma plūsma iet caur atmosfēru, rodas tās vājināšanās, ko izraisa enerģijas absorbcija (apmēram 15%) un izkliede (apmēram 25%) ar gāzēm, aerosoliem, mākoņiem.

Tiešā saules starojuma plūsmu, kas nokrīt uz horizontālas virsmas, sauc par insolāciju S= S grēks ho - tiešā saules starojuma vertikālā sastāvdaļa.

S – siltuma daudzums, ko saņem virsma perpendikulāri staram ,

ho – saules augstums, t.i., leņķis, ko veido saules stars ar horizontālu virsmu .

Uz atmosfēras robežas saules starojuma intensitāte irTātad= 1,98 kcal / cm2 / min. - pēc starptautisks līgums 1958. gads Un to sauc par Saules konstanti. Tā būtu virspusē, ja atmosfēra būtu absolūti caurspīdīga.

Attēls: 2.1. Saules stara ceļš atmosfērā dažādos Saules augstumos

Izkliedēta radiācijaD – daļa Saules starojuma atmosfēras izkliedes rezultātā nonāk atpakaļ kosmosā, bet ievērojama tā daļa nokļūst Zemē izkliedēta starojuma veidā. Izkliedētā starojuma maksimums + 1 kcal / cm2 / min. Tiek atzīmēts, kad skaidras debesisja uz tā ir augsti mākoņi. Mākoņainās debesīs izkliedētā starojuma spektrs ir līdzīgs saules spektram. Šī ir spektra īsviļņu daļa. Viļņa garums 0,17-4μm.

KOPĀ RADIĀCIJAJ- sastāv no izkliedēta un tieša starojuma uz horizontālas virsmas. J= S+ D.

Attiecība starp tiešo un izkliedēto starojumu kopējā starojumā ir atkarīga no Saules augstuma, mākoņainības un atmosfēras piesārņojuma un virsmas augstuma virs jūras līmeņa. Palielinoties Saules augstumam, izkliedētā starojuma daļa mākoņainās debesīs samazinās. Jo caurspīdīgāka atmosfēra un augstāka Saule, jo mazāka ir izkliedētā starojuma daļa. Ar blīviem blīviem mākoņiem kopējais starojums pilnībā sastāv no izkliedēta starojuma. Ziemā, pateicoties sniega segas starojuma atstarojumam un tā sekundārajai izkliedēšanai atmosfērā, izkliedētā starojuma īpatsvars kopējā sastāvā ievērojami palielinās.

Gaisma un siltums, ko augi saņem no Saules, ir kopējā saules starojuma darbības rezultāts. tāpēc liela nozīme attiecībā uz lauksaimniecību viņiem ir dati par radiācijas daudzumu, ko virsma saņem dienā, mēnesī, augšanas sezonā, gadā.

Atspoguļots saules starojums. Albedo... Kopējais sasniegtais starojums zemes virsma, daļēji atstarojot no tā, rodas atstarots saules starojums (RK), kas no zemes virsmas virzīts atmosfērā. Atstarotā starojuma vērtība lielā mērā ir atkarīga no atstarojošās virsmas īpašībām un stāvokļa: krāsas, raupjuma, mitruma utt. Jebkuras virsmas atstarojamību var raksturot ar tās albedo (Ak), ko saprot kā atstarotā saules starojuma un kopējā starojuma attiecību. Albedo parasti izsaka procentos:

Novērojumi rāda, ka dažādu virsmu albedo mainās salīdzinoši šaurās robežās (10 ... 30%), izņemot sniegu un ūdeni.

Albedo ir atkarīgs no augsnes mitruma, ar pieaugumu, kurā tas samazinās, kam ir būtiska pārmaiņu procesā termiskie apstākļi apūdeņotie lauki. Albedo samazināšanās dēļ absorbētais starojums palielinās līdz ar augsnes mitrumu. Dažādu virsmu albedo ir labi izteikta dienas un gada kurssalbedo atkarības dēļ no Saules augstuma. Mazākā vērtība albedo tiek novērots pusdienlaikā, bet gada laikā - vasarā.

Pašas Zemes starojums un tuvojošais atmosfēras starojums. Efektīva radiācija. Zemes virsma kā fizisks ķermenis, kura temperatūra pārsniedz absolūto nulli (-273 ° C), ir starojuma avots, ko sauc par pašas Zemes starojumu (E3). Tas tiek novirzīts atmosfērā un gandrīz pilnībā absorbē gaisa tvaiki, ūdens pilieni un oglekļa dioksīds. Zemes starojums ir atkarīgs no tās virsmas temperatūras.

Atmosfēra, absorbējot nelielu daudzumu saules starojuma un praktiski visu zemes virsmas izstaroto enerģiju, uzsilst un, savukārt, arī izstaro enerģiju. Apmēram 30% atmosfēras starojuma nonāk kosmosā, un apmēram 70% nonāk Zemes virsmā un tiek saukts par atmosfēras pretstarojumu (Ea).

Atmosfēras emitētais enerģijas daudzums ir tieši proporcionāls tā temperatūrai, oglekļa dioksīdam, ozonam un mākoņainībai.

Zemes virsma gandrīz pilnībā absorbē šo pretimbraucošo starojumu (par 90 ... 99%). Tādējādi tas ir svarīgs zemes virsmas siltuma avots papildus absorbētajam saules starojumam. Šī atmosfēras ietekme uz Zemes siltuma režīmu tiek saukta par siltumnīcu vai siltumnīcas efektu ārējās līdzības dēļ ar glāžu darbību siltumnīcās un siltumnīcās. Stikls labi pārraida saules starus, sildot augsni un augus, taču kavējas termiskais starojums sasildīta augsne un augi.

Atšķirību starp Zemes virsmas iekšējo starojumu un atmosfēras pretstarojumu sauc par efektīvo starojumu: Eef.

Eef \u003d E3-Ea

Gaišās un nedaudz mākoņainās naktīs efektīvais starojums ir daudz lielāks nekā mākoņainās, tāpēc nakts laikā zemes virsma ir vēsāka. Dienas laikā to bloķē absorbētais kopējais starojums, kā rezultātā paaugstinās virsmas temperatūra. Tajā pašā laikā palielinās arī efektīvais starojums. Zemes virsma platuma grādos efektīvā starojuma dēļ zaudē 70 ... 140 W / m2, kas ir aptuveni puse no siltuma daudzuma, ko tā saņem, absorbējot saules starojumu.

3. Radiācijas spektrālais sastāvs.

Saulei kā starojuma avotam ir dažādi izstaroti viļņi. Straumes starojuma enerģija pēc viļņa garuma parasti dala ar īsviļņi (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. > 4 μm) starojums. Saules radiācijas spektrs uz zemes atmosfēras robežas ir praktiski starp 0,17 un 4 mikronu viļņu garumiem, bet zemes un atmosfēras starojuma spektrs - no 4 līdz 120 mikroniem. Līdz ar to Saules starojuma plūsmas (S, D, RK) attiecas uz īsviļņu starojumu, bet Zemes starojums (£ 3) un atmosfēra (Ea) - uz ilgviļņu starojumu.

Saules radiācijas spektru var sadalīt trīs kvalitatīvi dažādās daļās: ultravioletais (Y< 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y < 0,75 μm) un infrasarkanais (0,76 μm < Jā < 4 μm). Pirms Saules radiācijas spektra ultravioletās daļas atrodas rentgena starojums, bet ārpus infrasarkanā starojuma - Saules radio emisija. Pie atmosfēras augšējās robežas ultravioletā spektra daļa veido apmēram 7% no saules starojuma enerģijas, 46 - redzamā un 47% - infrasarkanā.

Tiek saukts Zemes un atmosfēras izstarotais starojums tālu infrasarkano starojumu.

Bioloģiskā darbība dažādi veidi apstarošana augiem ir atšķirīga. Ultravioletais starojumspalēnina augšanas procesus, bet paātrina reproduktīvo orgānu veidošanās stadiju augos.

Infrasarkanā starojuma nozīme, kuru aktīvi absorbē augu lapu un stublāju ūdens, sastāv no tā termiskā efekta, kas būtiski ietekmē augu augšanu un attīstību.

Tāls infrasarkanais starojums augiem rada tikai termisku efektu. Tās ietekme uz augu augšanu un attīstību ir nenozīmīga.

Saules spektra redzamā daļa, pirmkārt, tas rada apgaismojumu. Otrkārt, tā sauktais fizioloģiskais starojums (A, \u003d 0,35 ... 0,75 mikroni), ko absorbē lapas pigmenti, gandrīz sakrīt ar redzamā starojuma laukumu (daļēji aptverot ultravioletā starojuma laukumu). Tā enerģijai augu dzīvē ir svarīga regulatīvā un enerģētiskā vērtība. Šajā spektra daļā izšķir fotosintētiski aktīvā starojuma reģionu.

4. Radiācijas absorbcija un izkliede atmosfērā.

Iet cauri zemes atmosfēra, saules starojums ir vājināts absorbcijas un izkliedes dēļ atmosfēras gāzēs un aerosolos. Šajā gadījumā mainās arī tā spektrālais sastāvs. Ar atšķirīgu saules augstumu un atšķirīgu novērošanas punkta augstumu virs zemes virsmas ceļa garums, ko saules stars šķērso atmosfērā, nav vienāds. Samazinoties augstumam, ultravioletā starojuma daļa samazinās īpaši spēcīgi, redzamā daļa ir nedaudz mazāka un tikai nedaudz - infrasarkanā daļa.

Radiācijas izkliede atmosfērā notiek galvenokārt nepārtrauktu gaisa blīvuma svārstību (svārstību) rezultātā katrā atmosfēras punktā, ko izraisa noteiktu atmosfēras gāzes molekulu "kopu" (kopu) veidošanās un iznīcināšana. Aerosola daļiņas arī izkliedē saules starojumu. Izkliedēšanas intensitāti raksturo izkliedes koeficients.

K \u003d pievienojiet formulu.

Izkliedēšanas intensitāte ir atkarīga no izkliedēto daļiņu skaita tilpuma vienībā, no to lieluma un rakstura, kā arī no paša izkliedētā starojuma viļņu garumiem.

Jo īsāks viļņa garums, jo vairāk izkliedēti stari. Piemēram, violetie stari ir izkaisīti 14 reizes spēcīgāk nekā sarkanie, kas izskaidro debesu zilo krāsu. Kā minēts iepriekš (sk. 2.2. Sadaļu), tiešais saules starojums, kas iet caur atmosfēru, ir daļēji izkliedēts. Tīrā un sausā gaisā molekulārās izkliedes koeficienta intensitāte ievēro Reila likumu:

k \u003d s /Jā4 ,

kur C ir koeficients atkarībā no gāzes molekulu skaita tilpuma vienībā; X ir izkliedētais viļņa garums.

Tā kā sarkanās gaismas tāls viļņa garums ir gandrīz dubultojies vairāk garuma violetas gaismas viļņi, pirmos gaisa molekulas izkliedē 14 reizes mazāk nekā pēdējos. Tā kā violeto staru sākotnējā enerģija (pirms izkliedes) ir mazāka par zilo un zilo, maksimālā enerģija izkliedētajā gaismā (izkliedētajā saules starojumā) tiek novirzīta uz zili-zilajiem stariem, kas izraisa debesu zilo krāsu. Tādējādi izkliedētais starojums ir bagātāks ar fotosintētiski aktīvajiem stariem nekā tiešais starojums.

Gaisā, kurā ir piemaisījumi (mazi ūdens pilieni, ledus kristāli, putekļu daļiņas utt.), Visiem redzamā starojuma laukumiem izkliede ir vienāda. Tāpēc debesis kļūst bālganas (parādās dūmaka). Mākoņaini elementi (lieli pilieni un kristāli) saules starus nemaz neizkliedē, bet tos izkliedē izkliedēti. Rezultātā mākoņiem, kurus apgaismoja Saule, ir balta krāsa.

5. PAR (fotosintētiski aktīvs starojums)

Fotosintētiski aktīvs starojums. Fotosintēzes procesā tiek izmantots nevis viss saules starojuma spektrs, bet tikai tā

daļa, kas atrodas viļņa garuma intervālā 0,38 ... 0,71 μm, fotosintētiski aktīvais starojums (PAR).

Ir zināms, ka redzamais starojums, ko cilvēka acs uztver kā baltu, sastāv no krāsainiem stariem: sarkaniem, oranžiem, dzelteniem, zaļiem, ziliem, ziliem un violetiem.

Saules radiācijas enerģijas asimilācija ar augu lapām ir selektīva (selektīva). Lapas visintensīvāk absorbē zili violeto (X \u003d 0,48 ... 0,40 μm) un oranžsarkano (X \u003d 0,68 μm) starojumu, mazāk - dzeltenzaļo (A. \u003d 0,58 ... 0,50 μm) un tālu sarkanie (A.\u003e 0,69 μm) stari.

Zemes virsmā maksimālā enerģija tiešā saules starojuma spektrā, kad Saule ir augsta, nokrīt uz dzeltenzaļo staru apgabala (Saules disks ir dzeltens). Kad Saule atrodas pie horizonta, attāliem sarkanajiem stariem (saules disks ir sarkans) ir maksimālā enerģija. Tāpēc tiešo saules staru enerģija ir maz iesaistīta fotosintēzes procesā.

Tā kā PAR ir viens no kritiskie faktori lauksaimniecības augu produktivitātei, informācijai par ienākošā PAR daudzumu, tā izplatības uzskaitei visā teritorijā un laikā ir liela nozīme.

Var izmērīt PAR intensitāti, taču tam nepieciešami īpaši gaismas filtri, kas pārraida tikai viļņus diapazonā no 0,38 ... 0,71 μm. Ir šādas ierīces, taču tās neizmanto aktinometrisko staciju tīklā, taču tās mēra saules starojuma integrālā spektra intensitāti. PAR vērtību var aprēķināt pēc datiem par tiešā, izkliedētā vai kopējā starojuma ienākšanu, izmantojot H. G. Toominga piedāvātos koeficientus un:

Qfar \u003d 0,43 S"+0,57 D);

tika apkopotas ikmēneša un gada apjoma zāļu izplatīšanas kartes Krievijas teritorijā

Lai raksturotu PAR izmantošanas pakāpi kultūrām, tiek izmantots PAR efektivitātes koeficients:

KPIfar \u003d (summaJ/ lukturi / daudzumsJ/ priekšējie lukturi) 100%,

kur summaJ/ lukturi - PAR daudzums, kas iztērēts fotosintēzei augu veģetācijas periodā; summaJ/ lukturi - PAR daudzums, kas šajā periodā saņemts par kultūrām;

Kultūras pēc to vidējām vērtībām KPIFAR ir sadalītas grupās (pēc): parasti novēro - 0,5 ... 1,5%; labs-1,5 ... 3,0; rekords - 3,5 ... 5,0; teorētiski iespējams - 6,0 ... 8,0%.

6. ZEMES VIRSMAS RADIĀCIJAS LĪDZSVARS

Starpību starp ienākošās un izejošās starojuma enerģijas plūsmām sauc par zemes virsmas starojuma līdzsvaru (B).

Zemes virsmas radiācijas bilances ienākošo daļu dienas laikā veido tiešs saules un izkliedētais starojums, kā arī atmosfēras starojums. Atlikuma patērējamā daļa ir zemes virsmas starojums un atstarotais saules starojums:

B= S / + D+ Ea- E3-Rk

Vienādojumu var uzrakstīt citā formā: B = J- RK - Eef.

Naktī radiācijas bilances vienādojumam ir šāda forma:

B \u003d Ea - E3 vai B \u003d -Eef.

Ja starojuma ierašanās ir lielāka par patēriņu, tad starojuma bilance ir pozitīva un aktīvā virsma * sasilst. Ar negatīvu bilanci tas atdziest. Vasarā radiācijas bilance dienā ir pozitīva un naktī negatīva. Nulles šķērsošana notiek no rīta aptuveni 1 stundu pēc saullēkta un vakarā 1 ... 2 stundas pirms saulrieta.

Gada radiācijas bilance apgabalos, kur aukstā sezonā ir izveidojusies stabila sniega sega, ir negatīvās vērtības, siltā - pozitīvs.

Zemes virsmas radiācijas līdzsvars būtiski ietekmē temperatūras sadalījumu augsnē un atmosfēras virsmas slānī, kā arī iztvaikošanas un sniega kušanas procesus, miglu un salu veidošanos un īpašību izmaiņas. gaisa masas (to pārveidošana).

Zināšanas par lauksaimniecības zemes starojuma režīmu ļauj aprēķināt kultūraugu un augsnes absorbētā starojuma daudzumu atkarībā no Saules augstuma, kultūraugu struktūras un augu attīstības fāzes. Dati par režīmu ir nepieciešami arī, lai novērtētu dažādas augsnes temperatūras un mitruma regulēšanas metodes, iztvaikošanu, no kā atkarīga augu augšana un attīstība, ražas veidošanās, tā daudzums un kvalitāte.

Mulčēšana (augsnes pārklāšana ar plānu kūdras šķeldu, sapuvušu mēslu, zāģu skaidas utt. Slāni), augsnes pārklāšana ar plastmasas apvalku un apūdeņošana ir efektīvas agronomiskās metodes, kā ietekmēt radiāciju un līdz ar to arī aktīvās virsmas termisko režīmu. Tas viss maina aktīvās virsmas atstarošanas un absorbcijas spēju.

* Aktīvā virsma - augsnes, ūdens vai veģetācijas virsma, kas tieši absorbē saules un atmosfēras starojumu un izstaro atmosfērā starojumu, tādējādi regulējot blakus esošo gaisa slāņu un zemāk esošo augsnes, ūdens, veģetācijas slāņu siltuma režīmu.

Saules enerģija ir dzīvības avots uz mūsu planētas. Saule silda Zemes atmosfēru un virsmu. Pateicoties saules enerģijai, pūš vēji, dabā tiek veikts ūdens cikls, tiek uzkarsētas jūras un okeāni, attīstās augi, dzīvniekiem ir barība (skat. 1.1. Attēlu). Pateicoties saules starojumam, uz Zemes pastāv fosilais kurināmais.

1.1. Attēls - Saules starojuma ietekme uz Zemi

Saules enerģiju var pārvērst siltumā vai aukstumā, dzinējspēks un elektrība. Galvenais enerģijas avots praktiski visiem dabiskajiem procesiem, kas notiek uz Zemes virsmas un atmosfērā, ir enerģija, kas uz Zemi no Saules nonāk saules starojuma veidā.

1.2. Attēlā parādīta klasifikācijas shēma, kas atspoguļo procesus, kas notiek uz Zemes virsmas un tās atmosfērā saules starojuma ietekmē.

Tiešās saules aktivitātes rezultāts ir siltuma efekts un fotoelektriskais efekts, kā rezultātā Zeme saņem siltuma enerģiju un gaismu. Netiešās Saules aktivitātes rezultāti ir atbilstošā ietekme atmosfērā, hidrosfērā un ģeosfērā, izraisot vēja, viļņu parādīšanos, izraisot upju plūsmu, radot apstākļus Zemes iekšējā siltuma saglabāšanai.

1.2. Attēls - Atjaunojamo enerģijas avotu klasifikācija

Saule ir gāzes bumba ar rādiusu 695 300 km, 109 reizes lielāka par Zemes rādiusu, un izstarojošās virsmas temperatūra ir aptuveni 6000 ° C. Saules iekšpusē temperatūra sasniedz 40 miljonus ° C.

1.3. Attēlā parādīta Saules struktūras shēma. Saule ir gigantisks "kodolreaktors", kas darbojas ar ūdeņradi un kausējot katru sekundi pārstrādā 564 miljonus tonnu ūdeņraža 560 miljonos tonnu hēlija. Četru miljonu tonnu masas zudums ir 9: 1-10 9 GW h enerģijas (1 GW ir vienāds ar 1 miljonu kW). Vienā sekundē tiek saražots vairāk enerģijas, nekā gadā varētu saražot seši miljardi atomelektrostaciju. Pateicoties atmosfēras aizsargājošajam apvalkam, tikai daļa no šīs enerģijas sasniedz Zemes virsmu.

Attālums starp Zemes un Saules centriem ir vidēji 1,496 * 10 8 km.

Katru gadu Saule nosūta uz Zemi apmēram 1,6 10 18 kW h izstarotās enerģijas vai 1,3 * 10 24 kalorijas siltuma. Tas ir 20 tūkstoš reižu vairāk nekā pašreizējais enerģijas patēriņš pasaulē. Ieguldījums Saules plkst enerģijas bilance globuss ir 5000 reižu lielāks par visu citu avotu kopējo ieguldījumu.

Šis siltuma daudzums būtu pietiekams, lai 0 ° C temperatūrā izkausētu 35 m biezu ledus slāni, kas klāj zemes virsmu.

Salīdzinot ar saules starojumu, visi citi enerģijas avoti, kas nonāk uz Zemes, ir nenozīmīgi. Tādējādi zvaigžņu enerģija ir simts miljonā daļa no saules enerģijas; kosmiskais starojums - divas miljardās daļas. Iekšējais siltums, kas nāk no Zemes dziļumiem līdz tās virsmai, ir viena desmittūkstošā daļa no saules enerģijas.

1.3. Attēls - Saules struktūras diagramma

Pa šo ceļu. Saule faktiski ir vienīgais siltuma enerģijas avots uz Zemes.

Saules centrā atrodas Saules kodols (skat. 1.4. Attēlu). Fotosfēra ir redzamā Saules virsma, kas ir galvenais starojuma avots. Sauli ieskauj saules vainaga, kurai ir ļoti paaugstināta temperatūratomēr tas ir ārkārtīgi reti, tāpēc ar neapbruņotu aci tas ir redzams tikai pilnīga Saules aptumsuma periodos.

Redzamo Saules virsmu, kas izstaro starojumu, sauc par fotosfēru (gaismas sfēru). Tas sastāv no dažādu ķīmisko elementu kvēlspuldzēm jonizētā stāvoklī.

Virs fotosfēras ir gaiša, gandrīz caurspīdīga Saules atmosfēra, kas sastāv no retinātām gāzēm, ko sauc par hromosfēru.

Virs hromosfēras ir Saules ārējais apvalks, ko sauc par koronu.

Gāzes, kas veido Sauli, atrodas nepārtrauktas vardarbīgas (intensīvas) kustības stāvoklī, kas noved pie tā saukto saules plankumu, lāpu un izciļņu parādīšanās.

Saules plankumi ir lielas piltuves, kas izveidojušās gāzu masu virpuļu kustību rezultātā, kuru ātrums sasniedz 1-2 km / s. Plankumu temperatūra ir par 1500 ° C zemāka nekā Saules un ir aptuveni 4500 ° C. Saules plankumu skaits gadu no gada mainās ar apmēram 11 gadu periodu.

1.4. Attēls - Saules struktūra

Saules lāpas ir saules enerģijas emisija, un izcēlumi ir kolosāla spēka eksplozijas Saules hromosfērā, sasniedzot augstumu līdz 2 miljoniem km.

Novērojumi ir parādījuši, ka, palielinoties saules plankumu skaitam, palielinās lāpu un izcēlumu skaits un attiecīgi arī saules aktivitāte.

Palielinoties saules aktivitātei uz Zemes, magnētiskās vētraskas negatīvi ietekmē telefona, telegrāfa un radio sakarus, kā arī dzīves apstākļus. Auroras pieaugums ir saistīts ar to pašu parādību.

Jāatzīmē, ka saules plankumu palielināšanās laikā vispirms palielinās saules starojuma intensitāte, kas ir saistīta ar vispārēju saules aktivitātes pieaugumu sākotnējais periods, un tad saules starojums samazinās, palielinoties saules plankumu laukumam, kuru temperatūra ir 1500 ° zemāka par fotosfēras temperatūru.

Meteoroloģijas daļu, kas pēta saules starojuma ietekmi uz Zemi un atmosfēru, sauc par aktinometriju.

Veicot aktinometrisko darbu, ir jāzina Saules stāvoklis debesīs. Šo pozīciju nosaka Saules augstums vai azimuts.

Saules augstums viņš sauc par leņķisko attālumu no Saules līdz horizonta, tas ir, leņķi starp virzienu uz Sauli un horizonta plakni.

Saules leņķisko attālumu no zenīta, tas ir, no tās vertikālā virziena, sauc par azimuta vai zenīta attālumu.

Starp augstumu un zenīta attālumu ir attiecība

(1.1)

Saules azimuts tiek noteikts reti, tikai īpašam darbam.

Saules augstumu virs horizonta nosaka pēc formulas:

kur - novērojumu vietas platums;

- Saules deklinācija ir deklinācijas apļa loka no ekvatora līdz Saulei, ko mēra atkarībā no Saules stāvokļa ekvatora abās pusēs no 0 līdz ± 90 °;

t - stundas saules leņķis vai patiesais saules laiks grādos.

Saules deklinācija par katru dienu astronomiskās uzziņu grāmatās ir norādīta uz ilgu laiku.

Pēc formulas (1.2) mēs varam aprēķināt jebkuram laikam t saules augstums viņš vai noteiktā augstumā hc noteikt laiku, kad Saule atrodas noteiktā augstumā.

Maksimālo Saules augstumu pusdienlaikā dažādām gada dienām aprēķina pēc formulas:

(1.3)

Es biju starp tiem, kuriem patīk gulēt pludmalē zem dedzinošas saules. Tas bija līdz šim, līdz es guvu ļoti sliktu apdegumu. Saules iedarbība cilvēkiem nav tik nekaitīga. Es jums pastāstīšu vairāk par saules starojumu un to, ko no tā sagaidīt.

Kas ir saules starojums un kāds tas ir

Mēs visi zinām, cik svarīga Saule ir mūsu planētai. Visu tās izstaroto enerģiju sauc par saules starojumu. Tās ceļš no paša gaismas uz Zemi ir ļoti garš, un tāpēc daļa saules enerģijas tiek absorbēta un daļa izkaisīta. Saules starojums ir sadalīts vairākos veidos:

• taisni;
• izkaisīti;
• kopā;
• patērēts;
• atspoguļots.

Tiešais saules starojums ir tāds, kas pilnībā sasniedz Zemes virsmu, un izkliedētais starojums neiekļūst atmosfērā. Kopā šos divus izstarojumus sauc par kopējiem. Noteikta saules siltuma daļa nonāk zemes virsmā. Šādu starojumu parasti sauc par absorbētu. Dažos zemes apgabalos var būt saules stari. No tā radās nosaukums - atstarotais saules starojums. Pirms saullēkta Saules enerģija ir kopējā. Kad Saule ir nedaudz augstu, tad lielākā daļa starojums izkliedējas.

Cilvēka iedarbība uz saules starojumu

Saule var gan uzlabot veselību, gan arī to kaitīgi ietekmēt. Ja jūs pārāk bieži pakļaujat saules gaismai, palielinās ādas slimību, tostarp vēža, attīstības risks. Turklāt var parādīties redzes problēmas.

Lai gan ir daudz kaitīgi atrasties saulē, es nekad negribētu dzīvot ziemeļu reģionos, kur cilvēki pastāvīgi gaida saulains laiks... Saules iedarbības trūkums var traucēt metabolismu organismā, var parādīties liekais svars... Bērniem arī saules trūkums ir ārkārtīgi nevēlams.

Normālos dzīves apstākļos saules starojums uztur cilvēka veselību vēlamajā līmenī. Visi orgāni un sistēmas darbojas nevainojami. Parasti saules starojums ir labs mērenībā, un tas vienmēr jāatceras.

SAULES RADIĀCIJA

Visu veidu saules stari sasniedz zemes virsmu trīs veidos - tieša, atspoguļota un izkliedēta saules starojuma veidā.
Tiešais saules starojums - tie ir stari, kas nāk tieši no saules. Tās intensitāte (efektivitāte) ir atkarīga no saules augstuma virs horizonta: maksimums tiek novērots pusdienlaikā, bet minimums - no rīta un vakarā; no sezonas: maksimums - vasarā, minimums - ziemā; no reljefa augstuma virs jūras līmeņa (augstāk kalnos nekā līdzenumā); no atmosfēras stāvokļa (gaisa piesārņojums to samazina). Saules radiācijas spektrs ir atkarīgs arī no saules augstuma virs horizonta (jo zemāk saule stāv virs horizonta, jo mazāk ultravioletie stari).
Atspoguļots saules starojums- tie ir saules stari, ko atstaro zeme vai ūdens virsma. To izsaka kā atstaroto staru procentuālo attiecību pret to kopējo plūsmu, un to sauc par albedo. Albedo vērtība ir atkarīga no atstarojošo virsmu rakstura. Organizējot un vadot sauļošanos, ir jāzina un jāņem vērā to virsmu albedo, uz kurām tiek veikta sauļošanās. Dažus no tiem raksturo selektīva atstarošana. Sniegs pilnībā atspoguļo infrasarkanos, bet ultravioletos - mazākā mērā.

Izkliedēts saules starojums ko veido saules gaismas izkliede atmosfērā. Gaisa molekulas un tajā suspendētās daļiņas (sīki ūdens pilieni, ledus kristāli utt.), Ko sauc par aerosoliem, atspoguļo daļu no stariem. Vairāku atspulgu rezultātā daži no tiem joprojām sasniedz zemes virsmu; tie ir izkaisītie saules stari. Izkliedēti galvenokārt ultravioletie, violetie un zilie stari, kas skaidrā laikā nosaka debesu zilo krāsu. Izkliedēto staru īpatnējais svars ir liels lielos platuma grādos (ziemeļu reģionos). Tur saule stāv zem horizonta, un tāpēc staru ceļš uz zemes virsmu ir garāks. Garā ceļā stari satiek vairāk šķēršļu un ir vairāk izkliedēti.

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

Kopējais saules starojums - viss tiešais un izkliedētais saules starojums, kas nonāk zemes virsmā. Kopējo saules starojumu raksturo intensitāte. Pie debesīm bez mākoņiem kopējā saules starojuma maksimālā vērtība ir ap pusdienlaiku, bet gada laikā - vasarā.

Radiācijas līdzsvars
Zemes virsmas starojuma bilance ir starpība starp kopējo saules starojumu, ko absorbē zemes virsma, un tā efektīvo starojumu. Zemes virsmai
- ienākošā daļa ir absorbētais tiešais un izkliedētais saules starojums, kā arī absorbētais atmosfēras pretstarojums;
- patērējamā daļa sastāv no siltuma zudumiem, ko rada paša zemes virsmas starojums.

Radiācijas līdzsvars var būt pozitīvs (dienas laikā, vasarā) un negatīvs (naktī, ziemā); mēra kW / kv.m / min.
Zemes virsmas starojuma līdzsvars ir vissvarīgākā zemes virsmas siltuma bilances sastāvdaļa; viens no galvenajiem klimatu veidojošajiem faktoriem.

Zemes virsmas termiskais līdzsvars- visu veidu siltumenerģijas un izdevumu algebriskā summa zemes un okeāna virsmā. Siltuma bilances raksturs un tā enerģijas līmenis nosaka visvairāk eksogēno procesu iezīmes un intensitāti. Okeāna siltuma bilances galvenās sastāvdaļas ir:
- radiācijas līdzsvars;
- siltuma patēriņš iztvaikošanai;
- turbulenta siltuma apmaiņa starp okeāna virsmu un atmosfēru;
- vertikāla turbulenta okeāna virsmas siltuma apmaiņa ar apakšējiem slāņiem; un
- horizontāla okeāna advekcija.

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

Saules starojuma mērīšana.

Aktinometrus un pirheliometrus izmanto, lai mērītu saules starojumu. Saules starojuma intensitāti parasti mēra pēc tā siltuma efekta, un to izsaka kalorijās uz virsmas vienību laika vienībā.

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

Saules radiācijas intensitātes mērījumus veic ar Yanishevsky piranometru komplektā ar galvanometru vai potenciometru.

Mērot kopējo saules starojumu, piranometru uzstāda bez ēnas ekrāna, bet izkliedēto starojumu mēra ar ēnu ekrānu. Tiešo saules starojumu aprēķina kā starpību starp kopējo un izkliedēto starojumu.

Nosakot uz žoga notiekošā saules starojuma intensitāti, piranometrs tiek uzstādīts uz tā, lai uztveramā ierīces virsma būtu stingri paralēla žoga virsmai. Ja nav automātiskas radiācijas reģistrēšanas, mērījumi jāveic 30 minūtes vēlāk starp saullēktu un saulrietu.

Radiācija, kas nokrīt uz žoga virsmas, nav pilnībā absorbēta. Atkarībā no žoga struktūras un krāsas daži stari tiek atspoguļoti. Tiek saukta atstarotā starojuma attiecība pret notiekošo starojumu, izteikta procentos virsmas albedo un to mēra P.K. Kalitina komplektā ar galvanometru vai potenciometru.

Lai panāktu lielāku precizitāti, novērošana jāveic ar skaidrām debesīm un intensīvu saules apstarošanu no žoga.

(http://www.constructioncheck.ru/default.a spx? textpage \u003d 5)