Солнечное излучение и климат кратко

Обновлено: 04.07.2024

Ключевые слова:
Климатообразующие факторы; географическая широта; континентальность климата; солнечная радиация; суммарная радиация; среднегодовая температура воздуха.

Основные понятия

Солнечная радиация – это излечение Солнцем тепла и света.
Общее количество солнечной энергии, достигшее земной поверхности, называется суммарной радиацией.

Отражённая радиация – это суммарная радиация, отражённая от земной поверхности.

Поглощённая радиация – это радиация поглощается верхним слоем суши или воды.

Пояснения:
Теоретической частью урока является объясняющий видеоролик учителя об особенностях климата России.

- В.П. Дронов, Л.Е. Савельева География. Россия: природа, население, хозяйство. 8 класс: учеб. для общеобразовательных организаций – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2016.

Солнце

Солнце всегда интересовало людей и служило темой для сочинения загадочных легенд. Еще в древние времена люди начинали догадываться о его воздействии на Землю. Однако все это было лишь неподтвержденными догадками и только с развитием технологий человечество смогло узнать, что такое солнечная радиация и как она воздействует на планету и ее обитателей.

Солнечная радиация – что это?

Солнечная радиация – энергетическое излучение, которое непрерывно поступает на Землю. Распространение энергии осуществляется в форме электромагнитных волн. Ежесекундно они преодолевают расстояние в 300 000 километров и в течение 8 минут достигают Земли.

На земную поверхность попадает как рассеянные, так и прямые лучи Солнца. Именно благодаря рассеиванию поступающих лучей в атмосфере, днем небо окрашено в голубоватый оттенок. Оранжевый окрас солнечного диска обуславливается тем, что его лучи практически не рассеиваются.

Как влияет на организм?

Излучаемая Солнцем радиация состоит из ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частей. В них содержится различная энергия и поэтому они могут по-разному влиять на человека:

Тепловой эффект. Он появляется из-за влияния инфракрасного излучения и сопровождается расширением сосудов, которое приводит к улучшению кровотока. В результате теплового эффекта и людей расслабляются мышцы и лучше усваиваются биологически активные микроэлементы.
Фотохимическое действие. Видимое солнечное излучение активизирует работу зрительного органа, благодаря чему человек может познавать окружающий мир. Поступающий свет от Солнца благоприятно влияет на работоспособность коры мозга и нормализует биоритмы человека. Нарушение биологических ритмов может привести к ухудшению самочувствия, бессоннице и развитию депрессии.
Ультрафиолетовое воздействие. Недостаток ультрафиолета может негативно сказаться на здоровье людей. Ослабляется иммунная система, замедляется процесс вырабатывания жизненно важных веществ, обостряются хронические болезни и развиваются психические расстройства.

Распределение излучения

Не всегда солнечное излучение достигает своей конечной цели. Земля отражает лучи, которые могут навредить ее биосфере. Делает она это при помощи озонового слоя, который фильтрует ультрафиолетовые лучи. Значительная часть излучений Солнца поглощается, рассеивается и отражается благодаря озоновому фильтру.

Излучения, которым удалось пройти через озоновый слой, падают на земную поверхность под разными углами. Они распределяются по территории Земли неравномерно. Интенсивность излучений напрямую зависит от высоты солнцестояния. При увеличении угла падения лучей количество тепла на возрастает.

Воздействие радиации на климат

Неоднократно было доказано, что солнечная радиация влияет на климат планеты. Наибольшее влияние оказывают инфракрасные излучения, которые усиливаются, когда Солнце поднимается над горизонтом. Интенсивность воздействия во многом зависит от удаленности Солнца от планеты. Расстояние между ними меняется в течение года.

Количество поступающей радиации зависит и от угла наклона оси планеты к орбите. Он изменяется в зависимости от времени года. Летом наклон сокращается, что приводит к увеличению радиации.

При изменении притока радиации от Солнца на 1% температурные показатели нижнего атмосферного слоя изменяются на 1.5 ℃. Иногда на Солнце возникают катаклизмы, из-за которых солнечная радиация может увеличиваться в разы. Благодаря магнитному полю и озоновому слою, до Земли доходит не так много радиации.

Защита от солнечной радиации

Ультрафиолетовое излучение, исходящее от Солнца – сильный раздражитель, которого надо избегать. Длительное нахождение под воздействием солнечных лучей может иметь следующие последствия для человека:

ожоги;
обострение хронических болезней;
общий перегрев.

Чтобы солнечная радиация не смогла навредить здоровью человека, надо придерживаться следующих рекомендаций:

ограничивать продолжительность загара и заниматься этим до или после обеда;
во время пребывания на улице в солнечный день надевать одежду с длинным рукавом, солнцезащитные очки и широкополую шляпу или кепку;
загорая на пляже, пользоваться специальными солнцезащитными кремами.

Людям, которые любят загорать в ясные летние дни, надо быть очень осторожными. Грудным детям и старикам с заболеваниями сердца нужно меньше находиться под солнцем и больше времени проводить в тени.

Слепящий солнечный диск во все времена будоражил умы людей, служил благодатной темой для легенд и мифов. Ещё с древности люди догадывались о его воздействии на Землю. Как близки были наши далёкие предки к истине. Именно лучистой энергии Солнца мы обязаны существованием жизни на Земле.

Что же представляет собой радиоактивное излучение нашего светила и как оно воздействует на земные процессы?

Что такое солнечная радиация

Влияние солнечной радиации на организм человека

Электромагнитный спектр солнечной радиации состоит из инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частей. Поскольку их кванты обладают различной энергией, то они оказывают разнообразное действие на человека.

Результатом воздействия инфракрасного излучения является тепловой эффект, который сопровождается расширением кровеносных сосудов, усилением кровотока и кожного дыхания. Происходит расслабление сосудов и мышц, обладающее болеутоляющим и противовоспалительным эффектом. Мягкое тепло стимулирует образование и усвоение биологически активных веществ.

Чрезвычайно велико и гигиеническое значение солнечной радиации. Поскольку видимый свет является решающим фактором в получении информации о внешнем мире, в помещении необходимо обеспечивать достаточный уровень освещённости. Его регламентирование производится согласно СНиП, которые для солнечной радиации составляются с учётом свето-климатических особенностей различных географических зон и учитываются при проектировании и строительстве различных объектов.

Даже поверхностный анализ электромагнитного спектра солнечного излучения доказывает, как велико влияние этого вида радиации на организм человека.

Распределение солнечного излучения по территории Земли

Далеко не всё излучение, идущее от Солнца, достигает поверхности земли. И причин для этого немало. Земля стойко отражает атаку тех лучей, которые губительны для её биосферы. Эту функцию выполняет озоновый щит нашей планеты, не пропуская наиболее агрессивную часть ультрафиолетового излучения. Атмосферный фильтр в виде водяного пара, углекислого газа, взвешенных в воздухе пылевых частиц — в значительной степени отражает, рассеивает и поглощает солнечное излучение.

Та его часть, которая преодолела все эти преграды, падает на поверхность земли под разными углами, зависящими от широты местности. Живительное солнечное тепло распределяется по территории нашей планеты неравномерно. По мере изменения высоты стояния солнца в течение года над горизонтом изменяется масса воздуха, через которую пролегает путь солнечных лучей. Все это оказывает влияние на распределение интенсивности солнечного излучения по территории планеты. Общая тенденция такова — этот параметр увеличивается от полюса к экватору, так как чем больше угол падения лучей, тем больше тепла попадает на единицу площади.

Карты солнечной радиации позволяют иметь картину распределения интенсивности солнечного излучения по территории Земли.

Влияние солнечной радиации на климат Земли

Решающее влияние на климат Земли оказывает инфракрасная составляющая солнечной радиации.

Понятно, что это происходит лишь в то время, когда Солнце находится над горизонтом. Это влияние зависит от удалённости нашей планеты от Солнца, которое изменяется в течение года. Орбита Земли представляет собой эллипс, внутри которого и находится Солнце. Совершая свой годичный путь вокруг Солнца, Земля то удаляется от своего светила, то приближается к нему.

Кроме изменения расстояния, количество поступающей на землю радиации, определяется наклоном земной оси к плоскости орбиты (66,5°) и вызываемой ею сменой времён года. Летом она больше, чем зимой. На экваторе этого фактора нет, но по мере роста широты места наблюдения, разрыв между летом и зимой становится значительным.

В процессах, происходящих на Солнце, имеют место всевозможные катаклизмы. Их воздействие отчасти нивелировано огромными расстояниями, защитными свойствами земной атмосферы и магнитным полем Земли.

Как защититься от солнечной радиации

Инфракрасная составляющая солнечного излучения — это вожделенное тепло, которого жители средних и северных широт с нетерпением ожидают все остальные сезоны года. Солнечной радиацией как оздоровительным фактором, пользуются как здоровые, так и больные.

Однако, нельзя забывать, что тепло так же, как и ультрафиолет, относится к очень сильным раздражителям. Злоупотребление их действием может привести к ожогу, общему перегреву организма, и даже к обострению хронических заболеваний. Принимая солнечные ванны, следует придерживаться проверенных жизнью правил. Особенно осторожно следует загорать в ясные солнечные дни. Грудным детям и пожилым людям, больным с хронической формой туберкулёза и проблемами с сердечно-сосудистой системой, следует довольствоваться рассеянным солнечным излучением в тени. Этого ультрафиолета, вполне достаточно для удовлетворения нужд организма.

Даже молодым людям, не имеющих особых проблем со здоровьем, следует предусмотреть защиту от солнечной радиации.

Сейчас появилось движение, активисты которого выступают против загара. И не напрасно. Загорелая кожа, несомненно, красива. Но меланин, вырабатываемый организмом (то что мы называем загаром) — это его защитная реакция на воздействие солнечного излучения. Пользы от загара нет! Есть даже сведения, что загар укорачивает жизнь, так как радиация имеет кумулятивное свойство — она накапливается в течении всей жизни.

Если дело обстоит так серьёзно, следует скрупулёзно соблюдать правила, предписывающие как защититься от солнечной радиации:

строго ограничивать время для загара и делать это лишь в безопасные часы;
находясь на активном солнце, следует носить широкополую шляпу, закрытую одежду, солнцезащитные очки и зонт;
использовать только качественный солнцезащитный крем.

Солнечное излучение способно нагревать поверхность земли и предметы. (даже наш) с еле греющим воздухом. Кроме того, эта переменная очень важна для оценки работы, которую мы проводим в борьбе с изменением климата. Вы хотите знать все о солнечной радиации?

Солнечное излучение проходит через атмосферу

Все тела излучают радиацию

Все тела излучают радиацию в зависимости от их температуры. Это дается Закон Стефана-Больцмана который утверждает, что энергия, излучаемая телом, прямо пропорциональна его температуре в четвертой степени. Вот почему и Солнце, и горящее дерево, и наше собственное тело, и даже кусок льда непрерывно излучают энергию.

Солнце имеет температуру 6.000 К и излучает в основном волны видимого диапазона (обычно известные как световые волны), оно также излучает ультрафиолетовое излучение (которое имеет большую энергию и поэтому обжигает нашу кожу при длительных выдержках) и Остальное, что он излучает, - это инфракрасное излучение, которое не воспринимается человеческим глазом. Вот почему мы не можем воспринимать излучение, которое излучает наше тело. Температура тела человека составляет около 37 градусов по Цельсию, а излучение, которое оно излучает, находится в инфракрасном диапазоне.

Как работает солнечное излучение

Конечно, знание того, что тела непрерывно испускают излучение и энергию, вызовет у вас еще один вопрос. Почему, если тела излучают энергию и излучение, они постепенно не остывают? Ответ на этот вопрос прост: хотя они излучают энергию, они также ее поглощают. Есть еще один закон - закон радиационного баланса, который гласит, что объект излучает столько же энергии, сколько поглощает, поэтому они могут поддерживать постоянную температуру.

Таким образом, в нашей системе Земля-атмосфера имеет место ряд процессов, в которых энергия поглощается, излучается и отражается, так что окончательный баланс между излучением, которое достигает верхних слоев атмосферы от Солнца, и тем, что выходит в космическое пространство, равен нулю. Другими словами, средняя годовая температура остается постоянной. Когда солнечная радиация попадает на Землю, большая ее часть поглощается поверхностью Земли. Очень мало падающего излучения поглощается облаками и воздухом. Остальная часть излучения отражается поверхностью, газами, облаками и возвращается в космическое пространство.

Как мы измеряем радиацию?

Чтобы измерить солнечное излучение, которое мы получаем в точке, мы используем устройство, называемое пиранометром. Эта секция состоит из датчика, заключенного в прозрачную полусферу, которая пропускает все излучение очень малой длины волны. Этот датчик имеет чередующиеся черные и белые сегменты, которые по-разному поглощают количество излучения. Температурный контраст между этими сегментами откалиброван в соответствии с потоком излучения. (измеряется в ваттах на квадратный метр).

Оценка количества получаемого нами солнечного излучения также может быть получена путем измерения количества часов солнечного света, которые мы имеем. Для этого мы используем инструмент, называемый гелиографом. Он образован стеклянной сферой, ориентированной на географический юг, которая действует как большое увеличительное стекло, концентрируя все получаемое излучение в точке накаливания, которая прожигает специальную бумажную ленту с градуированными часами дня.

Солнечная радиация и усиление парникового эффекта

Ранее мы упоминали, что количество солнечной радиации, поступающей на Землю, и той, которая уходит, одинаково. Это не совсем так, потому что в этом случае средняя глобальная температура на нашей планете составила бы -88 градусов. Нам нужно что-то, что поможет нам сохранять тепло, чтобы иметь такую приятную и пригодную для жизни температуру, которая делает возможной жизнь на планете. Здесь мы вводим парниковый эффект. Когда солнечная радиация попадает на поверхность Земли, она почти наполовину возвращается в атмосферу, чтобы выбросить ее в космическое пространство. Итак, мы заметили, что облака, воздух и остальные компоненты атмосферы поглощают небольшую часть солнечной радиации. Однако этого поглощенного количества недостаточно, чтобы поддерживать стабильную температуру и делать нашу планету пригодной для жизни. Как жить с такими температурами?

Так называемые парниковые газы - это те газы, которые сохраняют часть температуры, испускаемой земной поверхностью, которая возвращается обратно в атмосферу. Парниковые газы: водяной пар, диоксид углерода (CO2), оксиды азота, оксиды серы, метан и т. д. Каждый парниковый газ обладает различной способностью поглощать солнечное излучение. Чем больше у него способности поглощать излучение, тем больше тепла он будет удерживать и не позволит ему вернуться в космос.

На протяжении всей истории человечества концентрация парниковых газов (включая большую часть CO2) возрастала все больше и больше. Рост этого увеличения связан с промышленная революция и сжигание ископаемого топлива в промышленности, энергетике и транспорте. Сжигание ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь, вызывает выбросы CO2 и метана. Эти газы с возрастающей эмиссией заставляют их удерживать большое количество солнечной радиации и не позволяют ей возвращаться в космическое пространство.

Это известно как парниковый эффект. Однако усиление этого эффекта мы называем парниковым. это контрпродуктивно, поскольку то, что мы делаем, все больше и больше увеличивает средние глобальные температуры. Чем больше концентрация этих поглощающих излучение газов в атмосфере, тем больше тепла они будут удерживать и, следовательно, тем выше будет повышаться температура.

Солнечная радиация и изменение климата

Глобальное потепление известно во всем мире. Это повышение температуры из-за сильного удержания солнечной радиации вызывает изменение глобального климата. Это не только означает, что средняя температура на планете повысится, но и изменится климат и все, что с этим связано.

Повышение температуры вызывает дестабилизацию воздушных течений, океанических масс, распределения видов, смены времен года, усиления экстремальных метеорологических явлений (таких как засухи, наводнения, ураганы . ) и т. Д.. Вот почему для стабильного восстановления нашего радиационного баланса мы должны сократить выбросы парниковых газов и восстановить наш климат.

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Читайте также: