что такое суммарная солнечная радиация в географии
Суммарная радиация – это что такое? В каких случаях можно говорить именно об этом явлении? В чем заключается его особенность и отличие от обычной радиации? От чего зависит величина данного понятия? Вот эти, а также ряд других вопросов и будут рассматриваться в рамках данной статьи.
Вводная информация
Солнечная суммарная радиация – это одно из чудес природы. Как оно возникает? Солнце – это источник корпускулярного и электромагнитного излучения. Первое не может проникнуть в атмосферу ниже, чем на 90 километров. А вот электромагнитное вполне доходит до земной поверхности. Вот его в метеорологии и называют «солнечной радиацией». Это всего одна двухмиллиардная доля от энергии Солнца, которая проходит от звезды к Земле всего за 8,3 минуты. Но, несмотря на это, она является источником энергии практически всех процессов, которые имеют место в атмосфере и на поверхности. В основном она является коротковолновой. Сформирована приблизительно из невидимых ультрафиолетовой (
44 %), а также замечаемой нами световой (
47 %) радиации. То есть Солнце является источником тепла. И что не менее важно – оно еще и поставляет свет. Все это является необходимым условием поддержания жизни на нашей планете.
О величинах
Вам будет интересно: Попал пальцем в небо: как избежать неловких ситуаций
То, что идет непосредственно от звезды, называют «прямой солнечной радиацией». Учитывая, что расстояние между ней и Землей огромное, а планета маленькая, то падение происходит в виде пучка параллельных лучей. В качестве единицы измерения интенсивности используется количество энергии, которую получает один квадратный сантиметр поверхности за минуту при перпендикулярном направлении. Это значение составляет 1,98 калорий или 8,3 Джоулей на верхней границе атмосферы. Оно же принято как международный стандарт, и называется «солнечной постоянной». Присутствуют незначительные периодические колебания в течении года. Это обусловлено изменением величины расстояния от Земли до Солнца. Величина суммарной радиации иногда может меняться неожиданным образом, например, через внезапные изменения излучательной способности Солнца.
Проблема теоретических величин
Пример с тайгой
Что имеем в результате?
Солнечные лучи падают, в большинстве своем, на атмосферу и земную поверхность не перпендикулярно (то есть, не под углом в 90°). Реально поступающий поток энергии называют инсоляцией. Она поступает в две волны. Сначала на землю падают прямые лучи. Часть из них поглощается атмосферой, рассеивается и отражается в космос. Но остальное достается живым организмам, которые получают тепло и свет. Затем доходит рассеянная ранее энергия – вторая волна.
О физических процессах
Радиация в атмосфере подвергается не только количественным, но и качественным изменениям. Ведь аэрозоли и газы воздуха рассеивают солнечные лучи избирательно. Суммарная радиация – это то, что смогло пройти все преграды. Поглощают радиацию водяной пар, облака, озон. Последний, кстати, очень сильно уменьшает количество ультрафиолетовой радиации. В рассеивании принимают участие газы и аэрозоли. Суть этого физического процесса заключается в отклонении световых лучей в разные стороны от их первоначального направления. Поэтому рассеянная радиация приходит к земной поверхности не со стороны солнечного диска, а от площади небесного свода. При этом интенсивность данного процесса зависит от длины волн. Согласно закону Рэлея, чем она короче, тем активней будет происходить. Кстати, этим объясняется тот факт, что наиболее интенсивно рассеиваются ультрафиолетовые лучи. Благодаря этому же небо имеет голубой цвет в ясную погоду. Кстати, прямая радиация видится желтоватой. Именно этим и объясняется цвет Солнца во время полудня. Во время восхода/захода освещающей нас звезды путь луча длиннее и рассеяние больше. Поэтому земную поверхность могут достигать только красные лучи. Именно благодаря рассеиванию радиации есть свет в тени, при пасмурной погоде, сумерки и белые ночи. С этим связан один интересный эффект, правда, не на Земле, а на Луне. Поскольку там нет атмосферы, то предметы, которые попадают в тень, становятся буквально невидимыми.
Отдельные особенности
Необходимо четко запомнить момент, который неявно уже проскакивал между строк: соотношение между прямой и рассеянной радиацией в общей сумме может меняться. Это зависит от прозрачности атмосферы, облачности и высоты солнца. Также различается пропорция между ними на разных широтах. Например, в (суб)полярных областях рассеянная радиация составляет около 70% от всего потока. На эту величину, кроме низкого положения Солнца, оказывает влияние еще и многочисленное отражение от снежной поверхности. Но, начиная с умеренных широт, начинает преобладать постоянная. Особенно велико ее значение во внутриконтинентальных тропических пустынях, как-то Сахара и Аравия. По мере роста высоты места над уровнем моря растет показатель суммарной радиации. Это связано с тем, что уменьшается количество препятствий.
Заключение
Вот и рассмотрено определение «суммарная радиация». Давайте подведем итог. Суммарная радиация – это понятие, которое включает в себя солнечное излучение, как прямое, так и рассеянное, которое падает на Землю, принося столь необходимую для жизнедеятельности всех проживающих на ней организмов энергию.
§ 21. Солнечная радиация
Что такое солнечная радиация. Как меняется солнечная радиация по сезонам года.
Что такое солнечная радиация?
Солнечная радиация, — источник и двигатель всех процессов на Земле, в том числе климатообразующих. Солнечная радиация включает все виды солнечного излучения — световое, тепловое, ультрафиолетовое. Она измеряется в килокалориях на 1 см 2 (ккал/см 2 ) или в мегаджоулях на 1 м 2 (МДж/м 2 ) в год.
Прямая радиация поступает на поверхность Земли в ясный солнечный день. В облачную погоду значительная часть солнечных лучей, проходя через атмосферу и сталкиваясь с молекулами газа и пара, беспорядочно изменяет направление движения и углы падения на земную поверхность, т. е. рассеивается. Рассеянная радиация создаёт сплошную освещённость в дневное время даже там, куда не проникают прямые лучи солнца, например под пологом леса. Вместе прямая и рассеянная радиация составляют суммарную солнечную радиацию.
Суммарная солнечная радиация — общее количество солнечной энергии, достигшей поверхности Земли.
Не вся суммарная радиация поглощается земной поверхностью, часть её отражается. Количество отражённой радиации зависит от характера подстилающей поверхности. Наибольшую отражательную способность имеет снег (70—90%), наименьшую — влажный чернозём (5%). Поскольку поглощённая радиация меньше, чем суммарная, возникает разница (баланс).
Радиационный баланс, в отличие от суммарной солнечной радиации, поступление которой на земную поверхность зависит только от широты места, изменяется от места к месту иначе. На карте (рис. 36) видно, что при примерно одинаковой суммарной радиации (на одной широте) в Якутии радиационный баланс меньше, чем в тайге Европейского Севера. В Якутии зимой почти всегда ясная и сухая погода, земная поверхность быстро отдаёт тепло, выхолаживается, и от неё охлаждается воздух.
Радиационный баланс — разница между поступлением суммарной солнечной радиации и её потерями на отражение и тепловое излучение.
Радиационный баланс определяет распределение температур в почве и нижних слоях тропосферы, интенсивность испарения и таяния снега. Радиационный баланс в России в среднем за год положительный, по зимой он повсеместно отрицательный, а летом положительный.
СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ — ЭТО ИЗЛУЧЕНИЕ СОЛНЦЕМ ТЕПЛА И СВЕТА. ДЛЯ КЛИМАТА ОСОБОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИМЕЕТ РАДИАЦИОННЫЙ БАЛАНС.
Как меняется солнечная радиация по сезонам года?
На экваторе и в тропиках высота Солнца над горизонтом по сезонам года меняется незначительно (часто говорят, что там не бывает зимы, или выделяют только два сезона: сухой и влажный). Чем выше широта места, тем больше различий между летом и зимой. Максимальны эти различия на полюсе, где зимой солнце вообще не светит. А в умеренном поясе выделяются четыре времени года.
Летом на севере солнце поднимается не так высоко, как на юге, зато продолжительность дня там больше. Поэтому летом в высоких широтах поступление солнечной радиации больше, чем даже на экваторе! Например, в целом за июль суммарная солнечная радиация на земном шаре максимальна на Северном полюсе, где она почти на 40% больше, чем на экваторе (правда, на Северном полюсе большая её часть отражается снегом), и на 20% больше, чем на параллели 60° с. ш.
С приближением холодов всё резко меняется. В сентябре па параллели 60° с. ш. суммарная радиация уже вдвое меньше, чем на экваторе, а в декабре — почти в 20 раз меньше! (На Северном полюсе с 24 сентября её поступление уже равно нулю.) Для наших широт характерны огромные колебания в поступлении солнечной радиации по сезонам года (летом — почти как на экваторе, зимой — в десятки раз меньше, а за полярным кругом — почти ничего). Поэтому значимость короткого лета (когда наша территория получает основную часть солнечной радиации) в России, в отличие от других стран, особенно велика. За эго время нужно не только сделать все основные работы в сельском хозяйстве, но и подготовиться к суровой зиме.
Том 2
Климат
Суммарная солнечная радиация
Суммарная солнечная радиация ( Q) представляет собой совокупность прямой солнечной радиации, поступающей непосредственно от солнца, и рассеянной радиации (лучистой энергии, рассеянной облаками и самой атмосферой).
Суммарная радиация при безоблачном небе (возможная радиация) зависит от широты места, высоты солнца, характера подстилающей поверхности и прозрачности атмосферы, т.е. от содержания в ней аэрозолей и водяного пара. Увеличение содержания аэрозолей приводит к снижению прямой радиации и увеличению рассеянной. Последнее происходит также при увеличении альбедо подстилающей поверхности. Доля рассеянной радиации в суммарной при безоблачном небе составляет 20–25 %.
Распределение по территории России месячных и годовых сумм суммарной радиации при безоблачном небе приведено в таблице в виде осредненных по широте значений.
Во все сезоны года суммы суммарной радиации возрастают с севера на юг в соответствии с изменением высоты солнца. Исключение составляет период с мая по июль, когда сочетание большой продолжительности дня и высоты солнца обеспечивает довольно высокие значения суммарной радиации на севере.
Для суммарной радиации при безоблачном небе характерно наличие более высоких значений в Азиатской части по сравнению с Европейской.
В условиях ясного неба суммарная радиация имеет простой суточный ход с максимумом в полдень. В годовом ходе максимум отмечается в июне — месяце наибольшей высоты солнца.
Месячный и годовой приход суммарной радиации при действительных условиях облачности составляет лишь часть возможного, что является проявлением влияния облачности. Наибольшие отклонения реального месячного прихода от возможного отмечаются летом на Дальнем Востоке, где под влиянием муссона облачность снижает суммарную радиацию на 40–60%. В целом за год наибольшую долю от возможной суммарная радиация составляет в самых южных районах России — до 80%.
При наличии облачности суммарная радиация определяется не только количеством и формой облаков, но и состоянием солнечного диска. При открытом солнечном диске появление облачности приводит к увеличению суммарной радиации вследствие роста рассеянной. В отдельные дни рассеянная радиация может быть соизмерима с прямой. В этих случаях суточный приход суммарной радиации может превосходить радиацию при безоблачном небе.
В годовом ходе суммарной радиации определяющим является астрономический фактор, однако из-за влияния облачности максимальный приход радиации может наблюдаться не в июне, как это характерно для безоблачного неба, а в июле и даже в мае.
2011dnevnoe
2011dnevnoe2 курс
Рассеянная солнечная радиация образуется в результате рассеивания солнечных лучей в атмосфере. Молекулы воздуха и взвешенные в нем частицы (мельчайшие капельки воды, кристаллики льда и т. п.), называемые аэрозолями, отражают часть лучей. В результате многократных отражений часть их все же достигает земной поверхности; это рассеянные солнечные лучи. Рассеиваются в основном ультрафиолетовые, фиолетовые и голубые лучи, что и определяет голубой цвет неба в ясную погоду. Удельный вес рассеянных лучей велик в высоких широтах (в северных районах). Там солнце стоит низко над горизонтом, и потому путь лучей к земной поверхности длиннее. На длинном пути лучи встречают больше препятствий и в большей степени рассеиваются.
(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)tux yo)
(http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.c gi?RQgkog.outt:p!hgrgtx!nlstup!vuilw)tux yo)
Измерение солнечной радиации.
Для измерения солнечной радиации служат актинометры и пиргелиометры. Интенсивность солнечной радиации обычно измеряется по её тепловому действию и выражается в калориях на единицу поверхности за единицу времени.
Измерение интенсивности солнечной радиации производится пиранометром Янишевского в комплекте с гальванометром или потенциометром.
При замерах суммарной солнечной радиации пиранометр устанавливают без теневого экрана, при замерах же рассеянной радиации с теневым экраном. Прямая солнечная радиация вычисляется как разность между суммарной и рассеянной радиацией.
При определении интенсивности падающей солнечной радиации на ограждение пиранометр устанавливают на него так, чтобы воспринимаемая поверхность прибора была строго параллельна поверхности ограждения. При отсутствии автоматической записи радиации замеры следует производить через 30 мин в промежутке между восходом и заходом солнца.
Радиация, падающая на поверхность ограждения, полностью не поглощается. В зависимости от фактуры и окраски ограждения некоторая часть лучей отражается. Отношение отраженной радиации к падающей, выраженное в процентах, называется альбедо поверхности и измеряется альбедометром П.К. Калитина в комплекте с гальванометром или потенциометром.
Для большей точности наблюдения следует проводить при ясном небе и при интенсивном солнечном облучении ограждения.
Суммарная солнечная радиация
Суммарная солнечная радиация ( Q ) представляет собой совокупность прямой солнечной радиации, поступающей непосредственно от солнца, и рассеянной радиации (лучистой энергии, рассеянной облаками и самой атмосферой).
Суммарная радиация при безоблачном небе (возможная радиация) зависит от широты места, высоты солнца, характера подстилающей поверхности и прозрачности атмосферы, т.е. от содержания в ней аэрозолей и водяного пара. Увеличение содержания аэрозолей приводит к снижению прямой радиации и увеличению рассеянной. Последнее происходит также при увеличении альбедо подстилающей поверхности. Доля рассеянной радиации в суммарной при безоблачном небе составляет 20–25 %.
Распределение по территории России месячных и годовых сумм суммарной радиации при безоблачном небе приведено в таблице в виде осредненных по широте значений.
Во все сезоны года суммы суммарной радиации возрастают с севера на юг в соответствии с изменением высоты солнца. Исключение составляет период с мая по июль, когда сочетание большой продолжительности дня и высоты солнца обеспечивает довольно высокие значения суммарной радиации на севере.
Для суммарной радиации при безоблачном небе характерно наличие более высоких значений в Азиатской части по сравнению с Европейской.
В условиях ясного неба суммарная радиация имеет простой суточный ход с максимумом в полдень. В годовом ходе максимум отмечается в июне — месяце наибольшей высоты солнца.
Месячный и годовой приход суммарной радиации при действительных условиях облачности составляет лишь часть возможного, что является проявлением влияния облачности. Наибольшие отклонения реального месячного прихода от возможного отмечаются летом на Дальнем Востоке, где под влиянием муссона облачность снижает суммарную радиацию на 40–60%. В целом за год наибольшую долю от возможной суммарная радиация составляет в самых южных районах России — до 80%.
При наличии облачности суммарная радиация определяется не только количеством и формой облаков, но и состоянием солнечного диска. При открытом солнечном диске появление облачности приводит к увеличению суммарной радиации вследствие роста рассеянной. В отдельные дни рассеянная радиация может быть соизмерима с прямой. В этих случаях суточный приход суммарной радиации может превосходить радиацию при безоблачном небе.
В годовом ходе суммарной радиации определяющим является астрономический фактор, однако из-за влияния облачности максимальный приход радиации может наблюдаться не в июне, как это характерно для безоблачного неба, а в июле и даже в мае.