СПЕКТРАЛЬНЫЙ СОСТАВ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

В спектре солнечной радиации на интервал длин волн между 0,1 и 4 мкм приходится 99% всей энергии солнечного излучения. Всего 1% остается на радиацию с меньшими и большими длинами волн, вплоть до рентгеновских лучей и радиоволн.

Видимый свет занимает узкий интервал длин волн, всего от 0,40 до 0,76 мкм. Однако в этом интервале заключается 47% всей солнечной лучистой энергии, т.е. почти половина. На инфракрас­ное излучение приходится 44%, а на ультрафиолетовое — 9% всей лучистой энергии.

Распределение энергии в спектре солнечной радиа­ции до поступления ее в ат­мосферу в настоящее время известно достаточно хоро­шо благодаря измерениям со спутников и ракет. Максимум лучистой энергии в солнечном спект­ре, как и в спектре абсо­лютно черного тела, при­ходится на волны с длинами около 0,475 мкм, т. е. на зелено-голубыелучи види­мой части спектра.

Солнечное лучеиспускание характеризуется величиной солнечной постоянной.

Солнечная постоянная — это то количество тепла солнечной радиа­ции, которое падает на площадь в 1 квадратный сантиметр в 1 минуту на границе земной атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца, причем эта площадь расположена перпендикулярно к направлению солнечных лучей.

 

Насколько же постоянна эта вели­чина?

Установлено, что появление пятен на Солнце указывает на увеличение его деятельности. В этом случае естественно ожидать также изменения солнечной постоянной. И вот было найдено, что с увеличением числа солнечных пятен величина солнечной постоянной сначала довольно быстро растет, затем рост уменьшается, достигает максимума при числе пятен 60—100, и в дальнейшем с воз­растанием числа пятен солнечная постоянная уже не увеличивается, а уменьшается.

Объясняется это следующим образом. Увеличение числа солнечных пятен в общем указывает на увеличение деятельности Солнца; таким образом, вполне естественно, что одновременно увеличивается интенсив­ность солнечного излучения.

Однако установлено, что излучательная способность пятен значи­тельно меньше излучения фотосферы — излучающей поверхности Солн­ца, особенно для больших пятен, яркость которых в среднем на 20 про­центов ниже нормальной.

Таким образом, само по себе увеличение площади солнечных пятен не может способствовать увеличению солнечного излучения. Но, по-видимому, рост числа солнечных пятен сопровождается увеличением выноса раскаленных масс из более глубоких слоев на поверхность. Эти массы обладают более высокой температурой, чем и объясняется повышение излучательной способности Солнца.

С другой стороны, наблюдения показывают, что по мере увеличения числа пятен увеличивается и число темных промежутков между гранула­ми1, из которых состоит фотосфера.

Таким образом, становится понятным, почему при дальнейшем увеличении числа пятен солнечная постоянная начинает умень­шаться.

Увеличение солнечной постоянной сопровождается небольшим повышением температуры для всей Земли, усилением интенсивности общей циркуляции атмосферы, что ведет к увеличению облачности и осадков, также понижением летней температуры в высоких широтах. Таким образом, мы можем считать, что радиация, излучаемая Солн­цем, практически остается постоянной.

От каких же причин она меняется, когда доходит до земной поверх­ности?

Таких причин несколько.

1. Известно, что Земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а по эл­липсу. Вследствие этого расстояние между Землей и Солнцем в продол­жение всего года непрерывно меняется. Наименьшее расстояние бывает в январе, когда Земля находится в перигелии, а наибольшее — в июле, при нахождении Земли в афелии1.

Перигелием называется наименее удаленная от Солнца точка земной о: ты, афелием — наиболее удаленная.

 

Благодаря этому каждый квадратный сантиметр поверхности, по­ставленной перпендикулярно к солнечным лучам, в январе будет полу­чать солнечной радиации на 7 процентов больше, чем в июле.

2. В зависимости от высоты Солнца над горизонтом длина пути солнечного луча в атмосфере меняется очень значительно. Чем ниже Солнце над горизонтом, тем меньше солнечной радиации должно доходить до земной поверхности. Зная рассеивающие и поглощающие свойства так называемой идеальной атмосферы, то есть абсолютно чистой и сухой, можно рассчитать, какова была бы в этом случае радиация у земной поверхности, и сравнить с ней радиацию, наблюдаемую в естественных условиях.

Такое сопоставление сделано в табл. 1, в которой приведены вели­чины для высот Солнца от 5 до 60 градусов.

Таблица 1

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И НАБЛЮДАЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

    Напряжение солнечной радиации
Высота Солнца Солнечная посто- в калориях
в градусах янная в калориях при идеальной атмосфере при реальной атмосфере
  1,88 1,05 0,39
  1,88 1,27 0,65
I5   1,88 1,39 0,82
  1,88 1.47 0,95
  1,88 1,57 1,11
  1.88 1,62 1,21
  1,88 1.65 1,27
  1,88 1,66 1,31

Выводы:

1. Если бы не было атмосферы, то при любой высоте солнца наблюдали одну и ту же величину.

2. Интенсивность солнечной радиации зависит от угла падения солн.лучей.

3. Ослабление солнечной радиации вызывают также водяной пар и пыль.

Рис. Спектральный состав солнеч­ной радиации при различных высо тах Солнца над горизонтом: 1 — инфракрасная, 2 — видимая, 3 — ультрафиолетовая

 

Рис. 6. Зависимость напряжения солнечной радиации от угла падения

 

С уменьшением угла падения солнечных лучей уменьшается количество энергии на единицу площади. Нагрев происходит меньше при сравнении с 90 гр.: при 30 гр. – в 2 раза, при 10 гр. – в 6 раз, при 5 гр. – в 12 раз.

 

На полюсе высота Солнца сравнительно небольшая: в день летнего солнцестояния составляет 23 гр.30 минут. Но день длиться 24 часа. На экваторе день продолжается 12 часов, высота солнца изменяется от 0 до 90 гр. В результате, в эти сутки и ближайшие полюс получает больше тепла чем экватор. На полюсе большая часть энергии отражается от снега и не учавствует в нагреве, тогда как на экваторе большая часть поглощается почвой растительностью.

 








Дата добавления: 2016-04-02; просмотров: 2693;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.