Почему меняется поступление солнечной радиации по сезонам года кратко
Обновлено: 02.07.2024
Солнечная радиация – испускаемая солнцем энергия в виде потока электромагнитных волн (световое, тепловое и ультрафиолетовое излучение), источник и двигатель всех процессов на Земле, в том числе климатообразующих. Она измеряется в калориях на 1 см 2 (ккал/см 2 ) или мегаджоулях на 1 м 2 (МДж/м 2 ) в год и зависит от широты расположения местности, а также от характера подстилающей поверхности.
2. На какие виды разделяют солнечную радиацию?
Виды, на которые подразделяют солнечную радиацию: прямая и рассеянная; тепловое, световое и ультрафиолетовое излучение.
3. Почему меняется поступление солнечной радиации по сезонам года?
Поступление солнечной радиации по сезонам года меняется за счет движения Земли по орбите вокруг Солнца, за счет чего в летний период на местности, расположенной выше тропиков (и в Северном, и в Южном полушариях) высота Солнца над горизонтов выше, чем в зимний период. Кроме того, за счет изменения характера подстилающей поверхности по сезонам года (зимой выпадает снег и отражается больше солнечной радиации, летом наоборот) меняется и количество отражённой солнечной радиации.
4. Для чего необходимо знать высоту Солнца над горизонтом?
Высоту солнца над горизонтом необходимо знать для того, чтобы определить угол падения солнечных лучей на местности. Также можно определить широту местности (в дни равноденствий при вычитании из 90 0 высоту солнца над горизонтом), ориентировочно можно определить дату в день наблюдения.
5. Выберите верный ответ. Общее количество радиации, достигшей поверхности Земли, называется: а) поглощённой радиацией; б) суммарной солнечной радиацией; в) рассеянной радиацией.
б) суммарной солнечной радиацией
6. Выберите верный ответ. При движении к экватору величина суммарной солнечной радиации: а) увеличивается; б) уменьшается; в) не изменяется.
7. Выберите верный ответ. Самый большой показатель отражённой радиации имеет: а) снег; б) чернозём; в) песок; г) вода.
8. Как вы думаете, можно ли в летний пасмурный день загореть?
В летний пасмурный день можно загореть, так как часть солнечного излучения способно проникать и через облака. Скорость загара будет не такой, как в ясную погоду, но при долгом нахождении под открытым пусть и пасмурным небом загар появится.
9. По карте на рисунке 42 определите суммарную солнечную радиацию для десяти городов России. Какой вывод вы сделали?
Суммарная солнечная радиация для 10 городов России:
1) Санкт-Петербург – 80 ккал/см 2 в год
2) Челябинск – 100 ккал/см 2 в год
3) Новосибирск – 100 ккал/см 2 в год
4) Хабаровск – 120 ккал/см 2 в год
5) Екатеринбург – примерно 94,4 ккал/см 2 в год
Расчет: поставим линейку на карте перпендикулярно изолинии 80-100 через Екатеринбург. Расстояние между изолиниями 1,8 см и от 80 до Екатеринбурга 1,3 см. Составим пропорцию: 1,8 см – 20 ккал/см 2 в год
1,3 см – Х ккал/см 2 в год
(1,3*20):1,8=14,4 ккал/см 2 в год –увеличение количества суммарной солнечной радиации в Екатеринбурге относительно изолинии 80 ккал/см 2 в год, получаем 80+14,4=94,4 ккал/см 2 в год. Расчет используется для всех городов, не лежащих на изолиниях (города №5-№10)
6) Красноярск – 97,1 ккал/см 2 в год
7) Омск – 106,7 ккал/см 2 в год
8) Пермь – 91,8 ккал/см 2 в год
9) Казань – 94,4 ккал/см 2 в год
10) Нижний Новгород – 91,4 ккал/см 2 в год
Вывод: города, расположенные южнее получают большее количество суммарной солнечной радиации.
10. Опишите, чем различаются сезоны года в вашей местности (природные условия, жизнь людей, их занятия). В какой из сезонов года жизнь наиболее активна?
Моя местность – Санкт-Петербург
Сезоны года различны, но для всех сезонов года характерна частая пасмурная погода и осадки. Зима отличается коротким световым днём, высокой облачностью и частыми туманами и осадками в виде снега. Морозы приходят при вторжении арктического воздуха, а при приходе воздушных масс с Атлантического океана – оттепелями. Весна характеризуется самым малым количеством осадков по сравнению с другими сезонами года, бывают ночные заморозки (при вторжении арктического воздуха), погода устойчивая (меньше облачность и скорость ветра). Лето в Санкт-Петербурге делится на две части. Первая часть лета, как правило, суше, стоит тёплая и даже жаркая погода, вторая часть лета (август) пасмурнее и дождливее, температуры уменьшаются. Осень в местности отличается пасмурной погодой, большим количеством осадков и высокой влажностью воздуха, усиливаются ветра. В конце сентября – начале октября на небольшой период времени устанавливается солнечная тёплая и сухая погода. На жизнь людей и занятия погода практически не влияет, круглогодично в хорошую погоду для каждого из сезонов года люди ходят на прогулки. Работа и повседневные дела в крупном мегаполисе никогда не останавливаются. Наиболее активна жизнь в городе поздней весной, летом и ранней осенью. Это связано с относительно хорошей погодой и притоком туристов.
От полюсов к экватору радиация увеличивается. От широты места, как известно, зависит высота Солнца над горизонтом в полдень в то или иное время года. Чем больше угол, под которым солнечные лучи падают на поверхность Земли, тем больше тепла она получает на единицу площади. От широты места зависит и продолжительность дня в разные времена года, что также определяет величину солнечной радиации, поступающей на земную поверхность.
В средних и высоких широтах, в которых лежит наша страна, поступление солнечной радиации сильно меняется по временам года. Это связано с большими изменениями полуденной высоты солнца и продолжительностью дня. Например, 22 июня (летнее солнцестояние) высота солнца в полдень в районе мыса Челюскин — 38°, а в районе города Кушка — 78°. К 22 декабря (зимнее солнцестояние) высота Солнца уменьшается на 47°. Тогда на крайнем юге высота Солнца в полдень немногим более 30°, а на Крайнем Севере Солнце не восходит над горизонтом. Здесь зимой полярная ночь.
Однако приход солнечной радиации на земную поверхность в определенном месте зависит не только от географической широты. Тепло и свет в атмосфере Земли отражаются, поглощаются — рассеиваются содержащимися в ней водяным паром, пылью, а также облаками. В атмосфере образуется рассеянная радиация.
ПЛАНЕТА ИМЕЕТ УГОЛ НАКЛОНА К ОСИ, ПОЭТОМУ ПО СЕЗОНАМ СНАЧАЛА ЛУЧШЕ ПРОГРЕВАЕТСЯ ОДНО ПОЛУШАРИЕ, А ЧЕРЕЗ ПОЛГОДА ДРУГОЕ. Поэтому и есть дни равноденствий, когда солнце стоит на экваторе и дни солнцестояний, когда солнце в зените на тропиках.
Вся совокупность лучистой энергии, посылаемой Солнцем, называется солнечной радиацией, обычно она выражается в калориях или джоулях на один квадратный сантиметр в минуту. Солнечная радиация распределяется по земле неравномерно. Это зависит:
- от плотности и влажности воздуха – чем они выше, тем меньше радиации получает земная поверхность;
- от географической широты местности – количество радиации увеличивается от полюсов к экватору. Количество прямой солнечной радиации зависит от длины пути, который проходят солнечные лучи в атмосфере. Когда Солнце находится в зените (угол падения лучей 90°), его лучи попадают на Землю кратчайшим путем и интенсивно отдают свою энергию малой площади;
- от годового и суточного движения Земли – в средних и высоких широтах поступление солнечной радиации сильно изменяется по временам года, что связано с изменением полуденной высоты Солнца и продолжительности дня;
- от характера земной поверхности – чем светлее поверхность, тем больше солнечных лучей она отражает.
2. На какие виды разделяют солнечную радиацию?
Существуют следующие виды Солнечной радиации: радиация, достигающая земной поверхности, состоит из прямой и рассеянной. Радиация, приходящая на Землю непосредственно от Солнца в виде прямых солнечных лучей при безоблачном небе, называется прямой. Она несет наибольшее количество тепла и света. Если бы у нашей планеты не было атмосферы, земная поверхность получала только прямую радиацию. Однако, проходя через атмосферу, примерно четвертая часть солнечной радиации рассеивается молекулами газов и примесями, отклоняется от прямого пути. Некоторая их часть достигает поверхности Земли, образуя рассеянную солнечную радиацию. Благодаря рассеянной радиации свет проникает и в те места, куда прямые солнечные лучи (прямая радиация) не проникают. Эта радиация создает дневной свет и придает цвет небу.
3. Почему меняется поступление солнечной радиации по сезонам года?
Россия, в своем большинстве, расположена в умеренных широтах, лежащих между тропиком и полярным кругом, в этих широтах Солнце каждый день восходит и заходит, но никогда не бывает в зените. Благодаря тому, что угол наклона Земли не изменен в течение всего её обращения вокруг Солнца, в разные сезоны количество приходящего тепла, в умеренных широтах, различно и зависит от угла Солнца над горизонтом. Так, на широте 450 mах угол падения солнечных лучей (22 июня) составляет приблизительно 680, а min (22 декабря) приблизительно 220. Чем меньше угол падения лучей Солнца, тем меньше тепла они приносят, поэтому отмечаются существенные сезонные различия получаемой солнечной радиации в разные сезоны года: зимы, весны, лета, осени.
4. Для чего необходимо знать высоту Солнца над горизонтом?
Высота Солнца над горизонтом определяет количество тепла приходящего на Землю, поэтому между углом падения солнечных лучей и количеством солнечной радиации, приходящей на земную поверхность, существует прямая зависимость. От экватора к полюсам в целом наблюдается уменьшение угла падения солнечных лучей, и как следствие от экватора к полюсам уменьшается величина солнечной радиации. Таким образом, зная высоту Солнца над горизонтом, можно узнать количество тепла приходящего на земную поверхность.
5. Выберите верный ответ. Общее количество радиации, достигшей поверхности Земли, называется: а) поглощённой радиацией; б) суммарной солнечной радиацией; в) рассеянной радиацией.
6. Выберите верный ответ. При движении к экватору величина суммарной солнечной радиации: а) увеличивается; б) уменьшается; в) не изменяется.
7. Выберите верный ответ. Самый большой показатель отражённой радиации имеет: а) снег; б) чернозём; в) песок; г) вода.
8. Как вы думаете, можно ли в летний пасмурный день загореть?
Суммарная солнечная радиация состоит из двух составляющих: рассеянной и прямой. При этом Солнечные лучи, независимости от своей природы несут в себе ультрафиолет, который и влияет на загар.
9. По карте на рисунке 36 определите суммарную солнечную радиацию для десяти городов России. Какой вывод вы сделали?
Суммарная радиация в разных городах России:
- Мурманск: 10 ккал/см2 в год;
- Архангельск: 30 ккал/см2 в год;
- Москва: 40 ккал/см2 в год;
- Пермь: 40 ккал/см2 в год;
- Казань: 40 ккал/см2 в год;
- Челябинск: 40 ккал/см2 в год;
- Саратов: 50 ккал/см2 в год;
- Волгоград: 50 ккал/см2 в год;
- Астрахань: 50 ккал/см2 в год;
- Ростов-на-Дону: более 50 ккал/см2 в год;
Общая закономерность в распределении солнечной радиации такова: чем ближе объект (город) к полюсу, тем меньше солнечной радиации приходиться на него (город).
10. Опишите, чем различаются сезоны года в вашей местности (природные условия, жизнь людей, их занятия). В какой из сезонов года жизнь наиболее активна?
Количество солнечной радиации, которую получают те или иные районы, зависит от положения Земли относительно Солнца. От изменения этого положения— отклонения земной оси от перпендикуляра зависит и смена времен года. Зимой (северного полушария) Земля находится ближе к Солнцу, чем летом, и получает на 7% больше солнечной радиации, но это уравновешивается влиянием наклона земной оси, а также распределением суши и океанов и другими факторами.
Поверхность суши нагревается и охлаждается быстрее, чем поверхность водоемов. Даже при беглом взгляде на карту мира видно, что большая часть суши сосредоточена в северном полушарии, а большая часть водной поверхности находится в южном полушарии.
Таким образом, изменение расстояния между Землей и Солнцем в годовом цикле оказывается лишь второстепенной причиной смены времен года.
В результате того что изменяется положение Земли относительно Солнца, изменяется постепенно в течение года и наибольшая — полуденная — его высота над горизонтом. Это изменение является прямым следствием вращения Земли вокруг Солнца и наклона ее оси.
Так называемые тропики представляют собой те наиболее удаленные от экватора широты, на которых Солнце в полдень может находиться в зените, т. е. прямо над головой наблюдателя. 21 июня Солнце в полдень находится в зените прямо над Северным тропиком. В этот день — день летнего солнцестояния — начинается лето в северном полушарии. В полдень 21 декабря Солнце находится в зените над Южным тропиком. В этот день — день зимнего солнцестояния — начинается зима в северном полушарии. Таким образом, зима в северном полушарии начинается 21 декабря, когда северный конец оси Земли направлен в сторону, противоположную Солнцу. Лето же начинается примерно 21 июня, когда северный конец земной оси направлен в,сторону Солнца.
На траектории орбитального движения Земли вокруг Солнца есть еще две важные точки, лежащие примерно посредине между точками солнцестояний. Около 23 сентября и около 21 марта Солнце в полдень находится в зените точно над экватором. Эти две даты означают начало соответственно осени и весны в северном полушарии. В эти дни ось Земли еще занимает свое прежнее положение относительно небосвода, но уже не наклонена ни к Солнцу, ни в противоположную сторону.
Северный тропик расположен на 23°30' с. ш., а Южный тропик на 23°30' ю. ш. Наблюдая ежедневно за точкой наивысшего положения Солнца на небосводе, можно заметить, что точка эта за год перемещается на 47°. Указанные даты начала сезонов приблизительны и могут колебаться в пределах одного-двух дней, так как наши измерения времени неточны.
Из-за наклонного положения земной оси угол, под которым солнечные лучи падают на Землю, в течение года меняется. Угол, под которым лучи Солнца падают на земную поверхность, и продолжительность светлого времени суток непосредственно определяют собой сезонные изменения состояния атмосферы.
В летний полдень, когда угол падения солнечных лучей ближе всего к прямому, на единицу площади земной поверхности поступает наибольшее количество солнечной энергии. Зимой же, когда угол между пучком солнечных лучей и земной поверхностью уменьшается, уменьшается и приход солнечной радиации на единицу площади. Стало быть, земная поверхность меньше нагревается зимой, чем летом.
Угол падения солнечных лучей в полдень на горизонтальную земную поверхность можно вычислить, найдя дополнение до 90° к разности между широтой данного места и той широтой, на которой Солнце в полдень этого дня находится в зените. Чем меньше этот угол, тем меньше и инсоляция, т. е. количество солнечной энергии, получаемое земной поверхностью. Инсоляция прямо пропорциональна углу падения солнечных лучей на земную поверхность.
Рассматривая влияние наклона земной оси на приход солнечной радиации, отметим и тот факт, что Земля окружена атмосферой. Чтобы достичь земной поверхности, поток солнечной радиации должен в разные сезоны пройти через неодинаковую толщу воздуха. Зимой, когда угол падения солнечных лучей мал, они проходят через большую толщу атмосферы, чем летом. Это значительно ослабляет поток солнечной радиации и уменьшает ее количество, приходящее к земной поверхности. Летом же, когда Солнце в полдень стоит высоко, лучи его проходят в атмосфере более короткий путь и потому не ослабляются столь сильно, как зимой.
Продолжительность дня также влияет на инсоляцию в разное время года. Летом день длиннее, чем зимой, а потому и поступление солнечной радиации на земную поверхность летом тоже больше. Например, в Нью-Йорке в день летнего солнцестояния продолжительность дня достигает 15 часов, в день же зимнего солнцестояния она почти вдвое меньше. Это самый короткий день в го> ду*. В зависимости от времени года каждый следующий день бывает короче или, наоборот, длиннее, чем предыдущий.
Таким образом, наклон земной оси обуславливает действие трех важных факторов, которые уже в свою очередь влияют на смену сезонов. Из-за меньшего угла падения лучей интенсивность солнечной радиации зимой меньше, чем летом. Продолжительность дня летом больше, чем продолжительность ночи, и потому приход радиации в дневные часы больше, чем ее потеря ночью. И наконец, ослабление солнечных лучей зимой сильнее, чем летом, так как в первом случае лучи проходят более длинный путь в атмосфере.
Читайте также: