Quyoshning nurlanish energiyasi amalda Yer yuzasi va uning atmosferasi uchun yagona issiqlik manbai hisoblanadi. Yulduzlardan va Oydan keladigan nurlanish quyosh nurlanishidan 30?106 marta kam. Yer tubidan yer yuzasiga issiqlik oqimi Quyoshdan olingan issiqlikdan 5000 marta kamroq.

Quyosh radiatsiyasining bir qismi ko'rinadigan yorug'likdir. Shunday qilib, Quyosh nafaqat Yer uchun issiqlik, balki sayyoramizdagi hayot uchun muhim bo'lgan yorug'lik manbai hamdir.

Quyoshning nurlanish energiyasi qisman atmosferaning o'zida issiqlikka aylanadi, lekin asosan er yuzasida, u erda tuproq va suvning yuqori qatlamlarini va ulardan havoni isitish uchun ishlatiladi. Isitilgan yer yuzasi va isitiladigan atmosfera, o'z navbatida, ko'rinmas infraqizil nurlanishni chiqaradi. Dunyo fazosiga radiatsiya berib, yer yuzasi va atmosferasi sovutiladi.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, yer yuzasi va atmosferaning o'rtacha yillik harorati yerning istalgan nuqtasida yildan-yilga kam farq qiladi. Agar biz uzoq ko'p yillik vaqt davomida Yerdagi harorat sharoitlarini ko'rib chiqsak, unda biz Yerning issiqlik muvozanatida ekanligi haqidagi gipotezani qabul qilishimiz mumkin: Quyoshdan issiqlik oqimi uning kosmosga yo'qolishi bilan muvozanatlanadi. Ammo Yer (atmosfera bilan) quyosh radiatsiyasini yutish orqali issiqlikni qabul qilganligi va o'z nurlanishi bilan issiqlikni yo'qotganligi sababli, issiqlik muvozanati gipotezasi bir vaqtning o'zida Yerning radiatsiyaviy muvozanatda ekanligini anglatadi: qisqa to'lqinli radiatsiya oqimi. bu uzoq to'lqinli nurlanishning dunyo fazosiga qaytishi bilan muvozanatlanadi.

to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi

Quyosh diskidan to'g'ridan-to'g'ri er yuzasiga keladigan radiatsiya deyiladi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi. Quyosh radiatsiyasi Quyoshdan barcha yo'nalishlarda tarqaladi. Ammo Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofa shunchalik kattaki, to'g'ridan-to'g'ri nurlanish Yerning istalgan yuzasiga, xuddi cheksizlikdan keladigan parallel nurlar dastasi shaklida tushadi. Hatto butun yer shari Quyoshgacha bo'lgan masofa bilan solishtirganda shunchalik kichikki, unga tushadigan barcha quyosh radiatsiyasini sezilarli xatosiz parallel nurlar nurlari deb hisoblash mumkin.

Berilgan sharoitda maksimal mumkin bo'lgan nurlanish miqdori quyosh nurlariga perpendikulyar joylashgan maydon birligi tomonidan qabul qilinishini tushunish oson. Gorizontal maydon birligiga kamroq nurlanish energiyasi bo'ladi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishini hisoblash uchun asosiy tenglama quyosh nurlarining tushish burchagi, aniqrog'i, quyosh balandligi ( h): S" = S gunoh h; Qayerda S"- gorizontal yuzaga keladigan quyosh radiatsiyasi; S- parallel nurlar bilan to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining gorizontal yuzaga tushishi insolyatsiya deb ataladi.

Atmosferada va yer yuzasida quyosh radiatsiyasining o'zgarishi

Yerga tushgan to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlarining taxminan 30% kosmosga qaytariladi. Qolgan 70% atmosferaga kiradi. Atmosferadan o'tib, quyosh radiatsiyasi atmosfera gazlari va aerozollar tomonidan qisman tarqaladi va diffuz nurlanishning maxsus shakliga o'tadi. Qisman to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari atmosfera gazlari va aralashmalari tomonidan so'riladi va issiqlikka o'tadi, ya'ni. atmosferani isitish uchun ketadi.

Atmosferada tarqalmagan va so'rilmaydigan to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari yer yuzasiga etib boradi. Uning kichik bir qismi undan aks etadi va nurlanishning katta qismi er yuzasi tomonidan so'riladi, buning natijasida yer yuzasi qizib ketadi. Tarqalgan nurlanishning bir qismi ham yer yuzasiga etib boradi, qisman undan aks etadi va qisman u tomonidan so'riladi. Tarqalgan nurlanishning yana bir qismi sayyoralararo fazoga ko'tariladi.

Atmosferada nurlanishning yutilishi va tarqalishi natijasida yer yuzasiga kelgan to'g'ridan-to'g'ri nurlanish atmosfera chegarasiga kelgan nurlanishdan farq qiladi. Quyosh radiatsiyasining oqimi kamayadi va uning spektral tarkibi o'zgaradi, chunki turli to'lqin uzunlikdagi nurlar atmosferada turli yo'llar bilan so'riladi va tarqaladi.

Eng yaxshi holatda, ya'ni. Quyoshning eng yuqori nuqtasida va etarli havo tozaligida Yer yuzasida taxminan 1,05 kVt / m 2 to'g'ridan-to'g'ri radiatsiya oqimini kuzatish mumkin. 4-5 km balandlikdagi tog'larda 1,2 kVt / m 2 va undan ortiq radiatsiya oqimlari kuzatildi. Quyosh ufqqa yaqinlashganda va quyosh nurlari o'tadigan havo qalinligi oshgani sayin, to'g'ridan-to'g'ri nurlanish oqimi tobora kamayib boradi.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining 23% ga yaqini atmosferada so'riladi. Bundan tashqari, bu yutilish selektivdir: turli gazlar spektrning turli qismlarida va turli darajada nurlanishni o'zlashtiradi.

Azot nurlanishni faqat spektrning ultrabinafsha qismida juda qisqa toʻlqin uzunliklarida yutadi. Spektrning ushbu qismida quyosh nurlanishining energiyasi mutlaqo ahamiyatsiz, shuning uchun azotning yutilishi quyosh radiatsiyasi oqimiga deyarli ta'sir qilmaydi. Kislorod quyosh nurlanishini biroz kattaroq, ammo juda oz miqdorda - spektrning ko'rinadigan qismining ikkita tor qismida va uning ultrabinafsha qismida o'zlashtiradi.

Ozon quyosh nurlanishini kuchliroq yutuvchi hisoblanadi. U ultrabinafsha va ko'rinadigan quyosh nurlarini o'zlashtiradi. Uning havodagi tarkibi juda kichik bo'lishiga qaramay, u atmosferaning yuqori qatlamlarida ultrabinafsha nurlanishni shunchalik kuchli yutadiki, 0,29 mikrondan qisqa to'lqinlar Yer yuzasiga yaqin quyosh spektrida umuman kuzatilmaydi. Quyosh nurlarining ozon tomonidan umumiy yutilishi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining 3% ga etadi.

Karbonat angidrid (karbonat angidrid) spektrning infraqizil mintaqasida radiatsiyani kuchli singdiradi, ammo uning atmosferadagi miqdori hali ham kichik, shuning uchun uning to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlarini singdirish darajasi odatda kichikdir. Gazlardan atmosferadagi nurlanishning asosiy yutuvchisi troposferada va ayniqsa uning pastki qismida to'plangan suv bug'idir. Quyosh radiatsiyasining umumiy oqimidan suv bug'i spektrning ko'rinadigan va yaqin infraqizil hududlarida to'lqin uzunligi oraliqlarida radiatsiyani yutadi. Bulutlar va atmosfera aralashmalari ham quyosh radiatsiyasini o'zlashtiradi, ya'ni. atmosferada to'xtatilgan aerozol zarralari. Umuman olganda, suv bug'lari va aerozolni yutish bilan yutilish taxminan 15% ni tashkil qiladi va 5% bulutlar tomonidan so'riladi.

Har bir alohida joyda yutilish vaqt o'tishi bilan o'zgaradi, bu havodagi yutuvchi moddalarning o'zgaruvchan tarkibiga, asosan suv bug'lari, bulutlar va changga, shuningdek, Quyoshning ufqdan balandligiga qarab, ya'ni. nurlar Yerga yo'lda o'tgan havo qatlamining qalinligi bo'yicha.

Atmosfera orqali o'tadigan to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari nafaqat yutilish, balki tarqalish orqali ham zaiflashadi va sezilarli darajada zaiflashadi. Tarqalish yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirining asosiy fizik hodisasidir. Tarqaladigan zarrachalar hajmining tushayotgan nurlanish toʻlqin uzunligiga nisbatiga qarab elektromagnit spektrning barcha toʻlqin uzunliklarida paydo boʻlishi mumkin.Sochilganda elektromagnit toʻlqinning tarqalish yoʻlida boʻlgan zarracha uzluksiz “ajraladi”. tushgan to'lqindan energiya chiqaradi va uni barcha yo'nalishlarda qayta nurlantiradi. Shunday qilib, zarrachani tarqoq energiyaning nuqta manbai deb hisoblash mumkin. tarqalish Tarqalishidan oldin ma'lum bir yo'nalishda parallel nurlar shaklida tarqaladigan to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining bir qismini barcha yo'nalishlarda harakatlanadigan radiatsiyaga aylantirish deyiladi. Tarqalish suyuq va qattiq aralashmalarning eng kichik zarralarini o'z ichiga olgan optik jihatdan bir hil bo'lmagan atmosfera havosida sodir bo'ladi - tomchilar, kristallar, eng kichik aerozollar, ya'ni. sindirish ko'rsatkichi nuqtadan nuqtaga o'zgarib turadigan muhitda. Ammo optik jihatdan bir hil bo'lmagan muhit ham toza havo bo'lib, unda aralashmalar yo'q, chunki unda molekulalarning issiqlik harakati, kondensatsiyalar va siyraklanishlar tufayli doimiy ravishda zichlik tebranishlari sodir bo'ladi. Atmosferadagi molekulalar va aralashmalar bilan uchrashib, quyosh nurlari to'g'ri chiziqli tarqalish yo'nalishini yo'qotadi va tarqaladi. Radiatsiya tarqalayotgan zarrachalarning o'zlari emitentlar kabi tarqaladi.

Tarqalish qonunlariga ko'ra, xususan, Reyl qonuniga ko'ra, sochilgan nurlanishning spektral tarkibi to'g'ri chiziqning spektral tarkibidan farq qiladi. Reyli qonuni shuni ko'rsatadiki, nurlarning tarqalishi to'lqin uzunligining 4-darajasiga teskari proportsionaldir:

S ? = 32? 3 (m-1) / 3n? 4

Qayerda S? - koeffitsient. tarqalish; m- gazdagi sindirish ko'rsatkichi; n birlik hajmdagi molekulalar soni; ? to‘lqin uzunligi hisoblanadi.

Quyosh radiatsiyasining umumiy oqimi energiyasining taxminan 26% atmosferada diffuz nurlanishga aylanadi. Tarqalgan radiatsiyaning 2/3 qismi keyinchalik yer yuzasiga tushadi. Ammo bu allaqachon to'g'ridan-to'g'ri nurlanishdan sezilarli darajada farq qiladigan maxsus nurlanish turi bo'ladi. Birinchidan, tarqoq nurlanish er yuzasiga quyosh diskidan emas, balki butun falakdan keladi. Shuning uchun uning oqimini gorizontal yuzaga o'lchash kerak. Bundan tashqari, Vt / m2 (yoki kVt / m2) da o'lchanadi.

Ikkinchidan, tarqoq nurlanish to'g'ridan-to'g'ri nurlanishdan spektral tarkibda farq qiladi, chunki turli to'lqin uzunlikdagi nurlar turli darajada tarqaladi. Tarqalgan nurlanish spektrida to'g'ridan-to'g'ri nurlanish spektriga nisbatan turli to'lqin uzunliklari energiyasining nisbati qisqaroq to'lqinli nurlar foydasiga o'zgaradi. Tarqaladigan zarrachalarning o'lchamlari qanchalik kichik bo'lsa, qisqa to'lqinli nurlar uzoq to'lqinlilarga nisbatan kuchliroq tarqaladi.

Radiatsiyaning tarqalish hodisalari

Osmonning moviy rangi, shom va shafaq, shuningdek, ko'rish kabi hodisalar radiatsiya tarqalishi bilan bog'liq. Osmonning ko'k rangi havoning rangi bo'lib, unda quyosh nurlarining tarqalishi tufayli. Havo yupqa qatlamda shaffof, chunki suv yupqa qatlamda shaffof bo'ladi. Ammo atmosferaning kuchli qalinligida havo ko'k rangga ega, xuddi nisbatan kichik qalinlikdagi (bir necha metr) suv yashil rangga ega. Xo'sh, yorug'likning molekulyar tarqalishi qanday sodir bo'ladi? 4, keyin osmon tomonidan yuborilgan tarqalgan yorug'lik spektrida energiya maksimal ko'k rangga o'tadi. Balandligi bilan, havo zichligi pasayganda, ya'ni. tarqaladigan zarralar soni, osmonning rangi quyuqroq bo'lib, quyuq ko'k rangga, stratosferada esa qora-binafsha rangga aylanadi. Havoda havo molekulalariga qaraganda kattaroq iflosliklar qancha ko'p bo'lsa, quyosh nurlari spektridagi uzun to'lqinli nurlarning ulushi shunchalik ko'p bo'ladi va osmonning rangi oqaradi. Tuman, bulutlar va aerozollar zarralarining diametri 1-2 mikrondan oshganda, barcha to'lqin uzunlikdagi nurlar endi tarqalmaydi, balki teng ravishda tarqaladi; shuning uchun tuman va changli tumandagi uzoq ob'ektlar endi ko'k rang bilan emas, balki oq yoki kulrang parda bilan bulutlanadi. Shuning uchun quyosh (ya'ni oq) nuri tushadigan bulutlar oq bo'lib ko'rinadi.

Atmosferada quyosh radiatsiyasining tarqalishi katta amaliy ahamiyatga ega, chunki u kunduzi tarqoq yorug'likni hosil qiladi. Yerda atmosfera bo'lmaganida, u to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuri yoki er yuzasi va undagi narsalar tomonidan aks ettirilgan quyosh nuri tushgan joyda yorug' bo'lar edi. Tarqalgan yorug'lik natijasida kun davomida butun atmosfera yorug'lik manbai bo'lib xizmat qiladi: kunduzi quyosh nurlari to'g'ridan-to'g'ri tushmaydigan, hatto quyosh bulutlar tomonidan yashirilgan bo'lsa ham yorug'likdir.

Kechqurun quyosh botgandan keyin qorong'ulik darhol kelmaydi. Osmon, ayniqsa ufqning Quyosh botgan qismida yorqin bo'lib qoladi va yer yuzasiga asta-sekin kamayib borayotgan tarqoq nurlanishni yuboradi. Xuddi shunday, ertalab, hatto quyosh chiqishidan oldin, osmon eng ko'p quyosh chiqishi yo'nalishi bo'yicha yorishadi va erga tarqalgan yorug'lik yuboradi. To'liq bo'lmagan zulmatning bu hodisasi alacakaranlık deb ataladi - kechqurun va ertalab. Buning sababi ufq ostidagi Quyosh tomonidan atmosferaning baland qatlamlarining yoritilishi va ular tomonidan quyosh nurlarining tarqalishidir.

Astronomik alacakaranlık deb atalmish kechki payt Quyosh ufqdan 18 daraja past bo'lguncha davom etadi; Bu vaqtda u shunchalik qorong'iki, eng zaif yulduzlar ko'rinadi. Astronomik ertalabki alacakaranlık quyosh ufq ostidagi bir xil pozitsiyaga ega bo'lganda boshlanadi. Kechki astronomik alacakaranlığın birinchi qismi yoki quyosh kamida 8 ° ufq ostida bo'lgan tongning oxirgi qismi fuqarolik alacakaranlığı deb ataladi. Astronomik alacakaranlık davomiyligi kenglik va yilning vaqtiga qarab o'zgaradi. O'rta kengliklarda u 1,5 dan 2 soatgacha, tropiklarda u kamroq, ekvatorda bir soatdan bir oz ko'proq.

Yozda yuqori kengliklarda quyosh umuman ufqdan pastga tushmasligi yoki juda sayoz bo'lishi mumkin. Agar quyosh ufqdan 18 o dan kamroq pastga tushsa, u holda to'liq qorong'ilik umuman bo'lmaydi va kechqurun alacakaranlık ertalab bilan birlashadi. Bu hodisa oq kechalar deb ataladi.

Alacakaranlık quyosh yo'nalishi bo'yicha osmon rangidagi go'zal, ba'zan juda ajoyib o'zgarishlar bilan birga keladi. Bu o'zgarishlar quyosh botishidan oldin boshlanadi va quyosh chiqqandan keyin davom etadi. Ular juda muntazam xarakterga ega va shafaq deb ataladi. Tongning xarakterli ranglari binafsha va sariqdir. Ammo shafaq rang soyalarining intensivligi va xilma-xilligi havodagi aerozol aralashmalarining tarkibiga qarab juda katta farq qiladi. Qorong'ida yorug'lik bulutlarining ohanglari ham xilma-xildir.

Osmonning quyoshga qarama-qarshi qismida tongga qarshi, shuningdek, rang ohanglarining o'zgarishi, binafsha va binafsha-binafsha ranglarning ustunligi mavjud. Quyosh botgandan so'ng, osmonning bu qismida Yerning soyasi paydo bo'ladi: balandlikda va yon tomonlarda o'sib borayotgan kulrang-ko'k segment. Shafaq hodisalari atmosfera aerozollarining eng kichik zarralari tomonidan yorug'likning tarqalishi va yorug'likning kattaroq zarrachalar tomonidan tarqalishi bilan izohlanadi.

Uzoq ob'ektlar yaqin ob'ektlardan ko'ra yomonroq ko'rinadi va nafaqat ularning ko'rinadigan o'lchamlari kichrayganligi sababli. Kuzatuvchidan u yoki bu masofada joylashgan juda katta ob'ektlar ham ular ko'rinadigan atmosferaning loyqaligi tufayli yomon farqlanadi. Bu loyqalik atmosferada yorug'likning tarqalishi bilan bog'liq. Havodagi aerozol aralashmalarining ko'payishi bilan u ko'payishi aniq.

Ko'pgina amaliy maqsadlar uchun havo pardasi orqasidagi ob'ektlarning konturlari qanday masofada ajralib turishini bilish juda muhimdir. Atmosferada ob'ektlarning konturlari farqlanishni to'xtatadigan masofa ko'rish diapazoni yoki oddiygina ko'rinish deb ataladi. Ko'rish diapazoni ko'pincha ma'lum, oldindan tanlangan ob'ektlarga (osmonga qarshi qorong'i) ko'z bilan aniqlanadi, ularning masofasi ma'lum. Ko'rinishni aniqlash uchun bir qator fotometrik asboblar ham mavjud.

Juda toza havoda, masalan, Arktikadan kelib chiqqan holda, ko'rish diapazoni yuzlab kilometrlarga yetishi mumkin, chunki bunday havodagi ob'ektlardan yorug'likning susayishi asosan havo molekulalarida tarqalishi tufayli sodir bo'ladi. Ko'p chang yoki kondensatsiya mahsulotlarini o'z ichiga olgan havoda ko'rish diapazoni bir necha kilometr yoki hatto metrgacha kamayishi mumkin. Shunday qilib, engil tumanda ko'rish diapazoni 500-1000 m ni tashkil qiladi va kuchli tuman yoki kuchli qumli burmalarda u o'nlab yoki hatto bir necha metrgacha kamayishi mumkin.

Jami radiatsiya, aks ettirilgan quyosh radiatsiyasi, yutilgan nurlanish, PAR, Yer albedosi

Yer yuzasiga keladigan barcha quyosh nurlari - to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq - umumiy radiatsiya deyiladi. Shunday qilib, umumiy radiatsiya

Q = S* gunoh h + D,

Qayerda S- to'g'ridan-to'g'ri nurlanish orqali energiya yoritilishi;

D- tarqoq nurlanish orqali energiya yoritilishi;

h- quyosh balandligi.

Bulutsiz osmon bilan umumiy radiatsiya kunlik o'zgarishlarga ega bo'lib, maksimal tushlik atrofida va yillik o'zgarishlar yozda maksimal bo'ladi. Quyosh diskini qoplamaydigan qisman bulutlilik bulutsiz osmonga nisbatan umumiy radiatsiyani oshiradi; to'liq bulutlilik, aksincha, uni kamaytiradi. O'rtacha, bulutlilik umumiy radiatsiyani kamaytiradi. Shuning uchun yozda peshindan oldingi soatlarda umumiy radiatsiya tushishi tushdan keyin o'rtacha ko'proq bo'ladi. Xuddi shu sababga ko'ra, yilning birinchi yarmida ikkinchisiga qaraganda kattaroqdir.

S.P. Xromov va A.M. Petrosyantlar yoz oylarida Moskva yaqinidagi bulutsiz osmon bilan umumiy radiatsiyaning peshin oralig'idagi qiymatlarini beradi: o'rtacha 0,78 kVt / m 2, quyosh va bulutlar bilan - 0,80, doimiy bulutlar bilan - 0,26 kVt / m 2.

Yer yuzasiga tushganda, umumiy radiatsiya asosan tuproqning yuqori yupqa qatlamida yoki qalinroq suv qatlamida so'riladi va issiqlikka aylanadi va qisman aks etadi. Quyosh nurlanishining yer yuzasida aks etish miqdori bu sirtning tabiatiga bog'liq. Qaytgan nurlanish miqdorining ma'lum bir sirtga tushgan nurlanishning umumiy miqdoriga nisbati sirt albedosi deb ataladi. Bu nisbat foiz sifatida ifodalanadi.

Shunday qilib, umumiy nurlanish oqimidan ( S gunoh h + D) uning bir qismi yer yuzasidan aks etadi ( S gunoh h + D)Qayerda A sirt albedosidir. Umumiy nurlanishning qolgan qismi ( S gunoh h + D) (1 – A) yer yuzasi tomonidan so'riladi va tuproq va suvning yuqori qatlamlarini isitish uchun ketadi. Bu qism so'rilgan nurlanish deb ataladi.

Tuproq yuzasining albedosi 10-30% oralig'ida o'zgarib turadi; ho'l chernozemda u 5% gacha kamayadi va quruq engil qumda 40% gacha ko'tarilishi mumkin. Tuproq namligi oshishi bilan albedo kamayadi. O'simlik qoplamining albedosi - o'rmonlar, o'tloqlar, dalalar - 10–25% ni tashkil qiladi. Yangi tushgan qor yuzasining albedosi 80-90% ni, uzoq davom etgan qorniki esa taxminan 50% va undan pastroqdir. To'g'ridan-to'g'ri nurlanish uchun silliq suv sathining albedosi bir necha foizdan (Quyosh baland bo'lsa) 70% gacha (past bo'lsa); hayajonga ham bog'liq. Tarqalgan nurlanish uchun suv sathining albedosi 5-10% ni tashkil qiladi. Jahon okeani yuzasining albedosi o'rtacha 5-20% ni tashkil qiladi. Bulutlarning ustki yuzasining albedosi bulut qoplamining turi va qalinligiga qarab bir necha foizdan 70–80% gacha, oʻrtacha 50–60% gacha oʻzgarib turadi (S.P.Xromov, M.A.Petrosyants, 2004).

Yuqoridagi raqamlar quyosh nurlanishining nafaqat ko'rinadigan, balki uning butun spektrida aks etishini anglatadi. Fotometrik vositalar albedoni faqat ko'rinadigan nurlanish uchun o'lchaydi, bu, albatta, butun radiatsiya oqimi uchun albedodan biroz farq qilishi mumkin.

Yer yuzasi va bulutlarning yuqori yuzasi tomonidan aks ettirilgan nurlanishning asosiy qismi atmosferadan tashqariga chiqib, dunyo fazosiga o'tadi. Tarqalgan nurlanishning bir qismi (taxminan uchdan bir qismi) ham dunyo fazosiga boradi.

Kosmosni tark etuvchi aks ettirilgan va sochilgan quyosh nurlanishining atmosferaga kiradigan quyosh nurlarining umumiy miqdoriga nisbati Yerning sayyora albedosi yoki oddiygina deyiladi. Yer albedosi.

Umuman olganda, Yerning sayyora albedosi 31% deb baholanadi. Yer sayyorasi albedosining asosiy qismi quyosh nurlanishining bulutlar tomonidan aks etishidir.

To'g'ridan-to'g'ri va aks ettirilgan nurlanishning bir qismi o'simlik fotosintezi jarayonida ishtirok etadi, shuning uchun u deyiladi fotosintetik faol nurlanish (UZOQ). FAR - fotosintez va o'simliklarning ishlab chiqarish jarayoniga nisbatan eng faol bo'lgan qisqa to'lqinli nurlanishning (380 dan 710 nm gacha) qismi to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq nurlanish bilan ifodalanadi.

O'simliklar to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlarini iste'mol qilishga qodir va to'lqin uzunligi 380 dan 710 nm gacha bo'lgan osmon va quruqlik jismlaridan aks etadi. Fotosintetik faol nurlanish oqimi quyosh oqimining taxminan yarmini tashkil qiladi, ya'ni. umumiy radiatsiyaning yarmi va amalda ob-havo sharoiti va joylashuvidan qat'i nazar. Garchi Evropa sharoitlari uchun 0,5 qiymati odatiy bo'lsa-da, Isroil sharoitlari uchun u biroz yuqoriroq (taxminan 0,52). Biroq, o'simliklar PARni butun umri davomida va turli sharoitlarda bir xil tarzda ishlatishini aytish mumkin emas. PAR foydalanish samaradorligi har xil, shuning uchun "PAR foydalanish koeffitsienti" ko'rsatkichlari taklif qilindi, ular PAR foydalanish samaradorligini va "Fitosenozlar samaradorligini" aks ettiradi. Fitotsenozlarning samaradorligi o'simlik qoplamining fotosintez faolligini tavsiflaydi. Ushbu parametr o'rmon fitotsenozlarini baholash uchun o'rmonchilar orasida eng keng tarqalgan dasturni topdi.

Shuni ta'kidlash kerakki, o'simliklarning o'zlari o'simlik qoplamida PAR hosil qila oladi. Bunga barglarning quyosh nurlari tomon joylashishi, barglarning aylanishi, turli o'lchamdagi va burchaklardagi barglarning turli darajadagi fitotsenozlarda tarqalishi tufayli erishiladi, ya'ni. kanopi arxitekturasi orqali. O'simlik qoplamida quyosh nurlari qayta-qayta sinadi, barg yuzasidan aks etadi va shu bilan o'zining ichki nurlanish rejimini hosil qiladi.

O'simlik qoplami ichida tarqalgan nurlanish o'simlik qoplami yuzasiga kiradigan to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq nurlanish bilan bir xil fotosintetik qiymatga ega.

Yer yuzasining radiatsiya

Tuproq va suvning yuqori qatlamlari, qor qoplami va o'simliklarning o'zi uzoq to'lqinli nurlanishni chiqaradi; bu yer radiatsiyasi ko'proq er yuzasining ichki nurlanishi deb ataladi.

O'z-o'zidan nurlanishni er yuzasining mutlaq haroratini bilish orqali hisoblash mumkin. Stefan-Boltzman qonuniga ko'ra, Yerning to'liq qora tanli emasligini hisobga olgan holda va shuning uchun koeffitsientni kiritish kerakmi? (odatda 0,95 ga teng), er radiatsiyasi E formula bilan aniqlanadi

E s = ?? T 4 ,

Qayerda? Stefan-Boltzman doimiysi, T harorat, K.

288 K da, E s \u003d 3,73 10 2 Vt / m 2. Er yuzasidan radiatsiyaning bunday katta qaytishi uning tez sovishiga olib keladi, agar bunga teskari jarayon - quyosh va atmosfera radiatsiyasini er yuzasi tomonidan singdirilishining oldi olinmasa. Yer yuzasining mutlaq harorati 190 dan 350 K gacha. Bunday haroratlarda chiqarilgan nurlanish amalda 4–120 mkm oraligʻida toʻlqin uzunliklariga ega boʻlib, uning maksimal energiyasi 10–15 mkmni tashkil qiladi. Shuning uchun, bu nurlanishning barchasi infraqizil, ko'z tomonidan sezilmaydi.

Qarama-qarshi nurlanish yoki qarshi nurlanish

Atmosfera qiziydi va quyosh nurlanishini (nisbatan kichik bo'lsa-da, uning umumiy miqdorining taxminan 15% Yerga tushadi) va er yuzasining o'z nurlanishini o'zlashtiradi. Bundan tashqari, u issiqlikni er yuzasidan o'tkazuvchanlik yo'li bilan, shuningdek, er yuzasidan bug'langan suv bug'ining kondensatsiyasi orqali oladi. Issiq atmosfera o'z-o'zidan tarqaladi. Yer yuzasi kabi, u taxminan bir xil to'lqin uzunligi diapazonida ko'rinmas infraqizil nurlanishni chiqaradi.

Atmosfera radiatsiyasining katta qismi (70%) er yuzasiga tushadi, qolgan qismi dunyo fazosiga tushadi. Atmosfera radiatsiyasining yer yuzasiga etib borishi kontrradiatsiya deyiladi. E a, chunki u yer yuzasining o'z nurlanishiga yo'naltirilgan. Yer yuzasi qarshi nurlanishni deyarli to'liq o'zlashtiradi (95-99%). Shunday qilib, qarshi nurlanish so'rilgan quyosh nurlanishidan tashqari, er yuzasi uchun muhim issiqlik manbai hisoblanadi. Qarama-qarshi nurlanish bulutlilikning oshishi bilan ortadi, chunki bulutlarning o'zi kuchli nurlanadi.

Atmosferadagi quruqlikdagi nurlanishni yutuvchi va nurlanishni qaytaruvchi asosiy modda suv bug‘idir. U spektrning katta hududida infraqizil nurlanishni yutadi - 4,5 dan 80 mikrongacha, 8,5 dan 12 mikrongacha bo'lgan oraliq bundan mustasno.

Uglerod oksidi (karbonat angidrid) infraqizil nurlanishni kuchli yutadi, lekin faqat spektrning tor hududida; ozon zaifroq, shuningdek, spektrning tor hududida. To'g'ri, karbonat angidrid va ozonning so'rilishi yerdagi nurlanish spektridagi energiyasi maksimal (7-15 mkm) ga yaqin bo'lgan to'lqinlarga to'g'ri keladi.

Qarama-qarshi radiatsiya har doim yerdagidan bir oz kamroq. Shuning uchun yer yuzasi o'zining va qarshi nurlanish o'rtasidagi ijobiy farq tufayli issiqlikni yo'qotadi. Yer yuzasining o'z-o'zidan nurlanishi va atmosferaning qarshi nurlanishi o'rtasidagi farq samarali nurlanish deb ataladi. E e:

E e = E s- E a.

Samarali radiatsiya - tunda er yuzasidan nurlanish energiyasining, demak, issiqlikning aniq yo'qolishi. O'z-o'zidan nurlanishni Stefan-Boltzman qonuni bo'yicha, yer yuzasining haroratini bilgan holda aniqlash mumkin va qarshi nurlanishni yuqoridagi formuladan foydalanib hisoblash mumkin.

Tiniq kechalarda samarali radiatsiya mo''tadil kengliklardagi pasttekislik stantsiyalarida taxminan 0,07-0,10 kVt / m 2 ni tashkil qiladi va yuqori balandlikdagi stantsiyalarda 0,14 kVt / m 2 gacha (qarshi nurlanish kamroq bo'ladi). Qarama-qarshi nurlanishni oshiradigan bulutlilikning oshishi bilan samarali nurlanish kamayadi. Bulutli ob-havoda u aniq ob-havoga qaraganda ancha kamroq; binobarin, er yuzasining tungi sovishi ham kamroq bo'ladi.

Samarali nurlanish, albatta, kunduzgi soatlarda ham mavjud. Ammo kun davomida u so'rilgan quyosh radiatsiyasi bilan bloklanadi yoki qisman qoplanadi. Shuning uchun er yuzasi kunduzi kechaga qaraganda issiqroq, lekin kunduzi samarali nurlanish ko'proq.

O'rtacha kengliklarda er yuzasi samarali nurlanish orqali so'rilgan nurlanishdan oladigan issiqlik miqdorining yarmini yo'qotadi.

Atmosfera er radiatsiyasini yutib, er yuzasiga qarshi nurlanishni jo'natib, shu bilan tunda sovishini kamaytiradi. Kun davomida u er yuzasining quyosh nurlanishi ta'sirida qizib ketishining oldini olishga unchalik yordam bermaydi. Atmosferaning er yuzasining termal rejimiga ta'siri issiqxona oynalarining tashqi o'xshashligi tufayli issiqxona effekti yoki issiqxona effekti deb ataladi.

Yer yuzasining radiatsiya balansi

Yutilgan nurlanish va samarali nurlanish o'rtasidagi farq er yuzasining radiatsiya balansi deb ataladi:

IN=(S gunoh h + D)(1 – A) – E e.

Kechasi, umumiy nurlanish bo'lmaganda, salbiy radiatsiya balansi samarali nurlanishga teng.

Radiatsiya balansi 10-15 ° balandlikda quyosh chiqqandan keyin tungi salbiy qiymatlardan kunduzgi ijobiy qiymatlarga o'zgaradi. Ijobiy qiymatdan salbiy qiymatlarga qadar, u ufqdan bir xil balandlikda quyosh botishidan oldin o'tadi. Qor qoplami mavjud bo'lganda, radiatsiya balansi faqat quyoshdan taxminan 20-25 o balandlikda ijobiy qiymatlarga o'zgaradi, chunki katta qor albedosi bilan u tomonidan umumiy radiatsiyaning yutilishi kichikdir. Kun davomida radiatsiya balansi quyosh balandligi oshishi bilan ortadi va uning pasayishi bilan kamayadi.

Moskvada yozda musaffo osmon bilan radiatsiya balansining o'rtacha tushlik qiymatlari, S.P. Xromov va M.A. Petrosyants (2004) taxminan 0,51 kVt / m 2, qishda faqat 0,03 kVt / m 2, yozda o'rtacha bulutlilik sharoitida taxminan 0,3 kVt / m 2, qishda esa ular nolga yaqin.

1-rasm - Quyosh tuzli hovuzining issiq sho'r suviga boradigan yo'lda quyosh nurlanishi (energiyasi) intensivligidagi o'zgarishlarning gistogrammasi.

Quyosh nurlanishining har xil turlaridan faol foydalanish samaradorligini baholash uchun tabiiy, texnogen va ekspluatatsion omillardan qaysi biri ijobiy va qaysi biri salbiy ta'sir ko'rsatishini aniqlaymiz (oqimning ko'payishi) hovuzga va quyosh nurlari kontsentratsiyasiga. uning issiq sho'r suv bilan to'planishi.

Yer va atmosfera Quyoshdan yiliga 1,3∙1024 kal issiqlik oladi. U zo'ravonlik bilan o'lchanadi, ya'ni. Quyoshdan quyosh nurlariga perpendikulyar bo'lgan sirt maydoniga vaqt birligida keladigan nurlanish energiyasi (kaloriyalarda) miqdori.

Quyoshning nurlanish energiyasi Yerga to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq nurlanish shaklida etib boradi, ya'ni. jami. U yer yuzasi tomonidan so'riladi va to'liq issiqlikka aylantirilmaydi, uning bir qismi aks ettirilgan nurlanish shaklida yo'qoladi.

To'g'ridan-to'g'ri va tarqoq (jami), aks ettirilgan va yutilgan nurlanishlar spektrning qisqa to'lqinli qismiga tegishli. Qisqa to'lqinli nurlanish bilan bir qatorda atmosferadan uzoq to'lqinli nurlanish (qarshi nurlanish) yer yuzasiga kiradi, o'z navbatida, yer yuzasi uzun to'lqinli nurlanishni (o'z-o'zini nurlanish) chiqaradi.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi quyosh tuzli hovuzining suv yuzasini energiya bilan ta'minlashning asosiy tabiiy omilini anglatadi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh diskidan chiqadigan parallel nurlar dastasi shaklida faol sirtga keladigan quyosh radiatsiyasi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi deb ataladi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari spektrning qisqa to'lqinli qismiga tegishli (to'lqin uzunligi 0,17 dan 4 mikrongacha, aslida to'lqin uzunligi 0,29 mikron bo'lgan nurlar er yuzasiga etib boradi)

Quyosh spektrini uchta asosiy mintaqaga bo'lish mumkin:

Ultraviyole nurlanish (- ko'rinadigan nurlanish (0,4 mkm) - infraqizil nurlanish (> 0,7 mkm) - 46% intensivlik. , shuning uchun quyosh energiyasining bu diapazonining faqat kichik bir qismi Yer yuzasiga etib boradi.

Uzoq infraqizil (>12 mkm) quyosh nurlari Yerga zo'rg'a etib boradi.

Yerda quyosh energiyasidan foydalanish nuqtai nazaridan, faqat 0,29 - 2,5 mkm to'lqin uzunligi diapazonidagi radiatsiyani hisobga olish kerak / Atmosferadan tashqarida quyosh energiyasining katta qismi 0,2 - 4 mkm to'lqin uzunligi oralig'iga to'g'ri keladi, va Yer yuzasida - 0,29 - 2,5 mkm oralig'ida.

Keling, umuman olganda, Quyosh Yerga beradigan energiya oqimlari qanday qayta taqsimlanishini ko'rib chiqaylik. Keling, Yerga tushayotgan quyosh energiyasining 100 ta ixtiyoriy birligini (1,36 kVt/m2) olaylik va ularning atmosferadagi yo‘llarini kuzatamiz. Bir foiz (13,6 Vt / m2), quyosh spektrining qisqa ultrabinafshasi, ekzosfera va termosferadagi molekulalar tomonidan so'riladi va ularni isitadi. Yaqin ultrabinafsha nurlarining yana uch foizi (40,8 Vt/m2) stratosfera ozon tomonidan so'riladi. Quyosh spektrining infraqizil dumi (4% yoki 54,4 Vt / m2) troposferaning yuqori qatlamlarida suv bug'ini o'z ichiga oladi (yuqorida deyarli suv bug'i yo'q).

Quyosh energiyasining qolgan 92 qismi (1,25 kVt/m2) atmosferaning 0,29 mkm/m2 boʻlgan “shaffoflik oynasi”ga toʻgʻri keladi, qolgan qismi esa Yer yuzasi va kosmos oʻrtasida taqsimlanadi. Kosmosga sirtga tushganidan ko'ra ko'proq ketadi, 30 ta (408 Vt/m2) yuqoriga, 8 ta (108,8 Vt/m2) pastga tushadi.

Bu quyosh energiyasining Yer atmosferasida qayta taqsimlanishining umumiy, o'rtacha, rasmi edi. Biroq, bu insonning yashash va ish joyining ma'lum bir hududidagi ehtiyojlarini qondirish uchun quyosh energiyasidan foydalanishning alohida muammolarini hal qilishga imkon bermaydi va shuning uchun ham.

Yer atmosferasi qiyshiq quyosh nurlarini yaxshiroq aks ettiradi, shuning uchun ekvator va o'rta kengliklarda soatlik insolyatsiya yuqori kengliklarga qaraganda ancha katta.

Quyoshning balandligi (ufqdan balandliklar) 90, 30, 20 va 12 ⁰ (atmosferaning havo (optik) massasi (m) 1, 2, 3 va 5 ga to'g'ri keladi) bulutsiz atmosferaga to'g'ri keladi. taxminan 900, 750, 600 va 400 Vt / m2 intensivlikka (42 ⁰ - m = 1,5 va 15 ⁰ - m = 4). Haqiqatda, tushayotgan nurlanishning umumiy energiyasi ko'rsatilgan qiymatlardan oshadi, chunki u nafaqat to'g'ridan-to'g'ri komponentni, balki 1, 2, 3 havo massalarida tarqalgan gorizontal yuzada radiatsiya intensivligining tarqoq komponentining qiymatini ham o'z ichiga oladi. va 5 bu sharoitda mos ravishda 110, 90, 70 va 50 Vt/m2 ga teng (vertikal tekislik uchun 0,3 - 0,7 koeffitsient bilan, chunki osmonning faqat yarmi ko'rinadi). Bundan tashqari, osmonning Quyoshga yaqin hududlarida ≈ 5⁰ radiusda "quyosh aylanasi" mavjud.

Quyosh radiatsiyasining kunlik miqdori ekvatorda emas, balki 40 ⁰ ga yaqin. Shunga o'xshash fakt, shuningdek, er o'qining orbita tekisligiga moyilligining natijasidir. Yozgi kun toʻxtashida tropiklarda Quyosh deyarli kun boʻyi tepada boʻladi, kunduzgi soat esa tengkunlik kunidagi ekvatorga qaraganda 13,5 soat koʻproq. Kenglikning oshishi bilan kunning uzunligi oshadi va quyosh radiatsiyasining intensivligi pasaysa ham, kunduzgi insolyatsiyaning maksimal qiymati taxminan 40 ⁰ kenglikda sodir bo'ladi va Arktika doirasiga qadar deyarli doimiy (bulutsiz osmon sharoitida) qoladi.

Dunyoning ko'plab mamlakatlariga xos bo'lgan sanoat chiqindilari bilan atmosferaning bulutliligi va ifloslanishini hisobga olgan holda, jadvalda keltirilgan qiymatlar kamida ikki baravar kamayishi kerak. Masalan, Angliya uchun XX asrning 70-yillarida atrof-muhitni muhofaza qilish uchun kurash boshlanishidan oldin quyosh nurlanishining yillik miqdori 1700 kVt / m2 o'rniga atigi 900 kVt / m2 ni tashkil etdi.

Baykal ko'lidagi atmosferaning shaffofligi haqidagi birinchi ma'lumotlarni V.V. Bufalom, 1964 yil U Baykal ustidagi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining qiymatlari Irkutskga qaraganda o'rtacha 13 foizga yuqori ekanligini ko'rsatdi. Yozda Shimoliy Baykalda atmosferaning o'rtacha spektral shaffoflik koeffitsienti qizil, yashil va ko'k filtrlar uchun mos ravishda 0,949, 0,906, 0,883 ni tashkil qiladi. Yozda atmosfera qishga qaraganda optik jihatdan ancha beqaror bo'lib, bu beqarorlik peshindan oldingi soatdan kunduzgacha sezilarli darajada o'zgarib turadi. Suv bug'lari va aerozollar ta'sirida zaiflashuvning yillik kursiga qarab, ularning quyosh radiatsiyasining umumiy susayishiga hissasi ham o'zgaradi. Yilning sovuq qismida aerozollar, issiq fasllarida esa suv bug'lari asosiy rol o'ynaydi. Baykal havzasi va Baykal ko'li atmosferaning nisbatan yuqori integral shaffofligi bilan ajralib turadi. Optik massa m = 2 bo'lsa, shaffoflik koeffitsientining o'rtacha qiymatlari 0,73 (yozda) dan 0,83 (qishda) gacha. Aerozollar to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari oqimini suv havzasiga sezilarli darajada kamaytiradi va ular asosan hovuzning yangi qatlamidan erkin o'tadigan to'lqin uzunligi bilan ko'rinadigan spektrning nurlanishini o'zlashtiradi va bu quyoshning to'planishi uchun katta ahamiyatga ega. Hovuz tomonidan energiya. (1 sm qalinlikdagi suv qatlami to'lqin uzunligi 1 mikrondan ortiq bo'lgan infraqizil nurlanish uchun amalda noaniq). Shuning uchun issiqlikdan himoya qiluvchi filtr sifatida bir necha santimetr qalinlikdagi suv ishlatiladi. Shisha uchun uzun to'lqinli infraqizil uzatish chegarasi 2,7 mikron.

Cho'l bo'ylab erkin tashiladigan ko'p miqdordagi chang zarralari ham atmosferaning shaffofligini pasaytiradi.

Elektromagnit nurlanish barcha isitiladigan jismlar tomonidan chiqariladi va tana qanchalik sovuq bo'lsa, nurlanishning intensivligi shunchalik past bo'ladi va uning spektrining maksimal qismi uzoq to'lqinli hududga siljiydi. Juda oddiy munosabat mavjud [ = 0,2898 sm∙deg. (Ven qonuni)], uning yordamida haroratli jismning maksimal nurlanishi (⁰K) qaerda joylashganligini aniqlash oson. Masalan, 37 + 273 = 310 ⁰K haroratli inson tanasi maksimal qiymati = 9,3 mkm bo'lgan infraqizil nurlarini chiqaradi. Va, masalan, 90 ⁰S haroratli quyosh quritgichining devorlari maksimal qiymati = 8 mikronga yaqin infraqizil nurlarni chiqaradi. Ko'zga ko'rinadigan quyosh nurlari (0,4 mikron) O'z vaqtida uglerod filamentli elektr cho'g'lanma lampadan volfram filamentli zamonaviy chiroqqa o'tish katta muvaffaqiyat edi.Gap shundaki, uglerod filamentini 2100 haroratgacha etkazish mumkin. ⁰K, va volfram filamenti - 2500 ⁰K gacha "Nima uchun bu 400 ⁰K juda muhim? Hammasi shundaki, cho'g'lanma chiroqning maqsadi isitish emas, balki yorug'lik berishdir. Shuning uchun bunday natijaga erishish kerak. Egri chiziqning maksimal qiymati ko'rinadigan o'rganishga to'g'ri kelishini aniqlang.Ideal holda, Quyosh sirtining haroratiga bardosh beradigan ipga ega bo'lish kerak, lekin hatto 2100 dan 2500 ⁰K ga o'tish ham ko'rinadigan nurlanishga bog'liq bo'lgan energiya ulushini oshiradi, 0,5 dan 1,6% gacha.

Har bir inson 60 - 70 ⁰S gacha qizdirilgan tanadan chiqadigan infraqizil nurlarni kaftini pastdan olib (termal konvektsiyani bartaraf etish uchun) his qilishi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining hovuz akvatoriyasiga kelishi uning gorizontal nurlanish yuzasiga tushishiga to'g'ri keladi. Shu bilan birga, yuqorida ma'lum bir vaqtning o'zida ham mavsumiy, ham kundalik kelishining miqdoriy xususiyatlarining noaniqligi ko'rsatilgan. Faqat Quyoshning balandligi (atmosferaning optik massasi) doimiy xarakterlidir.

Quyosh radiatsiyasining er yuzasi va hovuzda to'planishi sezilarli darajada farq qiladi.

Yerning tabiiy sirtlari turli xil aks ettiruvchi (yutuvchi) qobiliyatlarga ega. Shunday qilib, qorong'u yuzalar (chernozem, torf botqoqlari) taxminan 10% past albedo qiymatiga ega. (Siraning albedosi - bu sirt tomonidan atrofdagi bo'shliqqa aks ettirilgan nurlanish oqimining unga tushgan oqimga nisbati).

Yengil yuzalar (oq qum) katta albedoga ega, 35 - 40%. O'tli yuzalarning albedosi 15 dan 25% gacha. Yozda bargli o'rmonning toj albedosi 14-17%, ignabargli o'rmonniki esa 12-15% ni tashkil qiladi. Quyosh balandligi ortishi bilan sirt albedosi kamayadi.

Suv sathlarining albedosi Quyoshning balandligi va hayajon darajasiga qarab 3 - 45% oralig'ida bo'ladi.

Sokin suv yuzasi bilan albedo faqat Quyoshning balandligiga bog'liq (2-rasm).

2-rasm - Sokin suv yuzasi uchun quyosh nurlanishining aks ettirish koeffitsientining Quyosh balandligiga bog'liqligi.

Quyosh radiatsiyasining kirib kelishi va uning suv qatlamidan o'tishi o'ziga xos xususiyatlarga ega.

Umuman olganda, quyosh nurlanishining ko'rinadigan mintaqasidagi suvning (uning eritmalarining) optik xususiyatlari 3-rasmda ko'rsatilgan.

3-rasm - Quyosh nurlanishining ko'rinadigan hududida suvning (uning eritmalarining) optik xususiyatlari

Ikki muhit, havo - suvning tekis chegarasida yorug'likning aks etishi va sinishi hodisalari kuzatiladi.

Yorug'lik aks ettirilganda, nurning tushish nuqtasida tiklangan tushuvchi nur, aks ettirilgan nur va aks ettiruvchi sirtga perpendikulyar bir xil tekislikda yotadi va aks ettirish burchagi tushish burchagiga teng bo'ladi. Sinishi holatida tushayotgan nur, nurning tushish nuqtasida tiklangan perpendikulyar ikki muhit orasidagi interfeysga va singan nur bir tekislikda yotadi. Tushish burchagi va sinish burchagi (4-rasm) o'zaro bog'liq /, bu erda ikkinchi muhitning mutlaq sinishi ko'rsatkichi, - birinchi. Havo uchun formula shaklni oladi

4-rasm - Havodan suvga o'tishda nurlarning sinishi

Nurlar havodan suvga o'tganda, ular "tushish perpendikulyariga" yaqinlashadi; masalan, suv yuzasiga perpendikulyar burchak ostida suvga tushgan nur allaqachon undan kichikroq burchak ostida unga kiradi (4a-rasm). Ammo suv yuzasida sirg'alib ketayotgan tushayotgan nur suv yuzasiga perpendikulyarga deyarli to'g'ri burchak ostida, masalan, 89 ⁰ yoki undan kam burchak ostida tushsa, u suvga dan kamroq burchak ostida kiradi. to'g'ri chiziq, ya'ni atigi 48,5 ⁰ burchak ostida. 48,5 ⁰ dan perpendikulyarga kattaroq burchak ostida nur suvga kira olmaydi: bu suv uchun "cheklovchi" burchakdir (4-rasm, b).

Binobarin, suvga turli burchaklarda tushayotgan nurlar suv ostida siqilib, ochilish burchagi 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ bo'lgan ancha qattiq konusga aylanadi (4c-rasm). Bundan tashqari, suvning sinishi uning haroratiga bog'liq, ammo bu o'zgarishlar shunchalik muhim emaski, ular ko'rib chiqilayotgan mavzu bo'yicha muhandislik amaliyoti uchun qiziqish uyg'otmaydi.

Keling, nurlarning orqaga (P nuqtadan) - suvdan havoga o'tish yo'nalishini kuzatamiz (5-rasm). Optika qonunlariga ko'ra, yo'llar bir xil bo'ladi va aytib o'tilgan 97 graduslik konusdagi barcha nurlar havoga turli burchaklarda kirib, suv ustidagi butun 180 graduslik bo'shliqqa tarqaladi. Belgilangan burchakdan (97 gradus) tashqarida joylashgan suv osti nurlari suv ostidan chiqmaydi, balki ko'zgudagi kabi butunlay uning yuzasidan aks etadi.

5-rasm - Suvdan havoga o'tishda nurlarning sinishi

Agar faqat aks ettirilgan nur mavjud bo'lsa, singan nur yo'q (to'liq ichki ko'zgu hodisasi).

Suv yuzasiga "chegaraviy" burchakdan (ya'ni 48,5 ⁰ dan kattaroq) burchak ostida to'qnash keladigan har qanday suv osti nurlari sinmaydi, balki aks etadi: u "umumiy ichki aks etish" dan o'tadi. Bu holda aks ettirish jami deyiladi, chunki barcha tushayotgan nurlar bu erda aks etadi, hatto eng yaxshi sayqallangan kumush oyna ham unga tushayotgan nurlarning faqat bir qismini aks ettiradi, qolgan qismini o'ziga singdiradi. Bunday sharoitda suv ideal oynadir. Bunday holda, biz ko'rinadigan yorug'lik haqida gapiramiz. Umuman olganda, suvning sinishi ko'rsatkichi, boshqa moddalar kabi, to'lqin uzunligiga bog'liq (bu hodisa dispersiya deb ataladi). Natijada, to'liq ichki aks ettirish sodir bo'ladigan cheklovchi burchak turli to'lqin uzunliklari uchun bir xil emas, lekin suv-havo chegarasida aks ettirilgan ko'rinadigan yorug'lik uchun bu burchak 1⁰ dan kamroq o'zgaradi.

48,5⁰ dan kattaroq perpendikulyar burchak ostida quyosh nuri suvga kira olmasligi sababli: bu suv uchun "cheklovchi" burchak (4-rasm, b), keyin suv massasi, barcha qiymatlar oralig'ida. Quyosh balandligi havoga qaraganda unchalik o'zgarmaydi - u har doim kamroq.

Biroq, suvning zichligi havo zichligidan 800 marta katta bo'lganligi sababli, quyosh radiatsiyasining suv tomonidan yutilishi sezilarli darajada o'zgaradi. Bundan tashqari, agar yorug'lik nurlanishi shaffof muhitdan o'tsa, unda bunday yorug'lik spektri ba'zi xususiyatlarga ega. Undagi ma'lum chiziqlar kuchli zaiflashadi, ya'ni mos keladigan uzunlikdagi to'lqinlar ko'rib chiqilayotgan muhit tomonidan kuchli so'riladi. Bunday spektrlar yutilish spektrlari deb ataladi. Yutish spektrining shakli ko'rib chiqilayotgan moddaga bog'liq.

Quyosh tuzli hovuzining tuz eritmasi natriy va magniy xloridlarining turli konsentratsiyasini va ularning nisbatlarini o'z ichiga olishi mumkinligi sababli, yutilish spektrlari haqida bir ma'noda gapirishning ma'nosi yo'q. Garchi bu masala bo'yicha tadqiqotlar va ma'lumotlar juda ko'p.

Demak, masalan, SSSRda (Yu.Usmonov) suv va turli konsentratsiyali magniy xlorid eritmasi uchun turli toʻlqin uzunlikdagi nurlanishning oʻtkazuvchanligini aniqlash boʻyicha olib borilgan tadqiqotlar quyidagi natijalarni oldi (6-rasm). B.J.Brinkvort esa quyosh nurlanishining yutilishining va toʻlqin uzunligiga qarab quyosh nurlanishining (radiatsiyaning) monoxromatik oqim zichligining grafik bogʻliqligini koʻrsatadi (7-rasm).

Binobarin, suvga kirgandan so'ng hovuzning issiq sho'r suviga to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining miqdoriy ta'minoti quyidagilarga bog'liq bo'ladi: quyosh radiatsiyasi (radiatsiya) oqimining monoxromatik zichligiga; quyosh balandligidan. Shuningdek, hovuz yuzasining albedosidan, quyosh tuzli hovuzining chuchuk suvdan iborat yuqori qatlamining tozaligidan, qalinligi odatda 0,1 - 0,3 m, aralashmani bostirish mumkin bo'lmagan joyda, tarkibi, konsentratsiyasi va qalinligi. eritmaning gradient qatlamida (sho'r konsentratsiyasi pastga qarab ortib borayotgan izolyatsion qatlam), suv va sho'r suvning tozaligi bo'yicha.

6 va 7-rasmlar suvning quyosh spektrining ko'rinadigan hududida eng yuqori o'tkazuvchanlik qobiliyatiga ega ekanligini ko'rsatadi. Bu quyosh radiatsiyasining quyosh tuzli hovuzining yuqori yangi qatlamidan o'tishi uchun juda qulay omil.

Adabiyotlar ro'yxati

1 Osadchiy G.B. Quyosh energiyasi, uning hosilalari va ulardan foydalanish texnologiyalari (RES energiyasiga kirish) / G.B. Osadchi. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 p.
2 Twydell J. Qayta tiklanadigan energiya manbalari / J. Twydell, A. Ware. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 b.
3 Daffi J. A. Quyosh energiyasidan foydalangan holda issiqlik jarayonlari / J. A. Daffi, V. A. Bekman. M.: Mir, 1977. 420 b.
4 Baykal va uning havzasining iqlim resurslari /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318p.
5 Pikin S. A. Suyuq kristallar / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 b.
6 Kitaygorodskiy A. I. Hamma uchun fizika: Fotonlar va yadrolar / A. I. Kitaygorodskiy. M.: Nauka, 1984. 208 b.
7 Kuhling H. Fizika bo'yicha qo'llanma. / X. Kuhling. M.: Mir, 1982. 520 b.
8 Enoxovich A. S. Fizika va texnologiya bo'yicha qo'llanma / A. S. Enoxovich. Moskva: Ta'lim, 1989. 223 p.
9 Perelman Ya.I. Ko'ngilochar fizika. 2-kitob / Ya. I. Perelman. M.: Nauka, 1986. 272 ​​b.

Issiqlik manbalari. Issiqlik energiyasi atmosfera hayotida hal qiluvchi rol o'ynaydi. Bu energiyaning asosiy manbai Quyoshdir. Oy, sayyoralar va yulduzlarning termal nurlanishiga kelsak, u Yer uchun shunchalik ahamiyatsizki, amalda uni hisobga olish mumkin emas. Ko'proq issiqlik energiyasi Yerning ichki issiqligi bilan ta'minlanadi. Geofiziklarning hisob-kitoblariga ko'ra, Yerning ichaklaridan doimiy issiqlik oqimi yer yuzasining haroratini 0,1 ga oshiradi. Ammo bunday issiqlik oqimi hali ham shunchalik kichikki, uni ham hisobga olishning hojati yo'q. Shunday qilib, faqat Quyoshni Yer yuzasida issiqlik energiyasining yagona manbai deb hisoblash mumkin.

Quyosh radiatsiyasi. Fotosferaning harorati (nurlanish yuzasi) taxminan 6000 ° bo'lgan quyosh barcha yo'nalishlarda kosmosga energiya chiqaradi. Bu energiyaning bir qismi parallel quyosh nurlarining ulkan nurlari shaklida Yerga tushadi. Quyoshdan to'g'ridan-to'g'ri nurlar shaklida er yuzasiga etib boradigan quyosh energiyasi deyiladi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi. Ammo Yerga yo'naltirilgan barcha quyosh nurlari er yuzasiga etib boravermaydi, chunki atmosferaning kuchli qatlamidan o'tib, quyosh nurlari qisman u tomonidan so'riladi, qisman molekulalar va havoning to'xtatilgan zarralari tomonidan tarqaladi, ularning bir qismi aks ettiriladi. bulutlar. Quyosh energiyasining atmosferada tarqaladigan qismi deyiladi tarqalgan radiatsiya. Tarqalgan quyosh nurlari atmosferada tarqaladi va Yer yuzasiga etib boradi. Quyosh butunlay bulutlar bilan qoplangan yoki ufq ostida g'oyib bo'lganida, biz bunday nurlanishni bir xil kunduzgi yorug'lik sifatida qabul qilamiz.

Yer yuzasiga etib boradigan to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq quyosh nurlari u tomonidan to'liq so'rilmaydi. Quyosh radiatsiyasining bir qismi er yuzasidan atmosferaga qaytariladi va u erda nurlar oqimi shaklida bo'ladi. aks ettirilgan quyosh radiatsiyasi.

Quyosh radiatsiyasining tarkibi juda murakkab, bu Quyoshning radiatsiya yuzasining juda yuqori harorati bilan bog'liq. An'anaviy ravishda, to'lqin uzunligiga ko'ra, quyosh radiatsiyasi spektri uch qismga bo'linadi: ultrabinafsha (ē).<0,4<μ видимую глазом (η 0,4m dan 0,76m gacha) va infraqizil (ē >0,76m). Quyosh fotosferasining haroratidan tashqari, yer yuzasiga yaqin joylashgan quyosh nurlanishining tarkibiga quyosh nurlarining bir qismi Yerning havo qobig'idan o'tayotganda yutilishi va tarqalishi ham ta'sir qiladi. Shu munosabat bilan atmosferaning yuqori chegarasida va Yer yuzasiga yaqin joyda quyosh nurlanishining tarkibi har xil bo'ladi. Nazariy hisob-kitoblar va kuzatishlar asosida atmosfera chegarasida ultrabinafsha nurlanish 5%, koʻrinadigan nurlar 52% va infraqizil nurlanish 43% tashkil etishi aniqlandi. Yer yuzasida (Quyosh balandligida 40 °) ultrabinafsha nurlar atigi 1%, ko'rinadigan - 40% va infraqizil nurlar - 59% ni tashkil qiladi.

Quyosh nurlanishining intensivligi. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining intensivligi ostida 1 daqiqada olingan kaloriyalarda issiqlik miqdori tushuniladi. Quyoshning nurlanish energiyasidan sirt tomonidan 1 sm 2, quyoshga perpendikulyar joylashtiriladi.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining intensivligini o'lchash uchun maxsus asboblar - aktinometrlar va pirgeliometrlar qo'llaniladi; tarqoq nurlanish miqdori piranometr bilan aniqlanadi. Quyosh radiatsiyasi ta'sirining davomiyligini avtomatik qayd qilish aktinograflar va geliograflar tomonidan amalga oshiriladi. Quyosh nurlanishining spektral intensivligi spektrobolograf yordamida aniqlanadi.

Atmosferaning chegarasida, Yer havo qobig'ining yutuvchi va sochuvchi ta'siri istisno qilinganda, to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining intensivligi taxminan 2 ni tashkil qiladi. najas 1 uchun sm 2 1 daqiqada yuzalar. Bu qiymat deyiladi quyosh doimiysi. Quyosh nurlanishining intensivligi 2 najas 1 uchun sm 2 1 daqiqada Yil davomida shunchalik katta issiqlik beradiki, muz qatlamini eritish uchun etarli bo'ladi 35 m qalin, agar bunday qatlam butun er yuzasini qoplagan bo'lsa.

Quyosh nurlanishining intensivligini ko'plab o'lchovlar Yer atmosferasining yuqori chegarasiga keladigan quyosh energiyasi miqdori bir necha foiz miqdorida tebranishlarni boshdan kechiradi, deb hisoblashga asos beradi. Tebranishlar davriy va davriy bo'lmagan bo'lib, ular Quyoshning o'zida sodir bo'ladigan jarayonlar bilan bog'liq.

Bundan tashqari, yil davomida quyosh nurlanishining intensivligining biroz o'zgarishi Yerning yillik aylanishida aylana bo'ylab emas, balki o'choqlaridan birida Quyosh bo'lgan ellips bo'ylab harakatlanishi sababli sodir bo'ladi. Shu munosabat bilan Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofa o'zgaradi va natijada quyosh nurlanishining intensivligida dalgalanma mavjud. Eng katta intensivlik Yer Quyoshga eng yaqin boʻlgan 3 yanvarda, eng kichiki esa 5 iyul atrofida, Yer Quyoshdan maksimal masofada boʻlganda kuzatiladi.

Shu sababli quyosh nurlanishining intensivligidagi tebranish juda kichik va faqat nazariy qiziqish uyg'otadi. (Maksimal masofadagi energiya miqdori minimal masofadagi energiya miqdori bilan bog'liq, chunki 100:107, ya'ni farq mutlaqo ahamiyatsiz.)

Yer shari sirtining nurlanish shartlari. Erning sharsimon shaklining o'zi Quyoshning nurlanish energiyasining er yuzasida juda notekis taqsimlanishiga olib keladi. Shunday qilib, bahor va kuzgi tengkunlik kunlarida (21 mart va 23 sentyabr) faqat ekvatorda tushda nurlarning tushish burchagi 90 ° ni tashkil qiladi (30-rasm) va qutblarga yaqinlashganda, u 90 dan 0 ° gacha kamayadi. Shunday qilib,

agar ekvatorda olingan nurlanish miqdori 1 ga teng bo'lsa, u holda 60-parallelda u 0,5, qutbda esa 0 ga teng bo'ladi.

Bundan tashqari, globus kunlik va yillik harakatga ega va yer o'qi orbita tekisligiga 66 °,5 ga moyil. Ushbu moyillik tufayli ekvator tekisligi va orbita tekisligi o'rtasida 23 ° 30 g burchak hosil bo'ladi.Bu holat xuddi shu kengliklarda quyosh nurlarining tushish burchaklarining 47 ga teng bo'lishiga olib keladi. ° (23,5 + 23,5) .

Yilning vaqtiga qarab, nafaqat nurlarning tushish burchagi, balki yorug'lik davomiyligi ham o'zgaradi. Agar tropik mamlakatlarda yilning barcha vaqtlarida kunduz va tunning davomiyligi taxminan bir xil bo'lsa, qutb mamlakatlarida, aksincha, bu juda farq qiladi. Masalan, 70 ° N. sh. yozda Quyosh 65 kun davomida, 80 ° N da botmaydi. sh.- 134, qutbda esa -186. Shu sababli, Shimoliy qutbda yozgi kun to'xtashi kunida (22 iyun) radiatsiya ekvatordagiga qaraganda 36% ko'proq. Butun yozgi yarim yilga kelsak, qutb tomonidan qabul qilingan issiqlik va yorug'likning umumiy miqdori ekvatordagidan atigi 17% kamroq. Shunday qilib, qutb mamlakatlarida yozda yorug'lik davomiyligi asosan nurlanishning etishmasligini qoplaydi, bu nurlarning tushish burchagining kichikligi natijasidir. Yilning qishki yarmida rasm butunlay boshqacha: bir xil Shimoliy qutbdagi radiatsiya miqdori 0 ga teng bo'ladi. Natijada qutbdagi radiatsiyaning o'rtacha miqdori ekvatordagidan 2,4 baravar kam. Aytilganlardan kelib chiqadiki, Yerning radiatsiya orqali oladigan quyosh energiyasi miqdori nurlarning tushish burchagi va ta'sir qilish muddati bilan belgilanadi.

Turli kengliklarda atmosfera bo'lmaganda, er yuzasi kuniga 1 kaloriya miqdorida ifodalangan quyidagi issiqlik miqdorini oladi. sm 2(92-betdagi jadvalga qarang).

Jadvalda keltirilgan radiatsiyaning er yuzasida taqsimlanishi odatda deyiladi quyosh iqlimi. Biz takror aytamizki, bizda radiatsiyaning bunday taqsimoti faqat atmosferaning yuqori chegarasida mavjud.

Atmosferada quyosh radiatsiyasining susayishi. Hozirgacha biz atmosferani hisobga olmagan holda, quyosh issiqligining yer yuzasida taqsimlanishi shartlari haqida gapirdik. Ayni paytda, bu holatda atmosfera katta ahamiyatga ega. Atmosferadan o'tadigan quyosh radiatsiyasi dispersiyani va qo'shimcha ravishda yutilishni boshdan kechiradi. Bu ikkala jarayon birgalikda quyosh nurlanishini sezilarli darajada susaytiradi.

Atmosferadan o'tayotgan quyosh nurlari, birinchi navbatda, tarqalishni (diffuziya) boshdan kechiradi. Tarqalish havo molekulalaridan va havodagi qattiq va suyuq jismlarning zarralaridan sinadigan va aks etuvchi yorug'lik nurlarining to'g'ridan-to'g'ri yo'ldan chetga chiqishi natijasida hosil bo'ladi. Kimga haqiqatan ham "tarqaldi".

Tarqalishi quyosh radiatsiyasini sezilarli darajada susaytiradi. Suv bug'lari va ayniqsa chang zarralari miqdori ortishi bilan dispersiya kuchayadi va radiatsiya zaiflashadi. Havoning chang miqdori eng ko'p bo'lgan yirik shaharlar va cho'l hududlarida dispersiya radiatsiya kuchini 30-45% ga zaiflashtiradi. Tarqalishi tufayli, quyosh nurlari to'g'ridan-to'g'ri tushmasa ham, ob'ektlarni yoritadigan kunduzgi yorug'lik olinadi. Tarqalishi osmonning rangini aniqlaydi.

Keling, atmosferaning Quyoshning nurlanish energiyasini o'zlashtirish qobiliyatiga to'xtalib o'tamiz. Atmosferani tashkil etuvchi asosiy gazlar nurlanish energiyasini nisbatan juda oz miqdorda yutadi. Nopokliklar (suv bug'lari, ozon, karbonat angidrid va chang), aksincha, yuqori assimilyatsiya qilish qobiliyati bilan ajralib turadi.

Troposferada eng muhim aralashma suv bug'idir. Ular ayniqsa kuchli infraqizil (uzun to'lqin), ya'ni asosan termal nurlarni o'zlashtiradi. Va atmosferada suv bug'lari qancha ko'p bo'lsa, tabiiy ravishda ko'proq va. yutilish. Atmosferadagi suv bug'ining miqdori katta o'zgarishlarga uchraydi. Tabiiy sharoitda u 0,01 dan 4% gacha (hajm bo'yicha) o'zgaradi.

Ozon juda changni yutish xususiyatiga ega. Ozonning sezilarli aralashmasi, yuqorida aytib o'tilganidek, stratosferaning pastki qatlamlarida (tropopauzaning tepasida) joylashgan. Ozon ultrabinafsha (qisqa to'lqin) nurlarini deyarli to'liq o'zlashtiradi.

Karbonat angidrid ham juda changni yutadi. U asosan uzun to'lqinli, ya'ni asosan termal nurlarni o'zlashtiradi.

Havodagi chang ham quyosh nurlarining bir qismini o'ziga singdiradi. Quyosh nurlari ta'sirida isitiladi, u havo haroratini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Yerga keladigan quyosh energiyasining umumiy miqdoridan atmosfera atigi 15% ni o'zlashtiradi.

Quyosh radiatsiyasining tarqalishi va atmosfera tomonidan yutilishi orqali susayishi Yerning turli kengliklari uchun juda farq qiladi. Bu farq, birinchi navbatda, nurlarning tushish burchagiga bog'liq. Quyoshning zenit pozitsiyasida vertikal ravishda tushadigan nurlar atmosferani eng qisqa yo'l bilan kesib o'tadi. Tusish burchagi kamayishi bilan nurlar yo'li uzayadi va quyosh radiatsiyasining susayishi sezilarli bo'ladi. Ikkinchisi chizilgan (31-rasm) va biriktirilgan jadvaldan aniq ko'rinadi (jadvalda Quyoshning zenit holatida quyosh nurlarining yo'li birlik sifatida qabul qilinadi).

Nurlarning tushish burchagiga qarab, nafaqat nurlar soni, balki ularning sifati ham o'zgaradi. Quyosh zenitda (yuqorida) bo'lgan davrda ultrabinafsha nurlar 4% ni tashkil qiladi,

ko'rinadigan - 44% va infraqizil - 52%. Quyoshning holatida ufqda ultrabinafsha nurlar umuman yo'q, ko'rinadigan 28% va infraqizil nurlar 72%.

Atmosferaning quyosh radiatsiyasiga ta'sirining murakkabligi, uning o'tkazuvchanligi yil vaqtiga va ob-havo sharoitlariga qarab juda katta farq qilishi bilan kuchayadi. Shunday qilib, agar osmon doimo bulutsiz bo'lib qolsa, unda turli kengliklarda quyosh nurlanishining yillik oqimini quyidagicha grafik tarzda ifodalash mumkin (32-rasm) Rasmdan aniq ko'rinib turibdiki, Moskvada bulutsiz osmon bilan. May, iyun va iyul oylarida quyosh radiatsiyasi ekvatordagiga qaraganda ko'proq hosil bo'ladi. Xuddi shunday, may oyining ikkinchi yarmida, iyun va iyul oyining birinchi yarmida Shimoliy qutbda ekvator va Moskvaga qaraganda ko'proq issiqlik hosil bo'ladi. Biz takror aytamizki, bulutsiz osmonda ham shunday bo'lardi. Lekin, aslida, bu ishlamaydi, chunki bulut qoplami quyosh radiatsiyasini sezilarli darajada zaiflashtiradi. Grafikda ko'rsatilgan misol keltiramiz (33-rasm). Grafik quyosh radiatsiyasining Yer yuzasiga qanchalik etib bormasligini ko'rsatadi: uning muhim qismini atmosfera va bulutlar ushlab turadi.

Ammo shuni aytish kerakki, bulutlar tomonidan so'rilgan issiqlik qisman atmosferani isitish uchun ketadi va qisman bilvosita yer yuzasiga etib boradi.

Sol intensivligining kunlik va yillik kursitungi radiatsiya. Er yuzasiga yaqin joyda to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining intensivligi Quyoshning ufqdan balandligiga va atmosferaning holatiga (uning chang tarkibiga) bog'liq. Agarda. kunduzi atmosferaning shaffofligi doimiy edi, keyin quyosh nurlanishining maksimal intensivligi peshin vaqtida, minimal - quyosh chiqishi va quyosh botishida kuzatiladi. Bunday holda, quyosh nurlanishining kunlik intensivligi kursining grafigi yarim kunga nisbatan nosimmetrik bo'ladi.

Atmosferadagi chang, suv bug'lari va boshqa aralashmalarning tarkibi doimiy ravishda o'zgarib turadi. Shu munosabat bilan havoning shaffofligi o'zgaradi va quyosh nurlanishining intensivligi kursining grafigining simmetriyasi buziladi. Ko'pincha, ayniqsa yozda, peshin vaqtida, er yuzasi qizg'in qizib ketganda, kuchli ko'tarilgan havo oqimlari paydo bo'ladi va atmosferadagi suv bug'lari va chang miqdori ortadi. Bu tushda quyosh radiatsiyasining sezilarli pasayishiga olib keladi; bu holatda nurlanishning maksimal intensivligi peshindan oldingi yoki kunduzi soatlarda kuzatiladi. Quyosh radiatsiyasi intensivligining yillik kursi, shuningdek, yil davomida Quyoshning ufqdan balandligining o'zgarishi va atmosferaning turli fasllardagi shaffoflik holati bilan bog'liq. Shimoliy yarim sharning mamlakatlarida Quyoshning ufqdan eng katta balandligi iyun oyiga to'g'ri keladi. Ammo shu bilan birga, atmosferaning eng katta changlanishi ham kuzatiladi. Shuning uchun maksimal intensivlik odatda yozning o'rtalarida emas, balki bahor oylarida, Quyosh ufqdan ancha baland * ko'tarilganda va qishdan keyin atmosfera nisbatan toza bo'lib qolganda sodir bo'ladi. Shimoliy yarim sharda quyosh radiatsiyasi intensivligining yillik kursini ko'rsatish uchun biz Pavlovskdagi radiatsiya intensivligining o'rtacha oylik kunduzgi qiymatlari to'g'risidagi ma'lumotlarni taqdim etamiz.

Quyosh radiatsiyasidan olinadigan issiqlik miqdori. Er yuzasi kun davomida doimiy ravishda to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq quyosh nurlanishidan yoki faqat diffuz nurlanishdan (bulutli havoda) issiqlik oladi. Issiqlikning kunlik qiymati aktinometrik kuzatishlar asosida aniqlanadi: yer yuzasiga kirgan to'g'ridan-to'g'ri va diffuz nurlanish miqdorini hisobga olgan holda. Har bir kun uchun issiqlik miqdorini aniqlagandan so'ng, er yuzasining oyiga yoki yiliga oladigan issiqlik miqdori ham hisoblanadi.

Quyosh radiatsiyasidan er yuzasi tomonidan qabul qilinadigan kunlik issiqlik miqdori radiatsiya intensivligiga va uning kun davomida ta'sir qilish davomiyligiga bog'liq. Shu munosabat bilan issiqlikning minimal oqimi qishda, maksimal esa yozda sodir bo'ladi. Umumiy radiatsiyaning geografik taqsimotida yer shari bo'ylab uning ortishi hududning kengliklari kamayishi bilan kuzatiladi. Ushbu pozitsiya quyidagi jadval bilan tasdiqlangan.

Yer sharining turli kengliklarida yer yuzasi tomonidan olinadigan issiqlikning yillik miqdorida bevosita va diffuz nurlanishning roli bir xil emas. Yuqori kengliklarda yillik issiqlik yig'indisida diffuz nurlanish ustunlik qiladi. Kenglikning pasayishi bilan ustun qiymat to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishiga o'tadi. Masalan, Tixaya ko'rfazida diffuz quyosh radiatsiyasi yillik issiqlik miqdorining 70% ni, to'g'ridan-to'g'ri radiatsiya esa atigi 30% ni ta'minlaydi. Toshkentda esa, aksincha, toʻgʻridan-toʻgʻri quyosh nurlanishi 70%, tarqalgan atigi 30% beradi.

Yerni aks ettirish qobiliyati. Albedo. Yuqorida aytib o'tilganidek, Yer yuzasi to'g'ridan-to'g'ri va diffuz nurlanish shaklida unga keladigan quyosh energiyasining faqat bir qismini o'zlashtiradi. Boshqa qismi atmosferada aks etadi. Berilgan sirt tomonidan aks ettirilgan quyosh radiatsiyasi miqdorining ushbu sirtga tushayotgan nurlanish energiyasi oqimi miqdoriga nisbati albedo deyiladi. Albedo foiz sifatida ifodalanadi va sirtning ma'lum bir maydonining aks ettirilishini tavsiflaydi.

Albedo yer yuzasining tabiatiga (tuproqning xususiyatlari, qor, o'simlik, suv va boshqalarning mavjudligi) va Quyosh nurlarining Yer yuzasiga tushish burchagiga bog'liq. Masalan, agar nurlar er yuzasiga 45 ° burchak ostida tushsa, u holda:

Yuqoridagi misollardan ko'rinib turibdiki, turli ob'ektlarning aks ettirish qobiliyati bir xil emas. Eng ko'p qor yaqinida va eng kam suv yaqinida. Biroq, biz olgan misollar faqat Quyoshning ufqdan balandligi 45 ° bo'lgan holatlarga tegishli. Bu burchakning kamayishi bilan aks ettirish kuchayadi. Masalan, Quyoshning 90 ° balandligida suv faqat 2%, 50 ° - 4%, 20 ° -12%, 5 ° - 35-70% (holatiga qarab) aks etadi. suv yuzasi).

O'rtacha bulutsiz osmon bilan yer shari yuzasi quyosh radiatsiyasining 8% ni aks ettiradi. Bundan tashqari, 9% atmosferani aks ettiradi. Shunday qilib, bulutsiz osmon bilan butun Yer shari unga tushadigan Quyoshning radiatsion energiyasining 17% ni aks ettiradi. Agar osmon bulutlar bilan qoplangan bo'lsa, radiatsiyaning 78% ulardan aks etadi. Agar biz bulutsiz osmon va bulutlar bilan qoplangan osmon o'rtasidagi haqiqatda kuzatiladigan nisbatdan kelib chiqqan holda tabiiy sharoitlarni oladigan bo'lsak, unda butun Yerning aks ettirish qobiliyati 43% ni tashkil qiladi.

Er usti va atmosfera radiatsiyasi. Quyosh energiyasini olgan Yer qiziydi va o'zi jahon fazosiga issiqlik nurlanishining manbai bo'ladi. Biroq, yer yuzasi tomonidan chiqarilgan nurlar quyosh nurlaridan keskin farq qiladi. Yer faqat uzun to'lqinli (l 8-14 m) ko'rinmas infraqizil (termal) nurlarni chiqaradi. Yer yuzasi tomonidan chiqariladigan energiya deyiladi yer radiatsiyasi. Yer radiatsiyasi yuzaga keladi va. kechayu kunduz. Radiatsiyaning intensivligi qanchalik katta bo'lsa, nurlantiruvchi tananing harorati shunchalik yuqori bo'ladi. Er radiatsiyasi quyosh nurlanishi bilan bir xil birliklarda, ya'ni 1 dan kaloriyalarda aniqlanadi. sm 2 1 daqiqada yuzalar. Kuzatishlar shuni ko'rsatdiki, er usti radiatsiyasining kattaligi kichik. Odatda u kaloriyaning 15-18 yuzdan bir qismiga etadi. Ammo, doimiy ravishda harakat qilish, u sezilarli termal effekt berishi mumkin.

Eng kuchli er radiatsiyasi bulutsiz osmon va atmosferaning yaxshi shaffofligi bilan olinadi. Bulutlilik (ayniqsa, past bulutlar) yer radiatsiyasini sezilarli darajada kamaytiradi va ko'pincha uni nolga keltiradi. Bu erda atmosfera bulutlar bilan birgalikda Yerni haddan tashqari sovishdan himoya qiladigan yaxshi "ko'rpa" ekanligini aytishimiz mumkin. Atmosferaning qismlari, er yuzasining hududlari kabi, ularning haroratiga qarab energiya chiqaradi. Bu energiya deyiladi atmosfera radiatsiyasi. Atmosfera nurlanishining intensivligi atmosferaning radiatsiyaviy qismining haroratiga, shuningdek havodagi suv bug'lari va karbonat angidrid miqdoriga bog'liq. Atmosfera radiatsiyasi uzoq to'lqinli nurlanishlar guruhiga kiradi. Atmosferada barcha yo'nalishlarda tarqaladi; uning bir qismi yer yuzasiga etib boradi va u tomonidan so'riladi, ikkinchi qismi sayyoralararo fazoga ketadi.

HAQIDA Yerdagi quyosh energiyasining daromadlari va xarajatlari. Yer yuzasi, bir tomondan, quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri va diffuz nurlanish shaklida olsa, ikkinchi tomondan, bu energiyaning bir qismini quruqlik nurlanishi shaklida yo'qotadi. Quyosh energiyasining kelishi va iste'mol qilinishi natijasida ma'lum bir natijaga erishiladi. Ba'zi hollarda bu natija ijobiy, boshqalarida salbiy bo'lishi mumkin. Keling, ikkalasiga ham misollar keltiraylik.

8 yanvar. Kun bulutsiz. 1 uchun sm 2 er yuzasi kuniga 20 olingan najas to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari va 12 najas tarqalgan radiatsiya; jami 32 ta qabul qilindi kal. Shu bilan birga, radiatsiya tufayli 1 sm? yer yuzasi 202 yo'qolgan kal. Natijada, buxgalteriya tili bilan aytganda, 170 ta yo'qotish bor najas(salbiy balans).

6 iyul Osmon deyarli bulutsiz. 630 to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishidan olingan kal, tarqoq nurlanishdan 46 kal. Hammasi bo'lib, shuning uchun er yuzasi 1 ni oldi sm 2 676 kal. 173 kishi yer radiatsiyasidan halok bo'lgan kal. Balansda 503 bo'yicha foyda najas(musbat balans).

Yuqoridagi misollardan, boshqa narsalar qatori, nima uchun mo''tadil kengliklarda qishda sovuq va yozda issiq bo'lishi aniq.

Quyosh nurlanishidan texnik va maishiy maqsadlarda foydalanish. Quyosh nurlari tuganmas tabiiy energiya manbai hisoblanadi. Erdagi quyosh energiyasining kattaligini quyidagi misol bilan baholash mumkin: agar biz, masalan, SSSR hududining atigi 1/10 qismiga to'g'ri keladigan quyosh radiatsiyasining issiqligidan foydalansak, biz teng energiya olishimiz mumkin. 30 ming Dneproglarning ishiga.

Odamlar uzoq vaqtdan beri quyosh nurlarining erkin energiyasidan o'z ehtiyojlari uchun foydalanishga intilishgan. Bugungi kunga qadar quyosh radiatsiyasidan foydalanish asosida ishlaydigan va sanoatda va aholining maishiy ehtiyojlarini qondirish uchun keng qo'llaniladigan ko'plab turli quyosh qurilmalari yaratilgan. SSSRning janubiy viloyatlarida quyosh nurlanishidan keng foydalanish asosida quyosh suv isitgichlari, qozonxonalar, sho'r suvni tuzsizlantirish zavodlari, quyosh quritgichlari (mevalarni quritish uchun), oshxonalar, hammomlar, issiqxonalar va tibbiy maqsadlar uchun asboblar ishlaydi. sanoat va kommunal xizmatlar. Dam olish maskanlarida odamlar salomatligini mustahkamlash va davolash maqsadida quyosh nurlanishidan keng foydalaniladi.

- Manba-

Polovinkin, A.A. Umumiy geografiya asoslari / A.A. Polovinkin.- M.: RSFSR Ta'lim vazirligining Davlat o'quv-pedagogik nashriyoti, 1958.- 482 p.

Ko'rishlar soni: 312

), keling, 1-rasmga murojaat qilaylik - bu Quyosh issiqligining parallel va ketma-ket rivojlanishini ko'rsatadi. issiq sho'r suv quyosh tuzli hovuz. Shuningdek, har xil turdagi quyosh nurlanishining qiymatlari va ularning umumiy qiymatida davom etayotgan o'zgarishlar.

1-rasm - Quyosh tuzli hovuzining issiq sho'r suviga boradigan yo'lda quyosh nurlanishi (energiyasi) intensivligidagi o'zgarishlarning gistogrammasi.

Quyosh nurlanishining har xil turlaridan faol foydalanish samaradorligini baholash uchun tabiiy, texnogen va ekspluatatsion omillardan qaysi biri ijobiy va qaysi biri salbiy ta'sir ko'rsatishini aniqlaymiz (oqimning ko'payishi) hovuzga va quyosh nurlari kontsentratsiyasiga. uning issiq sho'r suv bilan to'planishi.

Yer va atmosfera Quyoshdan yiliga 1,3∙10 24 kal issiqlik oladi. U zo'ravonlik bilan o'lchanadi, ya'ni. Quyoshdan quyosh nurlariga perpendikulyar bo'lgan sirt maydoniga vaqt birligida keladigan nurlanish energiyasi (kaloriyalarda) miqdori.

Quyoshning nurlanish energiyasi Yerga to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq nurlanish shaklida etib boradi, ya'ni. jami. U yer yuzasi tomonidan so'riladi va to'liq issiqlikka aylantirilmaydi, uning bir qismi aks ettirilgan nurlanish shaklida yo'qoladi.

To'g'ridan-to'g'ri va tarqoq (jami), aks ettirilgan va yutilgan nurlanishlar spektrning qisqa to'lqinli qismiga tegishli. Qisqa to'lqinli nurlanish bilan bir qatorda uzoq to'lqinli atmosfera nurlanishi (kelayotgan), o'z navbatida, yer yuzasi uzoq to'lqinli nurlanishni (ichki) chiqaradi.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi quyosh tuzli hovuzining suv yuzasini energiya bilan ta'minlashning asosiy tabiiy omilini anglatadi.

Quyosh diskidan to'g'ridan-to'g'ri chiqadigan parallel nurlar dastasi shaklida faol sirtga keladigan quyosh radiatsiyasi deyiladi. to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari spektrning qisqa to'lqinli qismiga tegishli (to'lqin uzunligi 0,17 dan 4 mikrongacha, aslida to'lqin uzunligi 0,29 mikron bo'lgan nurlar er yuzasiga etib boradi)

Quyosh spektrini uchta asosiy mintaqaga bo'lish mumkin:

Ultraviyole nurlanish (l< 0,4 мкм) - 9 % интенсивности.

Qisqa to'lqinli ultrabinafsha mintaqasi (l< 0,29 мкм) практически полностью отсутствует на уровне моря вследствие поглощения О 2 , О 3 , О, N 2 и их ионами.

Yaqin ultrabinafsha diapazoni (0,29 mkm<λ < 0,4 мкм) достигает Земли малой долей излучения, но вполне достаточной для загара;

Ko'rinadigan nurlanish (0,4 mkm< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

Tiniq atmosfera ko'rinadigan radiatsiyani deyarli to'liq uzatadi va bu quyosh energiyasining Yerga o'tishi uchun ochiq "oyna" bo'ladi. Aerozollarning mavjudligi va atmosfera ifloslanishi bu spektrda radiatsiyaning sezilarli darajada yutilishining sabablari bo'lishi mumkin;

Infraqizil nurlanish (l> 0,7 mkm) - 46% intensivlik. Yaqin infraqizil (0,7 mkm< < 2,5 мкм). На этот диапазон спектра приходится почти половина интенсивности солнечного излучения. Более 20 % солнечной энергии поглощается в атмосфере, в основном парами воды и СО 2 (диоксидом углерода). Концентрация СО 2 в атмосфере относительно постоянна и составляет 0,03 %, а концентрация паров воды меняется очень сильно - почти до 4 %.

To'lqin uzunligi 2,5 mikrondan ortiq bo'lsa, zaif yerdan tashqari radiatsiya CO 2 va suv tomonidan intensiv ravishda so'riladi, shuning uchun quyosh energiyasining bu diapazonining faqat kichik bir qismi Yer yuzasiga etib boradi.

Quyosh nurlarining uzoq infraqizil diapazoni (l> 12 mikron) deyarli Yerga etib bormaydi.

Yerda quyosh energiyasidan foydalanish nuqtai nazaridan faqat 0,29 - 2,5 mkm to'lqin uzunligi diapazonidagi radiatsiya hisobga olinishi kerak.

Atmosferadan tashqaridagi quyosh energiyasining katta qismi 0,2 - 4 mikron to'lqin uzunligi oralig'ida, Yer yuzasida esa - 0,29 - 2,5 mikron to'lqin uzunligi oralig'ida.

Keling, ular qanday qilib qayta taqsimlanishini ko'rib chiqaylik umuman , Quyosh Yerga beradigan energiya oqimlari. Keling, Yerga tushayotgan quyosh energiyasining 100 ta ixtiyoriy birligini (1,36 kVt/m 2 ) olaylik va ularning atmosferadagi yo'llarini kuzatib boramiz. Bir foiz (13,6 Vt / m2), quyosh spektrining qisqa ultrabinafshasi, ekzosfera va termosferadagi molekulalar tomonidan so'riladi va ularni isitadi. Yaqin ultrabinafshaning yana uch foizi (40,8 Vt / m 2) stratosferaning ozon qatlami tomonidan so'riladi. Quyosh spektrining infraqizil dumi (4% yoki 54,4 Vt / m 2) suv bug'ini o'z ichiga olgan troposferaning yuqori qatlamlarida qoladi (yuqorida deyarli suv bug'i yo'q).

Quyosh energiyasining qolgan 92 ulushi (1,25 kVt / m 2) 0,29 mikronlik atmosferaning "shaffoflik oynasi" ga to'g'ri keladi.< < 2,5 мкм. Они проникают в плотные приземные слои воздуха. Значительная часть их (45 единиц или 612 Вт/м 2), преимущественно в синей видимой части спектра, рассеиваются воздухом, придавая голубой цвет небу. Прямые солнечные лучи - оставшиеся 47 процентов (639,2 Вт/м 2) начального светового потока - достигают поверхности. Она отражает примерно 7 процентов (95,2 Вт/м 2) из этих 47 % (639,2 Вт/м 2) и этот свет по пути в космос отдает ещё 3 единицы (40,8 Вт/м 2) диффузному рассеянному свету неба. Quyosh nurlari energiyasining 40 ulushi va atmosferadan yana 8 ta (jami 48 yoki 652,8 Vt / m 2) Yer yuzasi tomonidan so'riladi, quruqlik va okeanni isitadi.

Atmosferada tarqalgan yorug'lik quvvati (faqat 48 ta ulush yoki 652,8 Vt / m 2) u tomonidan qisman so'riladi (10 aktsiya yoki 136 Vt / m 2), qolgan qismi esa Yer yuzasi va kosmos o'rtasida taqsimlanadi. Kosmosga sirtga tushganidan ko'ra ko'proq ketadi, 30 ta (408 Vt / m 2) yuqoriga, 8 ta (108,8 Vt / m 2) pastga tushadi.

Bu umumiy tarzda tasvirlangan, o'rtacha, Yer atmosferasida quyosh energiyasining qayta taqsimlanishi tasviri. Biroq, bu insonning yashash va ish joyining ma'lum bir hududidagi ehtiyojlarini qondirish uchun quyosh energiyasidan foydalanishning alohida muammolarini hal qilishga imkon bermaydi va shuning uchun ham.

Yer atmosferasi qiyshiq quyosh nurlarini yaxshiroq aks ettiradi, shuning uchun ekvator va o'rta kengliklarda soatlik insolyatsiya yuqori kengliklarga qaraganda ancha katta.

Quyoshning balandligi (ufqdan balandliklar) 90, 30, 20 va 12 ⁰ (atmosferaning havo (optik) massasi (m) 1, 2, 3 va 5 ga to'g'ri keladi) bulutsiz atmosferaga to'g'ri keladi. taxminan 900, 750, 600 va 400 Vt / m 2 intensivlikka (42 ⁰ - m = 1,5 va 15 ⁰ - m = 4). Haqiqatda, tushayotgan nurlanishning umumiy energiyasi ko'rsatilgan qiymatlardan oshadi, chunki u nafaqat to'g'ridan-to'g'ri komponentni, balki 1, 2, 3 havo massalarida tarqalgan gorizontal yuzada radiatsiya intensivligining tarqoq komponentining qiymatini ham o'z ichiga oladi. va bu sharoitda 5 mos ravishda 110, 90, 70 va 50 Vt / m 2 ga teng (vertikal tekislik uchun 0,3 - 0,7 koeffitsienti bilan, chunki osmonning faqat yarmi ko'rinadi). Bundan tashqari, osmonning Quyoshga yaqin hududlarida ≈ 5⁰ radiusda "quyosh aylanasi" mavjud.

1-jadvalda Yerning turli mintaqalari uchun insolyatsiya bo'yicha ma'lumotlar keltirilgan.

1-jadval - Toza atmosfera uchun mintaqalar bo'yicha to'g'ridan-to'g'ri komponentning izolyatsiyasi

1-jadval quyosh radiatsiyasining kunlik miqdori ekvatorda emas, balki 40 ⁰ ga yaqin ekanligini ko'rsatadi. Shunga o'xshash fakt, shuningdek, er o'qining orbita tekisligiga moyilligining natijasidir. Yozgi kun toʻxtashida tropiklarda Quyosh deyarli kun boʻyi tepada boʻladi, kunduzgi soat esa tengkunlik kunidagi ekvatorga qaraganda 13,5 soat koʻproq. Kenglikning oshishi bilan kunning uzunligi oshadi va quyosh radiatsiyasining intensivligi pasaysa ham, kunduzgi insolyatsiyaning maksimal qiymati taxminan 40 ⁰ kenglikda sodir bo'ladi va Arktika doirasiga qadar deyarli doimiy (bulutsiz osmon sharoitida) qoladi.

Shuni ta'kidlash kerakki, 1-jadvaldagi ma'lumotlar faqat toza atmosfera uchun amal qiladi. Dunyoning ko'plab mamlakatlariga xos bo'lgan sanoat chiqindilari bilan atmosferaning bulutliligi va ifloslanishini hisobga olgan holda, jadvalda keltirilgan qiymatlar kamida ikki baravar kamayishi kerak. Masalan, XX asrning 70-yillarida Angliya uchun atrof-muhitni muhofaza qilish uchun kurash boshlanishidan oldin, quyosh radiatsiyasining yillik miqdori 1700 kVt / m 2 o'rniga atigi 900 kVt / m 2 ni tashkil etdi.

Baykal ko'lidagi atmosferaning shaffofligi haqidagi birinchi ma'lumotlarni V.V. Bufalom, 1964 yil U Baykal ustidagi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining qiymatlari Irkutskga qaraganda o'rtacha 13 foizga yuqori ekanligini ko'rsatdi. Yozda Shimoliy Baykalda atmosferaning o'rtacha spektral shaffoflik koeffitsienti qizil, yashil va ko'k filtrlar uchun mos ravishda 0,949, 0,906, 0,883 ni tashkil qiladi. Yozda atmosfera qishga qaraganda optik jihatdan ancha beqaror bo'lib, bu beqarorlik peshindan oldingi soatdan kunduzgacha sezilarli darajada o'zgarib turadi. Suv bug'lari va aerozollar ta'sirida zaiflashuvning yillik kursiga qarab, ularning quyosh radiatsiyasining umumiy susayishiga hissasi ham o'zgaradi. Yilning sovuq qismida aerozollar, issiq fasllarida esa suv bug'lari asosiy rol o'ynaydi. Baykal havzasi va Baykal ko'li atmosferaning nisbatan yuqori integral shaffofligi bilan ajralib turadi. Optik massa m = 2 bo'lsa, shaffoflik koeffitsientining o'rtacha qiymatlari 0,73 (yozda) dan 0,83 (qishda) gacha.

Aerozollar hovuzning suv zonasiga to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlari oqimini sezilarli darajada kamaytiradi va ular asosan hovuzning yangi qatlamidan erkin o'tadigan to'lqin uzunligi bilan ko'rinadigan spektrning nurlanishini o'zlashtiradi va bu uchun quyosh energiyasini hovuzda to'plash katta ahamiyatga ega.(1 sm qalinlikdagi suv qatlami to'lqin uzunligi 1 mikrondan ortiq bo'lgan infraqizil nurlanish uchun amalda noaniq). Shuning uchun issiqlikdan himoya qiluvchi filtr sifatida bir necha santimetr qalinlikdagi suv ishlatiladi. Shisha uchun uzun to'lqinli infraqizil uzatish chegarasi 2,7 mikron.

Cho'l bo'ylab erkin tashiladigan ko'p miqdordagi chang zarralari ham atmosferaning shaffofligini pasaytiradi.

Elektromagnit nurlanish barcha isitiladigan jismlar tomonidan chiqariladi va tana qanchalik sovuq bo'lsa, nurlanishning intensivligi shunchalik past bo'ladi va uning spektrining maksimal qismi uzoq to'lqinli hududga siljiydi. Juda oddiy munosabat mavjud lmax×Τ=c¹[ c¹= 0,2898 sm∙deg. (Vina)], uning yordamida harorat P (⁰K) bo'lgan jismning maksimal nurlanishi qaerda joylashganligini aniqlash oson. Masalan, 37 + 273 = 310 ⁰K haroratli inson tanasi maksimal lmax = 9,3 mkm qiymatiga yaqin infraqizil nurlarni chiqaradi. Va, masalan, 90 ⁰S haroratli quyosh quritgichining devorlari maksimal lmax = 8 mkm qiymatiga yaqin infraqizil nurlarini chiqaradi.

Ko'rinadigan quyosh radiatsiyasi (0,4 mkm< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

Uning katta taraqqiyotida uglerod filamentli elektr cho'g'lanma lampadan volfram filamentli zamonaviy chiroqqa o'tish bo'ldi. Gap shundaki, uglerod filamentini 2100 ⁰K haroratga, volfram filamentini esa 2500 ⁰K ga etkazish mumkin. Nima uchun bu 400 ⁰K juda muhim? Gap shundaki, akkor chiroqning maqsadi isitish emas, balki yorug'lik berishdir. Shuning uchun egri chiziqning maksimali ko'rinadigan o'rganishga to'g'ri keladigan shunday pozitsiyaga erishish kerak. Quyosh sirtining haroratiga bardosh bera oladigan filamentga ega bo'lish ideal bo'ladi. Ammo 2100 dan 2500 ⁰K ga o'tish ham ko'rinadigan nurlanish bilan bog'liq bo'lgan energiya ulushini 0,5 dan 1,6% gacha oshiradi.

Har bir inson 60 - 70 ⁰S gacha qizdirilgan tanadan chiqadigan infraqizil nurlarni kaftini pastdan olib (termal konvektsiyani bartaraf etish uchun) his qilishi mumkin.

To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining hovuz akvatoriyasiga kelishi uning gorizontal nurlanish yuzasiga tushishiga to'g'ri keladi. Shu bilan birga, yuqorida ma'lum bir vaqtning o'zida ham mavsumiy, ham kundalik kelishining miqdoriy xususiyatlarining noaniqligi ko'rsatilgan. Faqat Quyoshning balandligi (atmosferaning optik massasi) doimiy xarakterlidir.

Quyosh radiatsiyasining er yuzasi va hovuzda to'planishi sezilarli darajada farq qiladi.

Yerning tabiiy sirtlari turli xil aks ettiruvchi (yutuvchi) qobiliyatlarga ega. Shunday qilib, qorong'u yuzalar (chernozem, torf botqoqlari) taxminan 10% past albedo qiymatiga ega. ( Yuzaki albedo- bu sirt tomonidan atrofdagi bo'shliqqa aks ettirilgan nurlanish oqimining unga tushgan oqimga nisbati).

Yengil yuzalar (oq qum) katta albedoga ega, 35 - 40%. O'tli yuzalarning albedosi 15 dan 25% gacha. Yozda bargli o'rmonning toj albedosi 14-17%, ignabargli o'rmonniki esa 12-15% ni tashkil qiladi. Quyosh balandligi ortishi bilan sirt albedosi kamayadi.

Suv sathlarining albedosi Quyoshning balandligi va hayajon darajasiga qarab 3 - 45% oralig'ida bo'ladi.

Sokin suv yuzasi bilan albedo faqat Quyoshning balandligiga bog'liq (2-rasm).

2-rasm - Sokin suv yuzasi uchun quyosh nurlanishining aks ettirish koeffitsientining Quyosh balandligiga bog'liqligi.

Quyosh radiatsiyasining kirib kelishi va uning suv qatlamidan o'tishi o'ziga xos xususiyatlarga ega.

Umuman olganda, quyosh nurlanishining ko'rinadigan mintaqasidagi suvning (uning eritmalarining) optik xususiyatlari 3-rasmda ko'rsatilgan.

F0 - tushayotgan nurlanish oqimi (kuch),

Fotor - suv yuzasida aks ettirilgan nurlanish oqimi,

Fabs - suv massasi tomonidan so'rilgan nurlanish oqimi,

Fr - suv massasidan o'tgan nurlanish oqimi.

Tanani aks ettirish Fotr/F0

Yutish koeffitsienti Fabl/F0

O'tkazuvchanlik Fpr/F0.

3-rasm - Quyosh nurlanishining ko'rinadigan hududida suvning (uning eritmalarining) optik xususiyatlari

Ikki muhit, havo - suvning tekis chegarasida yorug'likning aks etishi va sinishi hodisalari kuzatiladi.

Yorug'lik aks ettirilganda, nurning tushish nuqtasida tiklangan tushuvchi nur, aks ettirilgan nur va aks ettiruvchi sirtga perpendikulyar bir xil tekislikda yotadi va aks ettirish burchagi tushish burchagiga teng bo'ladi. Sinishi holatida tushayotgan nur, nurning tushish nuqtasida tiklangan perpendikulyar ikki muhit orasidagi interfeysga va singan nur bir tekislikda yotadi. Tushish burchagi a va sinish burchagi b (4-rasm) sin a /sin b=n2|n1 bog'liq, bu erda n2 ikkinchi muhitning absolyut sindirish ko'rsatkichi, n1 - birinchi. n1≈1 havo uchun formula sin a /sin b=n2 ko'rinishini oladi.

4-rasm - Havodan suvga o'tishda nurlarning sinishi

Nurlar havodan suvga o'tganda, ular "tushish perpendikulyariga" yaqinlashadi; masalan, suv yuzasiga perpendikulyar burchak ostida suvga tushgan nur allaqachon undan kichikroq burchak ostida unga kiradi (4a-rasm). Ammo suv yuzasida sirg'alib ketayotgan tushayotgan nur suv yuzasiga perpendikulyarga deyarli to'g'ri burchak ostida, masalan, 89 ⁰ yoki undan kam burchak ostida tushsa, u suvga dan kamroq burchak ostida kiradi. to'g'ri chiziq, ya'ni atigi 48,5 ⁰ burchak ostida. 48,5 ⁰ dan perpendikulyarga kattaroq burchak ostida nur suvga kira olmaydi: bu suv uchun "cheklovchi" burchakdir (4-rasm, b).

Binobarin, suvga turli burchaklarda tushayotgan nurlar suv ostida siqilib, ochilish burchagi 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ bo'lgan ancha qattiq konusga aylanadi (4c-rasm).

Bundan tashqari, suvning sinishi uning haroratiga bog'liq (2-jadval), lekin bu o'zgarishlar shunchalik muhim emaski, ular ko'rib chiqilayotgan mavzu bo'yicha muhandislik amaliyoti uchun qiziqish uyg'otmaydi.

2-jadval - Sinishi ko'rsatkichihar xil haroratdagi suv t

Keling, nurlarning orqaga (P nuqtadan) - suvdan havoga o'tish yo'nalishini kuzatamiz (5-rasm). Optika qonunlariga ko'ra, yo'llar bir xil bo'ladi va aytib o'tilgan 97 graduslik konusdagi barcha nurlar havoga turli burchaklarda kirib, suv ustidagi butun 180 graduslik bo'shliqqa tarqaladi. Belgilangan burchakdan (97 gradus) tashqarida joylashgan suv osti nurlari suv ostidan chiqmaydi, balki ko'zgudagi kabi butunlay uning yuzasidan aks etadi.

5-rasm - Suvdan havoga o'tishda nurlarning sinishi

Agar n2< n1(вторая среда оптически менее плотная), то α < β. Наибольшему значению β = 90 ⁰ соответствует угол падения α0 , определяемый равенством sinα0=n2/n1. При угле падения α >a0, faqat aks ettirilgan nur mavjud, singan nur yo'q ( umumiy ichki aks ettirish hodisasi).

Suv yuzasiga "chegaraviy" dan kattaroq burchak ostida (ya'ni 48,5 ⁰ dan katta) duch keladigan har qanday suv osti nurlari sinmaydi, balki aks etadi: u " umumiy ichki aks ettirish". Bu holda aks ettirish jami deyiladi, chunki barcha tushayotgan nurlar bu erda aks etadi, hatto eng yaxshi sayqallangan kumush oyna ham unga tushayotgan nurlarning faqat bir qismini aks ettiradi, qolgan qismini o'ziga singdiradi. Bunday sharoitda suv ideal oynadir. Bunday holda, biz ko'rinadigan yorug'lik haqida gapiramiz. Umuman olganda, suvning sinishi ko'rsatkichi, boshqa moddalar kabi, to'lqin uzunligiga bog'liq (bu hodisa dispersiya deb ataladi). Natijada, to'liq ichki aks ettirish sodir bo'ladigan cheklovchi burchak turli to'lqin uzunliklari uchun bir xil emas, lekin suv-havo chegarasida aks ettirilgan ko'rinadigan yorug'lik uchun bu burchak 1⁰ dan kamroq o'zgaradi.

48,5⁰ dan kattaroq perpendikulyar burchak ostida quyosh nuri suvga kira olmasligi sababli: bu suv uchun "cheklovchi" burchak (4-rasm, b), keyin suv massasi, barcha qiymatlar oralig'ida. Quyosh balandligi havoga qaraganda unchalik o'zgarmaydi - u har doim kamroq bo'ladi. .

Biroq, suvning zichligi havo zichligidan 800 marta katta bo'lganligi sababli, quyosh radiatsiyasining suv tomonidan yutilishi sezilarli darajada o'zgaradi.

Bundan tashqari, agar yorug'lik nurlanishi shaffof muhitdan o'tsa, unda bunday yorug'lik spektri ba'zi xususiyatlarga ega. Undagi ma'lum chiziqlar juda zaiflashgan, ya'ni. mos keladigan to'lqin uzunligi to'lqinlari ko'rib chiqilayotgan muhit tomonidan kuchli so'riladi. Bunday spektrlar deyiladi yutilish spektrlari. Yutish spektrining shakli ko'rib chiqilayotgan moddaga bog'liq.

Tuz eritmasidan beri quyosh tuzli hovuz natriy va magniy xloridlarining turli konsentratsiyasini va ularning nisbatlarini o'z ichiga olishi mumkin, keyin yutilish spektrlari haqida bir ma'noda gapirishning ma'nosi yo'q. Garchi bu masala bo'yicha tadqiqotlar va ma'lumotlar juda ko'p.

Demak, masalan, SSSRda (Yu.Usmonov) suv va turli konsentratsiyali magniy xlorid eritmasi uchun turli toʻlqin uzunlikdagi nurlanishning oʻtkazuvchanligini aniqlash boʻyicha olib borilgan tadqiqotlar quyidagi natijalarni oldi (6-rasm). B.J.Brinkvort esa quyosh nurlanishining yutilishining va toʻlqin uzunligiga qarab quyosh nurlanishining (radiatsiyaning) monoxromatik oqim zichligining grafik bogʻliqligini koʻrsatadi (7-rasm).

7-rasm - Quyosh nurlarining suvda yutilishi

6-rasm - Magniy xlorid eritmasining o'tkazuvchanligi konsentratsiyaga bog'liqligi

Binobarin, suvga kirgandan so'ng hovuzning issiq sho'r suviga to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishining miqdoriy ta'minoti quyidagilarga bog'liq bo'ladi: quyosh radiatsiyasi (radiatsiya) oqimining monoxromatik zichligiga; quyosh balandligidan. Shuningdek, hovuz yuzasining albedosidan, quyosh tuzli hovuzining chuchuk suvdan iborat yuqori qatlamining tozaligidan, qalinligi odatda 0,1 - 0,3 m, aralashmani bostirish mumkin bo'lmagan joyda, tarkibi, konsentratsiyasi va qalinligi. eritmaning gradient qatlamida (sho'r konsentratsiyasi pastga qarab ortib borayotgan izolyatsion qatlam), suv va sho'r suvning tozaligi bo'yicha.

6 va 7-rasmlar suvning quyosh spektrining ko'rinadigan hududida eng yuqori o'tkazuvchanlik qobiliyatiga ega ekanligini ko'rsatadi. Bu quyosh radiatsiyasining quyosh tuzli hovuzining yuqori yangi qatlamidan o'tishi uchun juda qulay omil.

Adabiyotlar ro'yxati

1 Osadchiy G.B. Quyosh energiyasi, uning hosilalari va ulardan foydalanish texnologiyalari (RES energiyasiga kirish) / G.B. Osadchi. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 p.

2 Twydell J. Qayta tiklanadigan energiya manbalari / J. Twydell, A . Weir. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 b.

3 Daffi J. A. Quyosh energiyasidan foydalangan holda issiqlik jarayonlari / J. A. Daffi, V. A. Bekman. M.: Mir, 1977. 420 b.

4 Baykal va uning havzasining iqlim resurslari /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318p.

5 Pikin S. A. Suyuq kristallar / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 b.

6 Kitaygorodskiy A. I. Hamma uchun fizika: Fotonlar va yadrolar / A. I. Kitaygorodskiy. M.: Nauka, 1984. 208 b.

100% ga teng quyosh energiyasi atmosferaning yuqori chegarasiga keladi.

Kiruvchi quyosh nurlarining 100% ning 3% ni tashkil etuvchi ultrabinafsha nurlanish asosan atmosferaning yuqori qatlamidagi ozon qatlami tomonidan so'riladi.

Qolgan 97% ning qariyb 40% bulutlar bilan oʻzaro taʼsir qiladi – shundan 24% kosmosga qaytariladi, 2% bulutlar tomonidan soʻriladi va 14% tarqalib, er yuzasiga tarqalgan nurlanish sifatida yetib boradi.

Kiruvchi radiatsiyaning 32% atmosferadagi suv bug'lari, chang va tuman bilan o'zaro ta'sir qiladi - uning 13% so'riladi, 7% kosmosga qaytariladi va 12% sochilgan quyosh nuri sifatida yer yuzasiga etib boradi (6-rasm).

Guruch. 6. Yerning radiatsiya balansi

Shuning uchun Yer yuzasidagi dastlabki 100% quyosh radiatsiyasidan 2% to'g'ridan-to'g'ri quyosh nuri va 26% tarqalgan yorug'lik tushadi.

Bularning 4% i yer yuzasidan koinotga qaytariladi, koinotdagi umumiy aksi esa tushayotgan quyosh nurining 35% ni tashkil qiladi.

Yer tomonidan so‘rilgan yorug‘likning 65% ning 3% yuqori atmosfera qatlamidan, 15% quyi atmosfera qatlamidan, 47% esa Yer yuzasidan – okean va quruqlikdan tushadi.

Yerning issiqlik muvozanatini saqlab turishi uchun atmosferadan o'tadigan va quruqlik va dengiz tomonidan so'rilgan barcha quyosh energiyasining 47% quruqlik va dengiz orqali atmosferaga qaytarilishi kerak.

Okean yuzasiga kiradigan va yorug'lik yaratadigan radiatsiya spektrining ko'rinadigan qismi atmosferadan o'tgan quyosh nurlaridan (to'g'ridan-to'g'ri nurlanish) va atmosfera tomonidan barcha yo'nalishlarda, shu jumladan dengiz yuzasida tarqalgan nurlarning bir qismidan iborat. okean (tarqalgan radiatsiya).

Gorizontal qo'nishga tushadigan bu ikki yorug'lik oqimining energiyasining nisbati Quyoshning balandligiga bog'liq - u ufqdan qanchalik baland bo'lsa, to'g'ridan-to'g'ri nurlanish ulushi shunchalik ko'p bo'ladi.

Tabiiy sharoitda dengiz sathining yoritilishi bulut qoplamiga ham bog'liq. Yuqori va yupqa bulutlar juda ko'p tarqoq yorug'likni tushiradi, buning natijasida quyoshning o'rtacha balandliklarida dengiz sathining yoritilishi bulutsiz osmonga qaraganda ko'proq bo'lishi mumkin. Zich, yomg'irli bulutlar yorug'likni keskin kamaytiradi.

Dengiz sathining yoritilishini yaratuvchi yorug'lik nurlari Snellning taniqli fizik qonuniga binoan suv-havo chegarasida (7-rasm) ko'zgu va sinishi sodir bo'ladi.

Guruch. 7. Okean yuzasida yorug'lik nurlarining aks etishi va sinishi

Shunday qilib, dengiz yuzasiga tushgan barcha yorug'lik nurlari qisman aks etadi, sinadi va dengizga kiradi.

Singan va aks ettirilgan yorug'lik oqimlari orasidagi nisbat Quyoshning balandligiga bog'liq. Quyoshning 0 0 balandligida butun yorug'lik oqimi dengiz yuzasidan aks etadi. Quyosh balandligining oshishi bilan suvga kiradigan yorug'lik oqimining ulushi ortadi va Quyosh balandligi 90 0 bo'lsa, sirtga tushadigan umumiy oqimning 98% suvga kiradi.

Dengiz yuzasidan aks ettirilgan yorug'lik oqimining tushayotgan nurga nisbati deyiladi dengiz yuzasi albedo . Keyin Quyoshning 90 0 balandligidagi dengiz sathining albedosi 2%, 0 0 uchun esa 100% bo'ladi. Dengiz yuzasi albedo to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq yorug'lik oqimlari uchun farq qiladi. To'g'ridan-to'g'ri nurlanish albedosi asosan Quyosh balandligiga bog'liq, tarqalgan nurlanish albedosi deyarli Quyosh balandligiga bog'liq emas.