Суммарная радиация это кратко
Обновлено: 04.07.2024
Начнём с того, что суммарная радиация — это сумма прямой солнечной и рассеянной атмосферой радиации. Солнце неравномерно освещает нашу планету, так что северным областям достанется её поменьше, экватору побольше, ночью почти ничего, а днём, когда солнце вертикально стоит, весьма и весьма, ну и зимой меньше, чем летом. Потом атмосфера тоже влияет, если небо затянуто облаками или смогом, или парит после дождя, то солнечные лучи будут проходить не очень-то хорошо, зато доля рассеянной радиации подрастёт. И потом солнечная радиация, как и тепловое излучение, зависит от того, на какую поверхность солнце светит, как более тёмные предметы охотнее поглощают, чем отражают, так и разные виды поверхности будут поглощать и отражать солнечную радиацию по-разному (океаны хорошо поглощают, снег хорошо отражает и т.д.).
Суммарная радиация – это что такое? В каких случаях можно говорить именно об этом явлении? В чем заключается его особенность и отличие от обычной радиации? От чего зависит величина данного понятия? Вот эти, а также ряд других вопросов и будут рассматриваться в рамках данной статьи.
Вводная информация
Солнечная суммарная радиация – это одно из чудес природы. Как оно возникает? Солнце – это источник корпускулярного и электромагнитного излучения. Первое не может проникнуть в атмосферу ниже, чем на 90 километров. А вот электромагнитное вполне доходит до земной поверхности. Вот его в метеорологии и называют "солнечной радиацией". Это всего одна двухмиллиардная доля от энергии Солнца, которая проходит от звезды к Земле всего за 8,3 минуты. Но, несмотря на это, она является источником энергии практически всех процессов, которые имеют место в атмосфере и на поверхности. В основном она является коротковолновой. Сформирована приблизительно из невидимых ультрафиолетовой (~9 %) и инфракрасной (~44 %), а также замечаемой нами световой (~47 %) радиации. То есть Солнце является источником тепла. И что не менее важно – оно еще и поставляет свет. Все это является необходимым условием поддержания жизни на нашей планете.
О величинах
Вам будет интересно: Попал пальцем в небо: как избежать неловких ситуаций
Вам будет интересно: Что это - прямая призма? Свойства и формулы. Пример задачи
То, что идет непосредственно от звезды, называют "прямой солнечной радиацией". Учитывая, что расстояние между ней и Землей огромное, а планета маленькая, то падение происходит в виде пучка параллельных лучей. В качестве единицы измерения интенсивности используется количество энергии, которую получает один квадратный сантиметр поверхности за минуту при перпендикулярном направлении. Это значение составляет 1,98 калорий или 8,3 Джоулей на верхней границе атмосферы. Оно же принято как международный стандарт, и называется "солнечной постоянной". Присутствуют незначительные периодические колебания в течении года. Это обусловлено изменением величины расстояния от Земли до Солнца. Величина суммарной радиации иногда может меняться неожиданным образом, например, через внезапные изменения излучательной способности Солнца.
Проблема теоретических величин
То, что есть наверху, рассчитывается теоретически. В качестве основы используется угол наклона на горизонтальную поверхность солнечных лучей. В общих чертах на земле то же, что и в атмосфере. Но реальные показатели все же существенно отличаются за счет различных факторов. Главное среди всего многообразия – ослабление за счет поглощения, рассеяния и отражения. То, что доходит до поверхности несмотря на все противостоящие факторы является получаемой землей энергией. В результате прямая + рассеянная вместе - это суммарная солнечная радиация. Следует отметить, что зависимо от ряда факторов значение получаемой энергии может разниться даже на Земле. Давайте разберем, как это возможно.
Пример с тайгой
Почему именно такой выбор? Дело в том, что тайга является одновременно очень показательной и весьма обширной зоной. К тому же, не лишним будет сопоставить ее показатели с уже ранее приведенными данными, чтобы сравнить и понять многообразие мира. Итак, суммарная радиация тайги на своих южных рубежах не может похвастаться впечатляющими показателями. Например, даже при наличии продолжительного сияния длительностью в 1500-1700 часов приходится рассчитывать в лучшем случае на 35-41 % от возможного максимума. Хотя даже этого достаточно, чтобы средняя годовая температура возросла примерно до диапазона -9…-3°С. Суммарная радиация тайги сейчас позволяет при наблюдении за ситуацией сделать вывод, что постепенно количество получаемой энергии увеличивается. Хотя условия для перезимовки все еще суровые, но есть предпосылки, что местная земля получает достаточно тепла, которое позволит произрастать лесам. Но суммарная радиация – это не только тепло. Говоря о ней, следует помнить и про осадки. Так, в той же тайге фиксируется рост их количества. Но характерным при этом является увеличение снежного покрова. Ведь температура еще недостаточно высокая. Но почему такой существенный перекос? Это во многом связано с тем, что ослабление может достигать кратных величин. К тому же, распределение суммарной радиации на полюсах и экваторе неоднозначное из-за действия геофизических факторов.
Что имеем в результате?
Солнечные лучи падают, в большинстве своем, на атмосферу и земную поверхность не перпендикулярно (то есть, не под углом в 90°). Реально поступающий поток энергии называют инсоляцией. Она поступает в две волны. Сначала на землю падают прямые лучи. Часть из них поглощается атмосферой, рассеивается и отражается в космос. Но остальное достается живым организмам, которые получают тепло и свет. Затем доходит рассеянная ранее энергия – вторая волна.
О физических процессах
Радиация в атмосфере подвергается не только количественным, но и качественным изменениям. Ведь аэрозоли и газы воздуха рассеивают солнечные лучи избирательно. Суммарная радиация – это то, что смогло пройти все преграды. Поглощают радиацию водяной пар, облака, озон. Последний, кстати, очень сильно уменьшает количество ультрафиолетовой радиации. В рассеивании принимают участие газы и аэрозоли. Суть этого физического процесса заключается в отклонении световых лучей в разные стороны от их первоначального направления. Поэтому рассеянная радиация приходит к земной поверхности не со стороны солнечного диска, а от площади небесного свода. При этом интенсивность данного процесса зависит от длины волн. Согласно закону Рэлея, чем она короче, тем активней будет происходить. Кстати, этим объясняется тот факт, что наиболее интенсивно рассеиваются ультрафиолетовые лучи. Благодаря этому же небо имеет голубой цвет в ясную погоду. Кстати, прямая радиация видится желтоватой. Именно этим и объясняется цвет Солнца во время полудня. Во время восхода/захода освещающей нас звезды путь луча длиннее и рассеяние больше. Поэтому земную поверхность могут достигать только красные лучи. Именно благодаря рассеиванию радиации есть свет в тени, при пасмурной погоде, сумерки и белые ночи. С этим связан один интересный эффект, правда, не на Земле, а на Луне. Поскольку там нет атмосферы, то предметы, которые попадают в тень, становятся буквально невидимыми.
Отдельные особенности
Необходимо четко запомнить момент, который неявно уже проскакивал между строк: соотношение между прямой и рассеянной радиацией в общей сумме может меняться. Это зависит от прозрачности атмосферы, облачности и высоты солнца. Также различается пропорция между ними на разных широтах. Например, в (суб)полярных областях рассеянная радиация составляет около 70% от всего потока. На эту величину, кроме низкого положения Солнца, оказывает влияние еще и многочисленное отражение от снежной поверхности. Но, начиная с умеренных широт, начинает преобладать постоянная. Особенно велико ее значение во внутриконтинентальных тропических пустынях, как-то Сахара и Аравия. По мере роста высоты места над уровнем моря растет показатель суммарной радиации. Это связано с тем, что уменьшается количество препятствий.
Заключение
Суммарная солнечная радиация ( Q) представляет собой совокупность прямой солнечной радиации, поступающей непосредственно от солнца, и рассеянной радиации (лучистой энергии, рассеянной облаками и самой атмосферой).
Суммарная радиация при безоблачном небе (возможная радиация) зависит от широты места, высоты солнца, характера подстилающей поверхности и прозрачности атмосферы, т.е. от содержания в ней аэрозолей и водяного пара. Увеличение содержания аэрозолей приводит к снижению прямой радиации и увеличению рассеянной. Последнее происходит также при увеличении альбедо подстилающей поверхности. Доля рассеянной радиации в суммарной при безоблачном небе составляет 20–25 %.
Распределение по территории России месячных и годовых сумм суммарной радиации при безоблачном небе приведено в таблице в виде осредненных по широте значений.
Во все сезоны года суммы суммарной радиации возрастают с севера на юг в соответствии с изменением высоты солнца. Исключение составляет период с мая по июль, когда сочетание большой продолжительности дня и высоты солнца обеспечивает довольно высокие значения суммарной радиации на севере.
Для суммарной радиации при безоблачном небе характерно наличие более высоких значений в Азиатской части по сравнению с Европейской.
В условиях ясного неба суммарная радиация имеет простой суточный ход с максимумом в полдень. В годовом ходе максимум отмечается в июне — месяце наибольшей высоты солнца.
Месячный и годовой приход суммарной радиации при действительных условиях облачности составляет лишь часть возможного, что является проявлением влияния облачности. Наибольшие отклонения реального месячного прихода от возможного отмечаются летом на Дальнем Востоке, где под влиянием муссона облачность снижает суммарную радиацию на 40–60%. В целом за год наибольшую долю от возможной суммарная радиация составляет в самых южных районах России — до 80%.
При наличии облачности суммарная радиация определяется не только количеством и формой облаков, но и состоянием солнечного диска. При открытом солнечном диске появление облачности приводит к увеличению суммарной радиации вследствие роста рассеянной. В отдельные дни рассеянная радиация может быть соизмерима с прямой. В этих случаях суточный приход суммарной радиации может превосходить радиацию при безоблачном небе.
В годовом ходе суммарной радиации определяющим является астрономический фактор, однако из-за влияния облачности максимальный приход радиации может наблюдаться не в июне, как это характерно для безоблачного неба, а в июле и даже в мае.
РАДИАЦИЯ [от лат. radiatio — сияние, блеск] — излучение (атомных частиц или электромагнитных волн), идущее от к.-л. источника (солнечная Р., ионизирующая Р., проникающая Р.). РАДИАЦИЯ ОТРАЖЕННАЯ — часть суммарной солнечной радиации, теряемой земной поверхностью в результате отражения. См. Альбедо. РАДИАЦИЯ ПРОНИКАЮЩАЯ — гамма-излучение и поток нейтронов, обладающие большой проникающей способностью.[ . ]
Суммарная радиация — общий приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность. Годовая величина поглощенной радиации в Рос-товской области увеличивается с севера на юг от 86 до 90 ккал/см .[ . ]
Суммарный эффект рассеяния и поглощения радиации атмосферными аэрозолями. При крупных аэрозолях (пыль, продукты конденсации и сгорания), содержание которых быстро убывает с высотой, А. О. не зависит от длины волны. При рассеянии мельчайшими аэрозолями (соизмеримыми с длинами волн света), постоянно присутствующими в тропосфере, рассеяние зависит от длины волны, может достигать степени релеевского рассеяния и имеет максимум в области 375—420 нм. А. О. изучается с помощью спектрофотометрических измерений горизонтальной прозрачности атмосферы. Часть общего ослабления радиации, зависящую от аэрозолей, называют аэрозольной составляющей.[ . ]
Часть суммарной солнечной радиации, поглощенная земной поверхностью. Годовые суммы П. Р. изменяются от 40 ккал вблизи полярного круга до 100 ккал на Средиземноморье и в Средней Азии. Максимальные суммы П. Р. (до 120 ккал) относятся к югу Северной Америки.[ . ]
Часть суммарной радиации, теряемая земной поверхностью в результате отражения. При определении планетарного альбедо Земли сюда же относится радиация, отраженная облаками, рассеянная вверх молекулами атмосферных газов и коллоидными частицами, взвешенными в воздухе, и вышедшая из атмосферы в мировое пространство. См, альбедо.[ . ]
Часть суммарной радиации, приходящей к земной поверхности, отражается от нее. Эта часть радиации называется отраженной коротковолновой солнечной радиацией.[ . ]
| Суммарная солнечная радиация Примечание |  |
Различают радиацию прямую, рассеянную и суммарную.[ . ]
В целом около 56% суммарной радиации идет на испарение воды. При конденсации влаги эта теплота выделяется и вместе с остальными 44% расходуется на нагрев воздуха, воды, земли и обусловленные этим нагревом конвективные процессы в атмосфере и гидросфере (ветры, течения). Менее 1% суммарной радиации поглощается при различных фотохимических реакциях в нижних слоях атмосферы, верхних слоях воды и в клетках растений. Главной составляющей этих фотохимических реакций является фотосинтез.[ . ]
ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА СУММАРНОЙ (СОЛНЕЧНОЙ) РАДИАЦИИ.[ . ]
Прямая солнечная радиация, приходящаяся на горизонтальную поверхность, и рассеянная солнечная радиация вместе составляют суммарную радиацию.[ . ]
Ультрафиолетовая радиация составляет около 5—10 % суммарной радиации, достигающей поверхности Земли.[ . ]
| Парниковый эффект. Стекло прозрачно для коротковолновой радиации, суммарный направленный вниз поток которой равен /. Уравновешивающий направленный вверх поток длинноволновой радиации от почвы равен и, доля е которого поглощается стеклом и нагревает его, что вызывает излучение потока В в обоих направлениях. |  |
Например, на Цугшпитце средняя ультрафиолетовая радиация для всех погодных условий за 1964-— 1971 гг. составляет 66 % средней ультрафиолетовой радиации для безоблачных дней, а на высоте 1780 м — 55% и на высоте 740 м (Гармиш) — 53% соответствующих значений для безоблачных дней. Максимальные интенсивности ультрафиолетовой радиации регистрируются несколько ниже верхней границы слоистообразных облаков, а не в безоблачных условиях, что является результатом рассеяния.[ . ]
В результате проведенных после аварии работ по дезактивации территории и сооружений радиохимического завода, а также населенных пунктов Георгиевка и Черная речка уровни радиации удалось снизить более чем на порядок.[ . ]
Необходимо добавить несколько слов по поводу действия ультрафиолетового излучения на биоту. Суммарная ультрафиолетовая радиация у земной поверхности определяется не только эффективностью озонового слоя, но сильно зависит и от других факторов, прежде всего от состояния атмосферы, ее состава и примесей. Поэтому уменьшение общего содержания озона не обязательно будет приводить к росту ультрафиолетового излучения. Согласно [65], в настоящее время нет убедительных свидетельств положительных трендов УФ-Б и УФ-С радиации в период заметного уменьшения общего содержания озона. Необходимо подчеркнуть, что озоновый дефицит наблюдается, как правило, весной или зимой, когда вследствие низкого положения Солнца нельзя ожидать высоких значений ультрафиолетовой радиации.[ . ]
Результаты исследований, проведенных в Альпах, в частности О. Экелем, указывают, что прямая УФ-В радиация на высотах от 200 и до 3500 м возрастает на 100 % летом и на 280 % зимой, тогда как соответствующий рост суммарной УФ-В радиации составляет только 34 и 72% соответственно (см. [90, с. 99—100]). Значения оптических масс атмосферы для этих данных не приведены, хотя в общем они находятся в соответствии с данными Колдуэлла. Вессели [102] использовал интерференционный фильтр и фотоэлементы в диапазоне 0,32—0,34 мкм и пришел к выводу, что в конце апреля 1964 г. на высоте 2700 м прямая ультрафиолетовая радиация составляла 90 % от соответствующего значения на Зоннблике (3106 м), а на высоте 1600 м — всего 73% (рис. 2.9).[ . ]
Имеет значение также степень черноты поверхностей экранов и стенки, их толщина и свойства материала.[ . ]
Спектрофотометрические методы определения аэрозольной компоненты ослабления атмосферы, под которой обычно понимают ослабление прямой радиации Солнца суммарным эффектом рассеяния и поглощения света частичками аэрозоля в атмосфере, основаны на применении закона Ламберта—Бугера (см. § 2). Оставляя пока в стороне вопросы исследования оптических свойств аэрозоля и его пространственно-временного распределения в атмосфере (см. гл. VI), приведем здесь лишь формальную методику определения спектральной аэрозольной толщи.[ . ]
Метеорологическая сеть состоит из наземного оборудования, предназначенного для измерения направления и скорости ветра; температуры воздуха; градиентов температуры на 100 м; суммарной солнечной радиации; относительной влажности; дождевых осадков; атмосферного давления.[ . ]
Альбедо всех поверхностей, а особенно водных зависит от высоты Солнца: наименьшее альбедо бывает в полуденные часы, наибольшее - утром и вечером. Это связано с тем, что при малой высоте Солнца в составе суммарной радиации возрастает доля рассеянной, которая в большей степени, чем прямая радиация отражается от шероховатой подстилающей поверхности.[ . ]
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ - это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди них главенствующую роль играют климатические (солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, давление и др.); затем идут эдафические (почвенные), важные для обитающих в почве животных; и ,наконец, гидрографические, или факторы водной среды. Солнечная радиация является основным источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы. Так, суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, в направлении от экватора к полюсам уменьшается примерно в 2,5 раза (от 180-220 до 60-80 ккал/см2 -год). На основе радиационного режима и характера циркуляции атмосферы выделяются на поверхности Земли климатические пояса. Однако солнечная радиация в свою очередь служит и важнейшим экологическим фактором, влияющим на физиологию и морфологию живых организмов. Существование на поверхности нашей планеты крупных зональных типов растительности (тундра, тайга, степи, пустыни, саванны, влажные тропические леса и др.) обусловлено в основном климатическими причинами; причем они тесно связаны с климатической зональностью.[ . ]
Для инфракрасного конца спектра солнечного излучения (>0,65 мкм) также существует высотная зависимость. Например, Кондратьев (см. [64], с. 234), опираясь на исследования С. П. Попова в СССР, показал, что доля солнечного инфракрасного излучения в суммарной приходящей радиации возрастает от 64 % около уровня моря до 83 % на высоте 2000 м для постоянной оптической массы, равной трем. Соответствующее увеличение инфракрасной компоненты излучения наблюдается и в полярных широтах. И в том, и в другом случае оно является результатом меньшего содержания водяного пара и, следовательно, уменьшения ослабления радиации.[ . ]
Уже отмечалось, что единственным первичным источником внешней энергии на Земле является световое и тепловое излучение Солнца (см. гл. 2). Ежегодно на земную поверхность падает около 21-1023 кДж, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы с содержащейся в них растительностью приходится только около 40%. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего 2%, общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, выразится величиной порядка 20-1022 кДж. Кроме создания чистой продукции, живой покров суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические затраты составляют около 30—40% энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2-1018 кДж в год солнечной энергии.[ . ]
Прибор для измерения радиационного баланса земной поверхности. Абсолютным Б. является так называемый абсолютный пиргеометр Михельсона. Его приемная часть состоит из двух горизонтально расположенных друг над другом тонких металлических пластинок, обращенных зачерненными поверхностями одна — вверх, другая — вниз. На верхнюю пластинку поступает поток суммарной радиации и встречного излучения атмосферы, на нижнюю —■ поток земного излучения и отраженной радиации. Разность температур верхней и нижней пластинок, обусловленная разностью поступающих на них потоков радиации, вызывает ток в термоэлектрической батарее, спаи которой поочередно прикреплены к нижней и верхней пластинкам. Этот ток уравновешивается током от постороннего источника, пропускаемым через нижнюю пластинку; по силе компенсирующего тока определяется величина радиационного баланса земной поверхности в кал/см2-мин.[ . ]
Суммарная солнечная радиация - вся прямая и рассеянная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность. Суммарная солнечная радиация характеризуется интенсивностью. При безоблачном небе суммарная солнечная радиация имеет максимальное значение около полудня, а в течение года - летом.
Солнечная радиация - электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца. Электромагнитная радиация распространяется в виде электромагнитных волн со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямой и рассеянной радиации.
Солнечная радиация - главный источник энергии для всех физико-географических процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере. Солнечная радиация обычно измеряется по ее тепловому действию и выражается в калориях на единицу поверхности за единицу времени. Всего Земля получает от Солнца менее одной двухмиллиардной его излучения.
Суммарная солнечная радиация измеряется в килокалориях на 1 квадратный сантиметр.
При движении с севера на юг количество солнечной радиации, получаемое территорией, увеличивается.
Солнечная радиация – излучение Солнцем света и тепла.
Суммарная радиация - часть отраженной и часть прямой радиации. Зависит от облаков и от облачности.
Со́лнечная радиа́ция — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца
Читайте также: