El balance de radiación de la tierra y la iluminación de la superficie del mar. Radiación solar, terrestre y atmosférica ¿Qué proporción de la luz solar es absorbida por la superficie terrestre?

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1 TAREAS Grado 8 Ronda de prueba 1. La hora en cada momento del día es la misma en puntos ubicados en el mismo meridiano, llamados: A. Cinturón B. Decreto C. Local D. Verano 2. En qué era geológica ocurrieron tales eventos como se produce la aparición de los mamíferos y las aves, la aparición de las primeras plantas con flores, el predominio de las gimnospermas y los reptiles: A. Arcaico B. Proterozoico C. Paleozoico D. Mesozoico 3. ¿Qué proporción de luz solar es absorbida por la superficie terrestre?: A 10% B. 30% C. 50% D. 70% 4. ¿Cuál de las estructuras tectónicas se caracteriza por una edad más joven: A. Plataforma rusa B. Placa de Siberia occidental B. Escudo de Aldan D. Áreas plegadas de Kamchatka 5. ¿El mar más salado que baña la costa de Rusia? A. Chernoye B. Japonés C. Báltico G. Azov 6. La Ruta del Mar del Norte comienza desde el puerto: A. Arkhangelsk B. Murmansk C. San Petersburgo G. Kaliningrado 7. Un científico de Ekaterimburgo (cinturón IV) organizó un seminario web para sus colegas de otras regiones Rusia Omsk (correa en V), San Petersburgo (correa en II) y Barnaul (correa en VI) a las 14:00 hora de Moscú. Para el participante desde qué ciudad comenzará el seminario web a las 18:00 hora local: A. Desde San Petersburgo B. Desde Ekaterimburgo C. Desde Barnaul D. Desde Omsk 8. Especifique un objeto marino que no se encuentre frente a la costa de Rusia: A Estrecho de Bussol V. Estrecho de Kerch B. Bahía de Gdansk D. Bahía de Riga 9. ¿Cuáles de las siguientes ciudades están ubicadas en el río Volga: A. Penza, Tolyatti V. Nizhny Novgorod, Kirov B. Cheboksary, Yoshkar-Ola G. Kazan , Ulyanovsk 10. Elija una respuesta en la que los pueblos enumerados pertenezcan al mismo grupo lingüístico: A. Buryats, Kalmyks, Khakasses B. Bashkirs, Chuvashs, Tatars B. Chechens, Ingush, Adyghes D. Mordva, Udmurts, Kumyks 11. ¿Cuál es el origen de accidentes geográficos como ozes y kams: A. Tectónico C. Karst B. Glacial D. Eólico 1

2 12. Reservas de este recurso natural mineral en Región de Kaliningrado se estiman en más de 3 mil millones de toneladas, se han explorado 281 yacimientos. Su extracción se lleva a cabo principalmente en los distritos de Nesterovsky y Polessky de la región. Su poder calorífico alcanza las 5000 kcal, aunque desde 1982 está prohibido por ley su uso como combustible. Este recurso se suministra a muchos países europeos. A. Torf B. Ámbar C. Gas D. Esquisto bituminoso 13. Durante uno de los discursos geógrafo erudito V. V. Dokuchaev dijo: “Disculpe que me detuve en ... un poco más de lo que esperaba, pero esto se debe a que este último es más caro para Rusia que cualquier petróleo, cualquier carbón, más que oro y minerales de hierro; en él está la inagotable riqueza rusa milenaria. ¿Qué hizo V. V. Dokuchaev? A. Bosque B. Chernozem C. Gas D. Océano de norte a sur, y en las montañas desde el pie hasta los picos ”: A. Complejos naturales y económicos C. Regiones geográficas B. Zonas naturales D. Paisajes 15. ¿Qué fenómeno natural? se menciona en la historia de I. Ryabtsev "El milagro de la estepa". “Por segunda semana en la estepa, julio, gobernó el más ardiente, el más despiadado. Lamió ríos poco profundos hasta el fondo, animales y pájaros dispersos en alguna parte. La hierba quemada crujía bajo los pies, convirtiéndose en polvo; la tierra desnuda estaba cortada con profundas grietas en las que yacían serpientes, lagartijas y arañas. Mires donde mires, hay dos colores en todas partes: amarillo ceniza y marrón. Sobre este fondo lúgubre, engañosamente agradable a la vista, arbustos sin hojas de espino de camello, la única planta en la que todavía parpadeaba la vida, se esparcían en trazos de aguamarina. Brillando bajo el sol, aquí y allá, en parches blancos como el azúcar, yace sal que ha salido en parches muertos y calvos. Esta es una vista hermosa y al mismo tiempo terrible» A. Bora B. Fen V. Sukhovey G. Samum 16. Vórtice atmosférico de gran diámetro (de cientos a varios miles de kilómetros) con presión de aire reducida en el centro. El aire circula en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur A. Tornado B. Ciclón C. Anticiclón D. Tornado 17. Indique la respuesta en la que todos los ríos pertenecen al mismo sistema fluvial A. Don, Voronezh, Oka C. Volga , Kama, Svir B. Amur, Argun, Shilka G. Ob, Irtysh, Khatanga 18. ¿Cuál recurso natural combina los siguientes depósitos: Shtokmanovskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye, Astrakhanskoye. A. Petróleo C. Gas B. Hulla D. Sal de potasio 2

3 19. Determina qué penínsulas de Rusia se caracterizan por las siguientes características climáticas: A. El clima es muy frío, marcadamente continental. La temperatura media en enero es t menos ºС, y en julio º. La primavera comienza a mediados de junio y en agosto la temperatura media diaria desciende por debajo de cero. La precipitación es de 120 a 140 mm por año. La parte oriental de la península está completamente cubierta por un glaciar. B. El clima es marítimo, más severo en el oeste que en el este. La precipitación anual es de 600 a 1100 mm. Las partes más altas de las montañas albergan glaciares modernos.Una de las características más llamativas del clima de la península son los fuertes vientos, huracanes y tormentas en todas las zonas de la región.En los meses de invierno, los vientos soplan con una fuerza de más de 6 m/ s. B. Una de las regiones "más cálidas" del cinturón subártico de la Tierra. En la parte norte de la península hace más calor que en la parte sur, lo que se debe a la influencia de una corriente cálida.La temperatura media en invierno es de -9ºС en la costa a -13ºС en el centro de la península. El período libre de heladas dura un promedio de 120 días en una estrecha franja costera, se acorta con la distancia del mar a 60 días, y en las cimas de la cordillera la temperatura no baja de 0ºС por menos de 40 días al año. año. 1. Península de Kamchatka 2. Península de Kola 3. Península de Taimyr 20. ¿Cuál de los siguientes es un ejemplo? gestión ambiental? A. Creación de cortinas de protección forestal en la zona de estepa B. Drenaje de pantanos en los tramos altos de los ríos C. Transferencia de centrales térmicas de gas natural a carbón D. Arado longitudinal de taludes 21. Elaboración de un folleto publicitario para una empresa de viajes, el artista trató de representar varios rincones exóticos del mundo. Encuentra los errores de dos artistas. A. Un peruano conduce una llama B. Un tuareg conduce un tiro de renos C. Un tailandés monta turistas en un yak D. Un indostaní ara un campo en un búfalo que lleva consigo una masa de piedras es: A. Deslizamiento de tierra B. Inundación C. Sel D. Moraine 23. ¿Cuándo se dividió Pangea continental? A. Hace 10 millones de años B. Hace 50 millones de años C. Hace 250 millones de años D. Hace 500 millones de años 24. En 1831, el explorador polar inglés John Ross hizo un descubrimiento en el archipiélago ártico canadiense, y 10 años después su sobrino James Ross alcanzó su antípoda en la Antártida. ¿De qué tipo de descubrimiento estás hablando? A. Polo norte magnético B. Círculo polar ártico C. Polo sur magnético D. Norte geográfico más 3

4 25. Establecer la correspondencia: la cima de la montaña - el país 1. Toubkal A.Andy a. Rusia 2. Aconcagua B. Atlas b. Estados Unidos 3. Elbrus V. Cordillera c. Argentina 4. McKinley D. Cáucaso D. Marruecos 26. Las lluvias monzónicas a menudo provocan inundaciones en los ríos: A. Ob, Indigirka B. Rein, Vistula V. Danube, Yenisei G. Yangtze, Amur 27. ¿Cuál de los países se encuentra en diferentes continentes? A. Kazajstán C. Egipto B. Turquía; Rusia 28. Establecer la correspondencia de los conceptos propuestos a varias esferas de la Tierra 1. Humo negro A. Litosfera 2. Halo B. Hidrosfera 3. El Niño C. Biosfera 4. Nekton D. Atmósfera 29. Elegir un lago con salinidad mínima . A. 40.4

5 Tarea de ronda analítica de 8.° grado 1. Use el mapa topográfico para completar la tarea. 1) Determine la escala del mapa si la distancia del punto A al punto B es de 900 m Escriba la respuesta en forma de una escala numérica y con nombre 2) Determine el acimut y la dirección en la que debe ir desde la escuela al pozo ¿Qué distancia se debe recorrer? 3) Determinar la amplitud de las alturas absolutas del área 4) En qué dirección fluye el río. ¿Ardilla? 5) Evaluar cuál de los sitios indicados en el mapa con los números 1 y 2 es mejor elegir para la construcción de una planta de energía eólica destinada al suministro eléctrico de emergencia de una escuela en el pueblo de Verkhnee. Da al menos dos razones. Puntaje máximo 13.5

6 Tarea 2. Con base en los fragmentos propuestos de imágenes satelitales, determinar el origen de las cuencas lacustres. Dé ejemplos de los nombres de lagos o áreas de su distribución. Anota tu respuesta en la tabla Número de imagen del espacio Origen de la cuenca del lago Puntos máximos 10. Un ejemplo de un lago o área de distribución Tarea 3. Relaciona las definiciones con fenómenos geográficos y nombra los continentes (o partes del mundo ) sobre los que se observan estos fenómenos. A. Pororoka B. Mistral V. Kum G. Scrab D. Atoll 1. Matorrales de arbustos xerófilos siempreverdes de bajo crecimiento en los trópicos y subtrópicos. 2. Isla de coral en forma de anillo en forma de una cresta estrecha que rodea una laguna poco profunda. 3. Un maremoto que se mueve río arriba desde la desembocadura de un río 4. Un desierto arenoso 5. Un viento frío del noroeste que sopla en la costa sur del país, llamada Côte d'Azur. Anota tus respuestas en una tabla. Fenómeno Definición número Continente o parte del mundo 6

7 A B C D E Máximo de puntos 10. Tarea 4. Hay ciudades en la tierra donde en enero la gente no necesita abrigos de piel, gorros de piel ni guantes. De la lista, seleccione aquellas ciudades cuyos residentes no necesitan ropa de invierno en enero. ¿Por qué tienen tanta suerte los residentes de cada una de las ciudades que has elegido? Luanda, Managua, El Cairo, Estocolmo, Bucarest Respuesta: El número máximo de puntos es 6. Problema 5. Los muchachos, finlandeses de un pequeño pueblo ubicado cerca del Círculo Polar Ártico, querían comunicarse con escolares de otros países que vivían con ellos en el mismo paralela. Enviaron cartas a Rusia, Canadá, Suecia. ¿A qué países se olvidaron de escribir los chicos? ¿Qué medio de transporte puede entregar una carta allí? Respuesta: El número máximo de puntos es 6. Tarea 6. Completa los espacios en blanco descripción geográfica región de Nizhny Novgorod. La región de Nizhny Novgorod está ubicada en el centro de Rusia, en la (1) llanura, en las zonas naturales (2), (3), (4). Embudos, grutas, lagos (5) de origen están muy extendidos en el relieve de la región. El área se encuentra dentro de la (6) zona climática. Las principales arterias de agua son cuatro ríos (7, 8, 9, 10) pertenecientes a la cuenca (11) del mar. En el norte de la región, (12) los suelos son zonales y (13) los suelos son comunes en el sureste. Más ciudad antigua La región de Nizhny Novgorod (14) se encuentra en la orilla izquierda del Volga y es famosa por la artesanía popular. Y en la ciudad de Semenov, las tradiciones de artesanía popular de 300 años continúan (15). El número máximo de puntos es 15. Respuesta:

TAREA Grado 7 Prueba ronda 1. ¿En qué dirección necesitas moverte para llegar desde un punto con coordenadas 12 n.l. 176 vatios a un punto con coordenadas 30 s.l. 174 E: A. Al noreste B. al suroeste

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La energía solar igual al 100% llega al límite superior de la atmósfera.

La radiación ultravioleta, que representa el 3% del 100% de la luz solar entrante, en la mayor parte absorbido por la capa de ozono en la atmósfera superior.

Alrededor del 40 % del 97 % restante interactúa con las nubes, de las cuales el 24 % se refleja de vuelta al espacio, el 2 % es absorbido por las nubes y el 14 % se dispersa, alcanzando la superficie terrestre como radiación dispersa.

El 32 % de la radiación entrante interactúa con el vapor de agua, el polvo y la neblina en la atmósfera; el 13 % de esto se absorbe, el 7 % se refleja de regreso al espacio y el 12 % llega a la superficie de la tierra como luz solar dispersa (Fig. 6)

Arroz. 6. Balance de radiación de la Tierra

Por lo tanto, del 100% de la radiación solar inicial de la superficie terrestre, llega el 2% de la luz solar directa y el 26% de la luz difusa.

De este total, el 4% se refleja desde la superficie de la tierra hacia el espacio, y la reflexión total hacia el espacio es el 35% de la luz solar incidente.

Del 65% de la luz absorbida por la Tierra, el 3% proviene de la atmósfera superior, el 15% de la atmósfera inferior y el 47% de la superficie terrestre: el océano y la tierra.

Para que la Tierra mantenga el equilibrio térmico, el 47% de toda la energía solar que atraviesa la atmósfera y es absorbida por la tierra y el mar debe ser devuelta por la tierra y el mar a la atmósfera.

La parte visible del espectro de radiación que ingresa a la superficie del océano y crea iluminación consiste en rayos solares que han atravesado la atmósfera (radiación directa) y algunos de los rayos dispersados ​​por la atmósfera en todas direcciones, incluso hacia la superficie del océano. océano (radiación difusa).

La relación de la energía de estos dos flujos de luz que caen sobre una plataforma horizontal depende de la altura del Sol: cuanto más alto está sobre el horizonte, mayor es la proporción de radiación directa.

La iluminación de la superficie del mar en condiciones naturales también depende de la cubierta de nubes. Las nubes altas y delgadas arrojan mucha luz dispersa, por lo que la iluminación de la superficie del mar a alturas medias del Sol puede ser incluso mayor que con un cielo sin nubes. Las nubes de lluvia densas reducen drásticamente la iluminación.

Los rayos de luz que crean la iluminación de la superficie del mar experimentan reflexión y refracción en el límite agua-aire (Fig. 7) de acuerdo con la conocida ley física de Snell.

Arroz. 7. Reflexión y refracción de un haz de luz sobre la superficie del océano

Por lo tanto, todos los rayos de luz que caen sobre la superficie del mar se reflejan parcialmente, se refractan y entran al mar.

La relación entre los flujos de luz refractada y reflejada depende de la altura del Sol. A una altura del Sol 0 0, todo el flujo de luz se refleja desde la superficie del mar. Con un aumento en la altura del Sol, la proporción del flujo de luz que penetra en el agua aumenta, ya una altura del Sol de 90 0, el 98% del flujo total que incide en la superficie penetra en el agua.

La relación entre el flujo de luz reflejado desde la superficie del mar y la luz incidente se llama albedo de la superficie del mar . Entonces el albedo de la superficie del mar a una altura del Sol de 90 0 será 2%, y para 0 0 - 100%. El albedo de la superficie del mar es diferente para los flujos de luz directos y difusos. El albedo de la radiación directa depende esencialmente de la altura del Sol, el albedo de la radiación dispersa prácticamente no depende de la altura del Sol.

LECCION 2.

RADIACIÓN SOLAR.

Plan:

1. El valor de la radiación solar para la vida en la Tierra.

2. Tipos de radiación solar.

3. Composición espectral de la radiación solar.

4. Absorción y dispersión de la radiación.

5.PAR (radiación fotosintéticamente activa).

6. Balance de radiación.

1. La principal fuente de energía en la Tierra para todos los seres vivos (plantas, animales y humanos) es la energía del sol.

El sol es una bola de gas con un radio de 695300 km. El radio del Sol es 109 veces mayor que el radio de la Tierra (ecuatorial 6378,2 km, polar 6356,8 km). El sol está compuesto principalmente de hidrógeno (64%) y helio (32%). El resto representa sólo el 4% de su masa.

La energía solar es la principal condición para la existencia de la biosfera y uno de los principales factores formadores del clima. Debido a la energía del Sol, las masas de aire en la atmósfera están en constante movimiento, lo que asegura la constancia de la composición gaseosa de la atmósfera. Bajo la acción de la radiación solar, una gran cantidad de agua se evapora de la superficie de los embalses, el suelo y las plantas. El vapor de agua transportado por el viento desde los océanos y mares hasta los continentes es la principal fuente de precipitación para la tierra.

La energía solar es una condición indispensable para la existencia de plantas verdes, que convierten la energía solar en sustancias orgánicas de alta energía durante la fotosíntesis.

El crecimiento y desarrollo de las plantas es un proceso de asimilación y procesamiento de la energía solar, por lo tanto, la producción agrícola sólo es posible si la energía solar llega a la superficie terrestre. Un científico ruso escribió: "Dale al mejor cocinero tanto aire fresco, luz solar, un río entero de agua limpia como quieras, pídele que prepare azúcar, almidón, grasas y granos de todo esto, y pensará que te estás riendo a él. Pero lo que parece absolutamente fantástico para una persona se realiza sin obstáculos en las hojas verdes de las plantas bajo la influencia de la energía del sol. Se estima que 1 m2. un metro de hojas por hora produce un gramo de azúcar. Debido al hecho de que la Tierra está rodeada por una capa continua de la atmósfera, los rayos del sol, antes de llegar a la superficie de la tierra, atraviesan todo el espesor de la atmósfera, que los refleja parcialmente, los dispersa parcialmente, es decir, cambia la cantidad. y la calidad de la luz solar que ingresa a la superficie terrestre. Los organismos vivos son sensibles a los cambios en la intensidad de la iluminación creada por la radiación solar. Debido a diferentes reacciones de acuerdo con la intensidad de la iluminación, todas las formas de vegetación se dividen en amantes de la luz y tolerantes a la sombra. La iluminación insuficiente en los cultivos provoca, por ejemplo, una débil diferenciación de los tejidos de paja de los cultivos de cereales. Como resultado, la fuerza y ​​la elasticidad de los tejidos disminuyen, lo que a menudo conduce al encamado de los cultivos. En cultivos de maíz espesados, debido a la baja radiación solar, se debilita la formación de mazorcas en las plantas.

La radiación solar afecta composición química Productos agrícolas. Por ejemplo, el contenido de azúcar de la remolacha y las frutas, el contenido de proteína en el grano de trigo depende directamente del número días soleados. La cantidad de aceite en las semillas de girasol, lino también aumenta con el aumento de la llegada de la radiación solar.

La iluminación de las partes aéreas de las plantas afecta significativamente la absorción de nutrientes por parte de las raíces. Con poca iluminación, la transferencia de asimilados a las raíces se ralentiza y, como resultado, se inhiben los procesos biosintéticos que ocurren en las células vegetales.

La iluminación también afecta la aparición, propagación y desarrollo de enfermedades de las plantas. El período de infección consta de dos fases, que difieren entre sí en respuesta al factor de luz. El primero de ellos, la germinación real de las esporas y la penetración del principio infeccioso en los tejidos del cultivo afectado, en la mayoría de los casos no depende de la presencia y la intensidad de la luz. El segundo, después de la germinación de las esporas, es más activo en condiciones de mucha luz.

El efecto positivo de la luz también afecta la tasa de desarrollo del patógeno en la planta huésped. Esto es especialmente evidente en los hongos de la roya. Cuanta más luz, más corto es el período de incubación de la roya del trigo, la roya amarilla de la cebada, la roya del lino y del frijol, etc. Y esto aumenta el número de generaciones del hongo y aumenta la intensidad de la infección. La fertilidad aumenta en este patógeno en condiciones de luz intensa.

Algunas enfermedades se desarrollan más activamente con poca luz, lo que provoca el debilitamiento de las plantas y una disminución de su resistencia a las enfermedades (agentes causantes de varios tipos de podredumbre, especialmente en cultivos de hortalizas).

Duración de la iluminación y las plantas. El ritmo de la radiación solar (la alternancia de las partes claras y oscuras del día) es el factor ambiental más estable y recurrente de año en año. Como resultado de muchos años de investigación, los fisiólogos han establecido que la transición de las plantas al desarrollo generativo depende de una cierta proporción de la duración del día y la noche. En este sentido, los cultivos según la reacción fotoperiódica se pueden clasificar en grupos: día corto cuyo desarrollo se retrasa en un día de más de 10 horas. Un día corto favorece la formación de flores, mientras que un día largo la previene. Dichos cultivos incluyen soja, arroz, mijo, sorgo, maíz, etc.;

día largo hasta las 12-13 en punto, que requieren iluminación a largo plazo para su desarrollo. Su desarrollo se acelera cuando la duración del día es de unas 20 horas Estos cultivos incluyen centeno, avena, trigo, lino, guisantes, espinacas, trébol, etc.;

neutral con respecto a la duración del día, cuyo desarrollo no depende de la duración del día, por ejemplo, tomate, trigo sarraceno, legumbres, ruibarbo.

Se ha establecido que el predominio de una determinada composición espectral en el flujo radiante es necesario para el inicio de la floración de las plantas. Las plantas de día corto se desarrollan más rápido cuando la radiación máxima cae sobre los rayos azul-violeta y las plantas de día largo, sobre los rojos. La duración de la parte luminosa del día (longitud astronómica del día) depende de la época del año y latitud geográfica. En el ecuador, la duración del día durante todo el año es de 12 horas ± 30 minutos. Al pasar del ecuador a los polos después del equinoccio vernal (21.03), la duración del día aumenta hacia el norte y disminuye hacia el sur. Después del equinoccio de otoño (23.09) se invierte la distribución de la duración del día. En el hemisferio norte, el 22 de junio es el día más largo, cuya duración es de 24 horas al norte del círculo polar ártico. El día más corto en el hemisferio norte es el 22 de diciembre, y más allá del círculo polar ártico en los meses de invierno, el sol no elevarse por encima del horizonte en absoluto. En latitudes medias, por ejemplo, en Moscú, la duración del día durante el año varía de 7 a 17,5 horas.

2. Tipos de radiación solar.

La radiación solar consta de tres componentes: radiación solar directa, dispersa y total.

RADIACIÓN SOLAR DIRECTAS- radiación procedente del sol a la atmósfera y luego a la superficie terrestre en forma de haz de rayos paralelos. Su intensidad se mide en calorías por cm2 por minuto. Depende de la altura del sol y del estado de la atmósfera (nubosidad, polvo, vapor de agua). La cantidad anual de radiación solar directa sobre la superficie horizontal del territorio del Territorio de Stavropol es de 65-76 kcal/cm2/min. A nivel del mar, con una posición alta del Sol (verano, mediodía) y buena transparencia, la radiación solar directa es de 1,5 kcal/cm2/min. Esta es la parte de longitud de onda corta del espectro. Cuando el flujo de radiación solar directa atraviesa la atmósfera, se debilita debido a la absorción (alrededor del 15 %) y la dispersión (alrededor del 25 %) de energía por parte de gases, aerosoles y nubes.

El flujo de radiación solar directa que incide sobre una superficie horizontal se denomina insolación. S= S pecado Hoes la componente vertical de la radiación solar directa.

S – cantidad de calor recibida por una superficie perpendicular a la viga ,

Ho – la altura del Sol, es decir, el ángulo formado por un rayo de sol con una superficie horizontal .

En el límite de la atmósfera, la intensidad de la radiación solar esEntonces= 1,98 kcal/cm2/min. - según el acuerdo internacional de 1958. Se llama la constante solar. Esto sería en la superficie si la atmósfera fuera absolutamente transparente.

Arroz. 2.1. El camino del rayo del sol en la atmósfera a diferentes alturas del sol.

RADIACIÓN DISPERSAD – parte de la radiación solar como resultado de la dispersión por la atmósfera regresa al espacio, pero una parte significativa de ella ingresa a la Tierra en forma de radiación dispersa. Radiación máxima dispersada + 1 kcal/cm2/min. Se nota en un cielo despejado, si hay nubes altas en él. Bajo un cielo nublado, el espectro de radiación dispersa es similar al del sol. Esta es la parte de longitud de onda corta del espectro. Longitud de onda 0,17-4 micras.

RADIACIÓN TOTALq- consiste en radiación difusa y directa a una superficie horizontal. q= S+ D.

La relación entre radiación directa y difusa en la composición de la radiación total depende de la altura del Sol, la nubosidad y contaminación de la atmósfera, y la altura de la superficie sobre el nivel del mar. Con un aumento en la altura del Sol, la fracción de radiación dispersada en un cielo sin nubes disminuye. Cuanto más transparente es la atmósfera y más alto el Sol, menor es la proporción de radiación dispersa. Con nubes densas continuas, la radiación total consiste completamente en radiación dispersa. En invierno, debido a la reflexión de la radiación de la capa de nieve y su dispersión secundaria en la atmósfera, la proporción de radiación dispersa en la composición del total aumenta notablemente.

La luz y el calor que reciben las plantas del Sol es el resultado de la acción de la radiación solar total. Por lo tanto, los datos sobre las cantidades de radiación que recibe la superficie por día, mes, temporada de crecimiento y año son de gran importancia para la agricultura.

radiación solar reflejada. Albedo. La radiación total que ha llegado a la superficie terrestre, parcialmente reflejada desde ella, crea radiación solar reflejada (RK), dirigida desde la superficie terrestre hacia la atmósfera. El valor de la radiación reflejada depende en gran medida de las propiedades y estado de la superficie reflectante: color, rugosidad, humedad, etc. La reflectividad de cualquier superficie se puede caracterizar por su albedo (Ak), entendido como el cociente de la radiación solar reflejada al total El albedo generalmente se expresa como un porcentaje:

Las observaciones muestran que el albedo de varias superficies varía dentro de límites relativamente estrechos (10...30%), con la excepción de la nieve y el agua.

El albedo depende de la humedad del suelo, con cuyo aumento disminuye, lo cual es importante en el proceso de cambio del régimen térmico de los campos de regadío. Debido a la disminución del albedo, cuando el suelo se humedece, la radiación absorbida aumenta. El albedo de varias superficies tiene una variación diaria y anual bien pronunciada, debido a la dependencia del albedo con la altura del Sol. El valor de albedo más bajo se observa alrededor del mediodía y durante el año, en verano.

La radiación propia de la Tierra y la contraradiación de la atmósfera. Radiación eficiente. la superficie de la tierra como cuerpo físico, que tiene una temperatura superior al cero absoluto (-273 °C), es una fuente de radiación, a la que se denomina radiación propia de la Tierra (E3). Se dirige a la atmósfera y es absorbido casi por completo por el vapor de agua, las gotas de agua y el dióxido de carbono contenido en el aire. La radiación de la Tierra depende de la temperatura de su superficie.

La atmósfera, al absorber una pequeña cantidad de radiación solar y casi toda la energía emitida por la superficie terrestre, se calienta y, a su vez, también irradia energía. Alrededor del 30% de la radiación atmosférica va al espacio exterior, y alrededor del 70% llega a la superficie de la Tierra y se denomina radiación contraria a la atmósfera (Ea).

La cantidad de energía emitida por la atmósfera es directamente proporcional a su temperatura, contenido de dióxido de carbono, ozono y nubosidad.

La superficie de la Tierra absorbe esta contraradiación casi por completo (en un 90...99%). Por lo tanto, es una importante fuente de calor para la superficie terrestre además de la radiación solar absorbida. Esta influencia de la atmósfera sobre el régimen térmico de la Tierra se denomina invernadero o efecto invernadero debido a la analogía externa con la acción de los vidrios en invernaderos e invernaderos. El vidrio transmite bien los rayos del sol, que calientan el suelo y las plantas, pero retrasa la radiación térmica del suelo y las plantas calentadas.

La diferencia entre la radiación propia de la superficie terrestre y la contraradiación de la atmósfera se denomina radiación efectiva: Eef.

Eef= E3-Ea

En las noches despejadas y ligeramente nubladas, la radiación efectiva es mucho mayor que en las noches nubladas, por lo que el enfriamiento nocturno de la superficie terrestre también es mayor. Durante el día, está bloqueado por la radiación total absorbida, como resultado de lo cual aumenta la temperatura de la superficie. Al mismo tiempo, la radiación efectiva también aumenta. La superficie de la tierra en latitudes medias pierde 70...140 W/m2 debido a la radiación efectiva, que es aproximadamente la mitad de la cantidad de calor que recibe de la absorción de la radiación solar.

3. Composición espectral de la radiación.

El sol, como fuente de radiación, tiene una variedad de ondas emitidas. Los flujos de energía radiante a lo largo de la longitud de onda se dividen condicionalmente en onda corta (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 µm) de radiación. El espectro de la radiación solar en el límite de la atmósfera terrestre se encuentra prácticamente entre las longitudes de onda de 0,17 y 4 micras, y la radiación terrestre y atmosférica - de 4 a 120 micras. En consecuencia, los flujos de radiación solar (S, D, RK) se refieren a radiación de onda corta, y la radiación de la Tierra (£3) y la atmósfera (Ea) a radiación de onda larga.

El espectro de la radiación solar se puede dividir en tres partes cualitativamente diferentes: ultravioleta (Y< 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y < 0,75 µm) e infrarrojos (0,76 µm < Y < 4 micras). Antes de la parte ultravioleta del espectro de la radiación solar se encuentra la radiación de rayos X, y más allá del infrarrojo, la emisión de radio del Sol. En el límite superior de la atmósfera, la parte ultravioleta del espectro representa alrededor del 7% de la energía de la radiación solar, el 46% de la visible y el 47% de la infrarroja.

La radiación emitida por la tierra y la atmósfera se llama radiación infrarroja lejana.

El efecto biológico de los diferentes tipos de radiación en las plantas es diferente. Radiación ultravioleta frena los procesos de crecimiento, pero acelera el paso de las etapas de formación de los órganos reproductivos en las plantas.

El valor de la radiación infrarroja, que es absorbido activamente por el agua en las hojas y tallos de las plantas, es su efecto térmico, que afecta significativamente el crecimiento y desarrollo de las plantas.

radiación infrarroja lejana produce sólo un efecto térmico en las plantas. Su influencia en el crecimiento y desarrollo de las plantas es insignificante.

Parte visible del espectro solar, en primer lugar, crea iluminación. En segundo lugar, la denominada radiación fisiológica (A, = 0,35 ... 0,75 μm), que es absorbida por los pigmentos de las hojas, casi coincide con la región de radiación visible (capturando parcialmente la región de radiación ultravioleta). Su energía tiene un importante significado regulatorio y energético en la vida de las plantas. Dentro de esta región del espectro, se distingue una región de radiación fotosintéticamente activa.

4. Absorción y dispersión de la radiación en la atmósfera.

que pasa a través atmósfera terrestre, la radiación solar se atenúa debido a la absorción y dispersión por parte de los gases y aerosoles atmosféricos. Al mismo tiempo, su composición espectral también cambia. A diferentes alturas del sol y diferentes alturas del punto de observación sobre la superficie terrestre, la longitud de la trayectoria recorrida por el rayo del sol en la atmósfera no es la misma. Con una disminución de la altitud, la parte ultravioleta de la radiación disminuye de manera especialmente fuerte, la parte visible disminuye algo menos y solo ligeramente la parte infrarroja.

La dispersión de la radiación en la atmósfera ocurre principalmente como resultado de las continuas fluctuaciones (fluctuaciones) en la densidad del aire en cada punto de la atmósfera, causadas por la formación y destrucción de ciertos "clusters" (agrupaciones) de moléculas. gas atmosférico. Las partículas de aerosol también dispersan la radiación solar. La intensidad de dispersión se caracteriza por el coeficiente de dispersión.

K = añadir fórmula.

La intensidad de la dispersión depende del número de partículas dispersas por unidad de volumen, de su tamaño y naturaleza, y también de las longitudes de onda de la propia radiación dispersada.

Los rayos se dispersan tanto más fuerte cuanto más corta es la longitud de onda. Por ejemplo, los rayos violetas se dispersan 14 veces más que los rojos, lo que explica el color azul del cielo. Como se indicó anteriormente (consulte la Sección 2.2), la radiación solar directa que atraviesa la atmósfera se disipa parcialmente. En aire limpio y seco, la intensidad del coeficiente de dispersión molecular obedece a la ley de Rayleigh:

k = s/Y4 ,

donde C es un coeficiente que depende del número de moléculas de gas por unidad de volumen; X es la longitud de la onda dispersa.

Dado que las longitudes de onda lejanas de la luz roja son casi el doble de las longitudes de onda de la luz violeta, las moléculas de aire dispersan las primeras 14 veces menos que las últimas. Dado que la energía inicial (antes de la dispersión) de los rayos violetas es menor que la azul y azul, la energía máxima en la luz dispersada (radiación solar dispersada) se desplaza a los rayos azul-azules, lo que determina el color azul del cielo. Así, la radiación difusa es más rica en rayos fotosintéticamente activos que la radiación directa.

En el aire que contiene impurezas (pequeñas gotas de agua, cristales de hielo, partículas de polvo, etc.), la dispersión es la misma para todas las áreas de radiación visible. Por lo tanto, el cielo adquiere un tinte blanquecino (aparece neblina). Los elementos de las nubes (grandes gotas y cristales) no dispersan los rayos del sol en absoluto, sino que los reflejan de forma difusa. Como resultado, las nubes iluminadas por el Sol son blancas.

5. PAR (radiación fotosintéticamente activa)

Radiación fotosintéticamente activa. En el proceso de fotosíntesis no se utiliza todo el espectro de la radiación solar, sino sólo su

parte en el rango de longitud de onda de 0,38 ... 0,71 micras, - radiación fotosintéticamente activa (PAR).

Se sabe que la radiación visible, percibida por el ojo humano como blanca, se compone de rayos de colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.

La asimilación de la energía de la radiación solar por parte de las hojas de las plantas es selectiva (selectiva). Las hojas más intensas absorben los rayos azul violeta (X = 0,48 ... 0,40 micras) y rojo anaranjado (X = 0,68 micras), menos amarillo verdoso (A. = 0,58 ... 0,50 micras) y rojo lejano (A .\u003e 0,69 micras) rayos.

En la superficie de la tierra, la energía máxima en el espectro de la radiación solar directa, cuando el Sol está alto, cae en la región de los rayos amarillo-verdes (el disco del Sol es amarillo). Cuando el Sol está cerca del horizonte, los rayos rojos lejanos tienen la máxima energía (el disco solar es rojo). Por lo tanto, la energía de la luz solar directa está poco involucrada en el proceso de fotosíntesis.

Dado que PAR es uno de Factores críticos la productividad de las plantas agrícolas, la información sobre la cantidad de PAR entrante, la contabilidad de su distribución en el territorio y en el tiempo son de gran importancia práctica.

La intensidad PAR se puede medir, pero esto requiere filtros de luz especiales que transmiten solo ondas en el rango de 0,38 ... 0,71 micrones. Existen tales dispositivos, pero no se usan en la red de estaciones actinométricas, pero miden la intensidad del espectro integral de la radiación solar. El valor PAR se puede calcular a partir de datos sobre la llegada de radiación directa, difusa o total utilizando los coeficientes propuestos por H. G. Tooming y:

Qfar = 0,43 S"+0,57 D);

Se elaboraron mapas de distribución de cantidades mensuales y anuales de Far en el territorio de Rusia.

Para caracterizar el grado de uso de PAR por cultivos se utiliza el coeficiente uso beneficioso PAR:

KPIfar = (sumaq/ faros/sumaq/ faros) 100%,

donde sumaq/ faros- la cantidad de PAR gastada en la fotosíntesis durante la temporada de crecimiento de las plantas; sumaq/ faros- la cantidad de PAR recibida por cultivos durante este período;

Los cultivos según sus valores promedio de CPIF se dividen en grupos (según): generalmente observado - 0.5 ... 1.5%; bueno-1.5...3.0; registro - 3.5...5.0; teóricamente posible - 6.0 ... 8.0%.

6. BALANCE DE RADIACIÓN DE LA SUPERFICIE TERRESTRE

La diferencia entre los flujos entrantes y salientes de energía radiante se denomina balance de radiación de la superficie terrestre (B).

La parte entrante del balance de radiación de la superficie terrestre durante el día consiste en radiación solar directa y difusa, así como en radiación atmosférica. La parte de gasto del balance es la radiación de la superficie terrestre y la radiación solar reflejada:

B= S / + D+ ea-E3-Rk

La ecuación también se puede escribir de otra forma: B = q- RK - Ef.

Para la noche, la ecuación del balance de radiación tiene la siguiente forma:

B \u003d Ea - E3, o B \u003d -Eef.

Si la entrada de radiación es mayor que la salida, entonces el balance de radiación es positivo y la superficie activa* se calienta. Con saldo negativo, se enfría. En verano, el balance de radiación es positivo durante el día y negativo durante la noche. El cruce por cero ocurre en la mañana aproximadamente 1 hora después del amanecer y en la tarde 1-2 horas antes del atardecer.

El balance de radiación anual en áreas donde se establece una capa de nieve estable tiene valores negativos en la estación fría y valores positivos en la estación cálida.

El balance de radiación de la superficie terrestre afecta significativamente la distribución de la temperatura en el suelo y la capa superficial de la atmósfera, así como los procesos de evaporación y deshielo, la formación de niebla y escarcha, cambios en las propiedades de las masas de aire (su transformación).

El conocimiento del régimen de radiación de las tierras agrícolas permite calcular la cantidad de radiación absorbida por los cultivos y el suelo en función de la altura del Sol, la estructura de los cultivos y la fase de desarrollo de las plantas. Los datos sobre el régimen también son necesarios para evaluar varios métodos para regular la temperatura y la humedad del suelo, la evaporación, de los cuales dependen el crecimiento y desarrollo de las plantas, la formación de cultivos, su cantidad y calidad.

Los métodos agronómicos efectivos para influir en la radiación y, en consecuencia, el régimen térmico de la superficie activa son el mulching (cubrir el suelo con una fina capa de pedacitos de turba, estiércol podrido, aserrín, etc.), cubrir el suelo con una envoltura de plástico y riego . Todo esto modifica la capacidad de reflexión y absorción de la superficie activa.

* Superficie activa - la superficie del suelo, agua o vegetación, que absorbe directamente la radiación solar y atmosférica y emite radiación a la atmósfera, regulando así el régimen térmico de las capas adyacentes de aire y las capas subyacentes de suelo, agua, vegetación.

), volvamos a la Figura 1 - que muestra el avance paralelo y secuencial del calor del Sol a salmuera caliente estanque de sal solar. Así como los cambios en curso en los valores de varios tipos de radiación solar y su valor total en el camino.

Figura 1 - Histograma de cambios en la intensidad de la radiación solar (energía) en el camino hacia la salmuera caliente de la salina solar.

Para evaluar la efectividad del uso activo de varios tipos de radiación solar, determinaremos cuáles de los factores naturales, tecnogénicos y operativos tienen un efecto positivo y negativo en la concentración (aumento del flujo) de la radiación solar en el estanque y su acumulación con salmuera caliente.

La Tierra y la atmósfera reciben del Sol 1.3∙10 24 cal de calor por año. Se mide por la intensidad, es decir, la cantidad de energía radiante (en calorías) que proviene del Sol por unidad de tiempo al área de la superficie perpendicular a los rayos del sol.

La energía radiante del Sol llega a la Tierra en forma de radiación directa y dispersa, es decir, total. Es absorbido por la superficie terrestre y no se convierte completamente en calor, parte de él se pierde en forma de radiación reflejada.

La radiación directa y dispersa (total), reflejada y absorbida pertenece a la parte de onda corta del espectro. Junto con la radiación de onda corta, la radiación atmosférica de onda larga (que se aproxima) ingresa a la superficie terrestre; a su vez, la superficie terrestre emite radiación de onda larga (intrínseca).

La radiación solar directa se refiere al principal factor natural en el suministro de energía a la superficie del agua de un estanque de sal solar.

La radiación solar que llega a la superficie activa en forma de un haz de rayos paralelos que emanan directamente del disco del Sol se denomina radiación solar directa.

La radiación solar directa pertenece a la parte de onda corta del espectro (con longitudes de onda de 0,17 a 4 micras, de hecho, los rayos con una longitud de onda de 0,29 micras alcanzan la superficie terrestre)

El espectro solar se puede dividir en tres áreas principales:

Radiación ultravioleta (λ< 0,4 мкм) - 9 % интенсивности.

Región ultravioleta de onda corta (λ< 0,29 мкм) практически полностью отсутствует на уровне моря вследствие поглощения О 2 , О 3 , О, N 2 и их ионами.

Rango ultravioleta cercano (0,29 µm<λ < 0,4 мкм) достигает Земли малой долей излучения, но вполне достаточной для загара;

Radiación visible (0,4 µm< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

La atmósfera clara transmite la radiación visible casi en su totalidad, y se convierte en una “ventana” abierta para que este tipo de energía solar pase a la Tierra. La presencia de aerosoles y la contaminación atmosférica pueden ser las causas de la importante absorción de radiación en este espectro;

Radiación infrarroja (λ> 0,7 µm) - 46% de intensidad. Infrarrojo cercano (0,7 µm< < 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 %.

En longitudes de onda superiores a 2,5 micras, la débil radiación extraterrestre es intensamente absorbida por el CO 2 y el agua, de modo que sólo una pequeña parte de este rango de energía solar llega a la superficie terrestre.

El rango infrarrojo lejano (λ> 12 µm) de la radiación solar prácticamente no llega a la Tierra.

Desde el punto de vista del uso de la energía solar en la Tierra, solo se debe tener en cuenta la radiación en el rango de longitud de onda de 0,29 - 2,5 μm.

La mayor parte de la energía solar fuera de la atmósfera está en el rango de longitud de onda de 0,2 a 4 micras, y en la superficie de la Tierra, en el rango de longitud de onda de 0,29 a 2,5 micras.

A ver cómo se redistribuyen en general , flujos de energía que el Sol le da a la Tierra. Tomemos 100 unidades arbitrarias de energía solar (1,36 kW/m 2 ) que caen sobre la Tierra y sigamos sus caminos en la atmósfera. El uno por ciento (13,6 W/m2), el ultravioleta corto del espectro solar, es absorbido por moléculas en la exosfera y la termosfera, calentándolas. Otro tres por ciento (40,8 W/m 2 ) del ultravioleta cercano es absorbido por el ozono de la estratosfera. La cola infrarroja del espectro solar (4% o 54,4 W/m 2 ) permanece en las capas superiores de la troposfera conteniendo vapor de agua (prácticamente no hay vapor de agua arriba).

Las 92 cuotas restantes de energía solar (1,25 kW/m 2 ) caen en la "ventana de transparencia" de la atmósfera de 0,29 micras< < 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. Cuarenta partes de la energía de los rayos del sol, y otras 8 de la atmósfera (total 48 o 652,8 W/m 2 ) son absorbidas por la superficie terrestre, calentando la tierra y el océano.

La potencia luminosa dispersada en la atmósfera (solo 48 acciones o 652,8 W/m 2 ) es absorbida parcialmente por ella (10 acciones o 136 W/m 2 ), y el resto se distribuye entre la superficie terrestre y el espacio. Va más al espacio exterior de lo que llega a la superficie, 30 acciones (408 W / m 2) hacia arriba, 8 acciones (108,8 W / m 2) hacia abajo.

Se ha descrito en común, promediado, una imagen de la redistribución de la energía solar en la atmósfera terrestre. Sin embargo, no permite resolver problemas particulares de utilizar la energía solar para satisfacer las necesidades de una persona en un área específica de su residencia y trabajo, y he aquí por qué.

La atmósfera de la Tierra refleja mejor los rayos oblicuos del sol, por lo que la insolación horaria en el ecuador y en las latitudes medias es mucho mayor que en las latitudes altas.

Los valores de la altura del Sol (elevaciones sobre el horizonte) 90, 30, 20 y 12 ⁰ (la masa de aire (óptica) (m) de la atmósfera corresponde a 1, 2, 3 y 5) con una atmósfera sin nubes corresponde a una intensidad de unos 900, 750, 600 y 400 W/m 2 (a 42 ⁰ - m = 1,5, ya 15 ⁰ - m = 4). En realidad, la energía total de la radiación incidente supera los valores indicados, ya que incluye no solo la componente directa, sino también el valor de la componente dispersa de la intensidad de la radiación sobre la superficie horizontal dispersada en las masas de aire 1, 2, 3, y 5 en estas condiciones, respectivamente, es igual a 110, 90, 70 y 50 W / m 2 (con un coeficiente de 0,3 - 0,7 para el plano vertical, ya que solo se ve la mitad del cielo). Además, en áreas del cielo cercanas al Sol, hay un "halo circunsolar" en un radio de ≈ 5⁰.

La Tabla 1 muestra datos sobre la insolación para varias regiones de la Tierra.

Tabla 1 - Aislamiento del componente directo por región para una atmósfera limpia

La Tabla 1 muestra que la cantidad diaria de radiación solar es máxima no en el ecuador, sino cerca de 40 ⁰. Un hecho similar es también consecuencia de la inclinación del eje de la tierra respecto al plano de su órbita. Durante el solsticio de verano, el Sol en los trópicos está casi todo el día sobre la cabeza y las horas de luz son 13,5 horas, más que en el ecuador el día del equinoccio. Al aumentar la latitud, aumenta la duración del día, y aunque la intensidad de la radiación solar disminuye, valor máximo la insolación diurna ocurre a una latitud de aproximadamente 40 ⁰ y permanece casi constante (para condiciones de cielo sin nubes) hasta el Círculo Polar Ártico.

Debe enfatizarse que los datos de la Tabla 1 son válidos solo para una atmósfera pura. Teniendo en cuenta la nubosidad y la contaminación atmosférica por desechos industriales, típicas de muchos países del mundo, los valores dados en la tabla deberían reducirse al menos a la mitad. Por ejemplo, para Inglaterra en los años 70 del siglo XX, antes del inicio de la lucha por la protección. ambiente, la cantidad anual de radiación solar fue de solo 900 kWh/m 2 en lugar de 1700 kWh/m 2 .

Los primeros datos sobre la transparencia de la atmósfera en el lago Baikal fueron obtenidos por V.V. Bufalom en 1964 Mostró que los valores de la radiación solar directa sobre Baikal son en promedio un 13% más altos que en Irkutsk. El coeficiente de transparencia espectral promedio de la atmósfera en el norte de Baikal en verano es 0,949, 0,906, 0,883 para los filtros rojo, verde y azul, respectivamente. En verano la atmósfera es ópticamente más inestable que en invierno, y esta inestabilidad varía considerablemente desde las horas previas al mediodía hasta la tarde. Dependiendo del curso anual de atenuación por vapor de agua y aerosoles, también cambia su contribución a la atenuación total de la radiación solar. Los aerosoles juegan el papel principal en la parte fría del año y el vapor de agua juega el papel principal en la parte cálida del año. La cuenca del Baikal y el lago Baikal se distinguen por una transparencia integral relativamente alta de la atmósfera. Con una masa óptica m = 2, los valores medios del coeficiente de transparencia oscilan entre 0,73 (en verano) y 0,83 (en invierno).

Los aerosoles reducen significativamente el flujo de radiación solar directa hacia el área de agua del estanque, y absorben principalmente la radiación del espectro visible, con la longitud de onda que pasa libremente a través de la capa fresca del estanque, y esto pues la acumulación de energía solar por parte del estanque es de gran importancia.(Una capa de agua de 1 cm de espesor es prácticamente opaca a la radiación infrarroja con una longitud de onda superior a 1 micra). Por lo tanto, el agua de varios centímetros de espesor se utiliza como filtro de protección térmica. Para el vidrio, el límite de transmisión de infrarrojos de longitud de onda larga es de 2,7 µm.

Una gran cantidad de partículas de polvo, transportadas libremente a través de la estepa, también reduce la transparencia de la atmósfera.

Todos los cuerpos calientes emiten radiación electromagnética, y cuanto más frío es el cuerpo, menor es la intensidad de la radiación y más se desplaza el máximo de su espectro hacia la región de onda larga. Hay una relación muy simple λmax×Τ=c¹[ c¹= 0.2898 cm∙deg. (Vina)], con cuya ayuda es fácil establecer dónde se encuentra la máxima radiación de un cuerpo con temperatura Τ (⁰K). Por ejemplo, un cuerpo humano con una temperatura de 37 + 273 = 310 ⁰K emite rayos infrarrojos con un máximo cercano al valor λmax = 9,3 µm. Y las paredes, por ejemplo, de un secador solar, con una temperatura de 90 ⁰С, emitirán rayos infrarrojos con un máximo cercano al valor λmax = 8 µm.

Radiación solar visible (0,4 µm< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

En su gran avance estuvo el paso de una lámpara incandescente eléctrica con filamento de carbón a una lámpara moderna con filamento de tungsteno. El caso es que un filamento de carbono se puede llevar a una temperatura de 2100 ⁰K y un filamento de tungsteno, hasta 2500 ⁰K. ¿Por qué son tan importantes estos 400 ⁰K? El caso es que la función de una lámpara incandescente no es calentar, sino dar luz. Por lo tanto, es necesario lograr una posición tal que el máximo de la curva caiga sobre el estudio visible. Lo ideal sería tener un filamento que pudiera soportar la temperatura de la superficie del Sol. Pero incluso la transición de 2100 a 2500 ⁰K aumenta la fracción de energía atribuible a la radiación visible, de 0,5 a 1,6 %.

Todos pueden sentir los rayos infrarrojos que emanan de un cuerpo calentado a solo 60 - 70 ⁰С acercando la palma de la mano desde abajo (para eliminar la convección térmica).

La llegada de la radiación solar directa a la zona de agua del estanque corresponde a su llegada a la superficie de irradiación horizontal. Al mismo tiempo, lo anterior muestra que la incertidumbre caracteristicas cuantitativas llegada a un punto particular en el tiempo, tanto estacional como diaria. Solo la altura del Sol (la masa óptica de la atmósfera) es una característica constante.

La acumulación de radiación solar por la superficie terrestre y el estanque difieren significativamente.

Las superficies naturales de la Tierra tienen diferentes capacidades de reflexión (absorción). Por lo tanto, las superficies oscuras (chernozem, turberas) tienen un valor de albedo bajo de alrededor del 10%. ( albedo superficial es la relación entre el flujo de radiación reflejado por esta superficie en el espacio circundante y el flujo que cayó sobre ella).

Las superficies claras (arena blanca) tienen un gran albedo, 35 - 40%. El albedo de las superficies cubiertas de hierba oscila entre el 15 y el 25 %. El albedo de las copas de un bosque caducifolio en verano es 14 - 17%, bosque de coníferas- 12 - 15%. El albedo de la superficie disminuye con el aumento de la altitud solar.

El albedo de las superficies de agua está en el rango de 3 - 45%, dependiendo de la altura del Sol y el grado de excitación.

Con una superficie de agua tranquila, el albedo depende únicamente de la altura del Sol (Figura 2).

Figura 2 - Dependencia del coeficiente de reflexión de la radiación solar para una superficie de aguas tranquilas con la altura del Sol.

La entrada de la radiación solar y su paso a través de una capa de agua tiene unas características propias.

En general, las propiedades ópticas del agua (sus soluciones) en la región visible de la radiación solar se muestran en la Figura 3.

Ф0 - flujo (potencia) de la radiación incidente,

Photr - el flujo de radiación reflejado por la superficie del agua,

Фabs es el flujo de radiación absorbido por la masa de agua,

Фр - el flujo de radiación que ha pasado a través de la masa de agua.

Reflectancia del cuerpo Fotr/Ф0

Coeficiente de absorción Фabl/Ф0

Transmitancia Фpr/Ф0.

Figura 3 - Propiedades ópticas agua (sus soluciones) en la región visible de la radiación solar

En el límite plano de dos medios, aire - agua, se observan los fenómenos de reflexión y refracción de la luz.

Cuando la luz se refleja, el haz incidente, el haz reflejado y la perpendicular a la superficie reflectante, restaurados en el punto de incidencia del haz, se encuentran en el mismo plano, y el ángulo de reflexión igual al ángulo otoño. En el caso de la refracción, el haz incidente, la perpendicular restituida en el punto de incidencia del haz a la interfaz entre dos medios y el haz refractado se encuentran en el mismo plano. El ángulo de incidencia α y el ángulo de refracción β (Figura 4) están relacionados sin α /sin β=n2|n1, donde n2 es el índice de refracción absoluto del segundo medio, n1 - del primero. Dado que para el aire n1≈1, la fórmula tomará la forma sin α /sin β=n2

Figura 4 - Refracción de los rayos durante la transición del aire al agua

Cuando los rayos pasan del aire al agua, se aproximan a la "perpendicular de incidencia"; por ejemplo, un rayo que incide sobre el agua en un ángulo con respecto a la perpendicular a la superficie del agua ingresa ya en un ángulo que es menor que (Fig. 4a). Pero cuando un rayo incidente, deslizándose sobre la superficie del agua, cae sobre la superficie del agua casi en ángulo recto con la perpendicular, por ejemplo, en un ángulo de 89 ⁰ o menos, entonces entra al agua en un ángulo menor que una línea recta, es decir, en un ángulo de solo 48,5 ⁰. En un ángulo con la perpendicular mayor que 48,5 ⁰, el haz no puede entrar en el agua: este es el ángulo “límite” para el agua (Figura 4, b).

En consecuencia, los rayos que caen sobre el agua en varios ángulos se comprimen bajo el agua en un cono bastante compacto con un ángulo de apertura de 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (Fig. 4c).

Además, la refracción del agua depende de su temperatura (Tabla 2), pero estos cambios no son tan significativos como para que no sean de interés para la práctica de la ingeniería en el tema en consideración.

Tabla 2 - Índice de refracciónagua a diferentes temperaturas t

	norte			norte			norte

Sigamos ahora el curso de los rayos volviendo (desde el punto P) - del agua al aire (Figura 5). De acuerdo con las leyes de la óptica, los caminos serán los mismos, y todos los rayos contenidos en el mencionado cono de 97 grados entrarán en el aire en diferentes ángulos, extendiéndose por todo el espacio de 180 grados sobre el agua. Los rayos submarinos que estén fuera del ángulo mencionado (97 grados) no saldrán de debajo del agua, sino que se reflejarán íntegramente en su superficie, como en un espejo.

Figura 5 - Refracción de los rayos durante la transición del agua al aire

si 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 >α0, solo existe el haz reflejado, no hay haz refractado ( fenómeno de reflexión interna total).

Cualquier rayo submarino que se encuentra con la superficie del agua en un ángulo mayor que el "límite" (es decir, mayor que 48,5 ⁰) no se refracta, sino que se refleja: sufre " reflexión interna total". La reflexión se llama en este caso total porque todos los rayos incidentes se reflejan aquí, mientras que incluso el mejor espejo de plata pulido refleja solo una parte de los rayos incidentes en él, mientras absorbe el resto. El agua en estas condiciones es un espejo ideal. En este caso, estamos hablando de luz visible. En términos generales, el índice de refracción del agua, como el de otras sustancias, depende de la longitud de onda (este fenómeno se denomina dispersión). Como consecuencia de esto, el ángulo límite en el que se produce la reflexión interna total no es el mismo para diferentes longitudes de onda, pero para la luz visible cuando se refleja en la frontera agua-aire, este ángulo cambia menos de 1⁰.

Debido a que en un ángulo con respecto a la perpendicular mayor que 48,5⁰, el rayo de sol no puede entrar en el agua: este es el ángulo "límite" para el agua (Figura 4, b), luego la masa de agua, en todo el rango de valores ​​​​de la altura del Sol, no cambia tan insignificantemente como el aire, siempre es menos .

Sin embargo, dado que la densidad del agua es 800 veces mayor que la densidad del aire, la absorción de la radiación solar por parte del agua cambiará significativamente.

Además, si la radiación de luz pasa a través de un medio transparente, entonces el espectro de dicha luz tiene algunas características. Ciertas líneas en él están muy debilitadas, es decir. las ondas de la longitud de onda correspondiente son fuertemente absorbidas por el medio en consideración. Estos espectros se denominan espectro de absorción. La forma del espectro de absorción depende de la sustancia bajo consideración.

Dado que la solución salina estanque de sal solar puede contener diferentes concentraciones de cloruros de sodio y magnesio y sus proporciones, entonces no tiene sentido hablar sin ambigüedades sobre los espectros de absorción. Aunque abundan las investigaciones y los datos sobre este tema.

Entonces, por ejemplo, los estudios realizados en la URSS (Yu. Usmanov) para identificar la transmitancia de la radiación de varias longitudes de onda para el agua y una solución de cloruro de magnesio de varias concentraciones obtuvieron los siguientes resultados (Figura 6). Y B. J. Brinkworth muestra una dependencia gráfica de la absorción de la radiación solar y la densidad de flujo monocromática de la radiación solar (radiación) en función de la longitud de onda (Figura 7).

Figura 7 - Absorción de la radiación solar en el agua

Figura 6 - La dependencia del rendimiento de una solución de cloruro de magnesio en la concentración

En consecuencia, el suministro cuantitativo de radiación solar directa a la salmuera caliente del estanque, después de entrar en el agua, dependerá de: la densidad monocromática del flujo de radiación solar (radiación); desde la altura del sol. Y también del albedo de la superficie del estanque, de la pureza de la capa superior del estanque de sal solar, que consiste en agua dulce, con un espesor generalmente de 0,1 a 0,3 m, donde no se puede suprimir la mezcla, la composición, concentración y espesor de la solución en la capa de gradiente (capa aislante con concentración de salmuera que aumenta hacia abajo), en la pureza del agua y la salmuera.

Las Figuras 6 y 7 muestran que el agua tiene la mayor capacidad de transmisión en la región visible del espectro solar. Este es un factor muy favorable para el paso de la radiación solar a través de la capa fresca superior de la salina solar.

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Fuentes de calor. La energía térmica juega un papel decisivo en la vida de la atmósfera. La principal fuente de esta energía es el Sol. En cuanto a la radiación térmica de la Luna, planetas y estrellas, es tan despreciable para la Tierra que en la práctica no se puede tener en cuenta. Mucha más energía térmica es proporcionada por el calor interno de la Tierra. Según los cálculos de los geofísicos, una afluencia constante de calor desde las entrañas de la Tierra aumenta la temperatura de la superficie terrestre en 0,1. Pero tal entrada de calor es todavía tan pequeña que tampoco es necesario tenerla en cuenta. Por lo tanto, solo el Sol puede considerarse la única fuente de energía térmica en la superficie de la Tierra.

Radiación solar. El sol, que tiene una temperatura de la fotosfera (superficie radiante) de unos 6000°, irradia energía al espacio en todas las direcciones. Parte de esta energía en forma de un enorme haz de rayos solares paralelos incide sobre la Tierra. La energía solar que llega a la superficie terrestre en forma de rayos directos del sol se llama radiación solar directa. Pero no toda la radiación solar dirigida a la Tierra llega a la superficie terrestre, ya que los rayos del sol, al pasar a través de una poderosa capa de la atmósfera, son parcialmente absorbidos por ella, parcialmente dispersados ​​por moléculas y partículas de aire suspendidas, parte de ella es reflejada por nubes La porción de energía solar que se disipa en la atmósfera se llama radiación dispersa. La radiación solar dispersa se propaga en la atmósfera y alcanza la superficie terrestre. Percibimos este tipo de radiación como luz diurna uniforme, cuando el Sol está completamente cubierto por nubes o acaba de desaparecer por debajo del horizonte.

La radiación solar directa y difusa, que llega a la superficie terrestre, no es absorbida completamente por ésta. Parte de la radiación solar se refleja desde la superficie terrestre de regreso a la atmósfera y se encuentra allí en forma de una corriente de rayos, los llamados radiación solar reflejada.

La composición de la radiación solar es muy compleja, lo que se asocia a una muy alta temperatura superficie radiante del sol. Convencionalmente, según la longitud de onda, el espectro de la radiación solar se divide en tres partes: ultravioleta (η<0,4<μ видимую глазом (η de 0,4 μ a 0,76 μ) e infrarrojos (η > 0,76 μ). Además de la temperatura de la fotosfera solar, la composición de la radiación solar cerca de la superficie terrestre también se ve afectada por la absorción y dispersión de parte de los rayos del sol cuando atraviesan la envoltura de aire de la Tierra. En este sentido, la composición de la radiación solar en el límite superior de la atmósfera y cerca de la superficie terrestre será diferente. Sobre la base de cálculos teóricos y observaciones, se ha establecido que en el límite de la atmósfera, la radiación ultravioleta representa el 5%, los rayos visibles, el 52% y los infrarrojos, el 43%. En la superficie de la tierra (a una altura del Sol de 40 °), los rayos ultravioleta representan solo el 1%, visible - 40% e infrarrojo - 59%.

Intensidad de la radiación solar. Bajo la intensidad de la radiación solar directa entendemos la cantidad de calor en calorías recibidas en 1 minuto. de la energía radiante del Sol por la superficie en 1 cm 2, colocada perpendicular al sol.

Para medir la intensidad de la radiación solar directa, se utilizan instrumentos especiales: actinómetros y pirheliómetros; la cantidad de radiación dispersada se determina mediante un piranómetro. El registro automático de la duración de la acción de la radiación solar se realiza mediante actinógrafos y heliógrafos. La intensidad espectral de la radiación solar se determina mediante un espectrobológrafo.

En el límite de la atmósfera, donde se excluyen los efectos de absorción y dispersión de la envoltura de aire de la Tierra, la intensidad de la radiación solar directa es de aproximadamente 2 heces para 1 cm 2 superficies en 1 min. Este valor se llama constante solar. La intensidad de la radiación solar en 2 heces para 1 cm 2 en 1 minuto da tal cantidad de calor durante el año que sería suficiente para derretir una capa de hielo 35 metro de espesor, si tal capa cubriera toda la superficie de la tierra.

Numerosas mediciones de la intensidad de la radiación solar dan motivos para creer que la cantidad de energía solar que llega al límite superior de la atmósfera terrestre experimenta fluctuaciones en la cantidad de varios por ciento. Las oscilaciones son periódicas y no periódicas, aparentemente asociadas con los procesos que ocurren en el propio Sol.

Además, durante el año se produce algún cambio en la intensidad de la radiación solar debido a que la Tierra en su rotación anual no se mueve en un círculo, sino en una elipse, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. En este sentido, la distancia de la Tierra al Sol cambia y, en consecuencia, hay una fluctuación en la intensidad de la radiación solar. La mayor intensidad se observa alrededor del 3 de enero, cuando la Tierra está más cerca del Sol, y la menor alrededor del 5 de julio, cuando la Tierra está a su máxima distancia del Sol.

Por esta razón, la fluctuación en la intensidad de la radiación solar es muy pequeña y solo puede tener un interés teórico. (La cantidad de energía a la distancia máxima está relacionada con la cantidad de energía a la distancia mínima, como 100:107, es decir, la diferencia es completamente insignificante).

Condiciones para la irradiación de la superficie del globo. Ya la forma esférica de la Tierra por sí sola conduce al hecho de que la energía radiante del Sol se distribuye de manera muy desigual en la superficie terrestre. Así, en los días de los equinoccios de primavera y otoño (21 de marzo y 23 de septiembre), sólo en el ecuador al mediodía, el ángulo de incidencia de los rayos será de 90° (Fig. 30), y a medida que se acerca a los polos, disminuirá de 90 a 0 °. De este modo,

si en el ecuador la cantidad de radiación recibida se toma como 1, entonces en el paralelo 60 se expresará como 0.5, y en el polo será igual a 0.

El globo, además, tiene un movimiento diario y anual, y el eje de la tierra está inclinado con respecto al plano de la órbita en 66°.5. Debido a esta inclinación, entre el plano del ecuador y el plano de la órbita se forma un ángulo de 23° 30 g, circunstancia que lleva a que los ángulos de incidencia de los rayos solares para las mismas latitudes varíen dentro de 47 ° (23,5 + 23,5) .

Dependiendo de la época del año, no solo cambia el ángulo de incidencia de los rayos, sino también la duración de la iluminación. Si en los países tropicales en todas las épocas del año la duración del día y la noche es aproximadamente la misma, en los países polares, por el contrario, es muy diferente. Por ejemplo, a 70° N. sh. en verano, el Sol no se pone durante 65 días, a 80°N. sh.- 134, y en el polo -186. Por eso, en el Polo Norte, la radiación en el día del solsticio de verano (22 de junio) es un 36% mayor que en el ecuador. En cuanto a todo el semestre de verano, la cantidad total de calor y luz recibida por el polo es solo un 17% menos que en el ecuador. Así, en verano en los países polares, la duración de la iluminación compensa en gran medida la falta de radiación, que es consecuencia del pequeño ángulo de incidencia de los rayos. En la mitad invernal del año, la imagen es completamente diferente: la cantidad de radiación en el mismo Polo Norte será 0. Como resultado, durante el año, la cantidad promedio de radiación en el polo es 2,4 menos que en el ecuador. . De todo lo dicho se deduce que la cantidad de energía solar que recibe la Tierra por radiación está determinada por el ángulo de incidencia de los rayos y la duración de la exposición.

En ausencia de una atmósfera en diferentes latitudes, la superficie terrestre recibiría la siguiente cantidad de calor por día, expresada en calorías por 1 cm 2(ver tabla en la página 92).

La distribución de la radiación sobre la superficie terrestre dada en la tabla se denomina comúnmente clima solar. Repetimos que tenemos tal distribución de radiación solo en el límite superior de la atmósfera.

Atenuación de la radiación solar en la atmósfera. Hasta ahora hemos estado hablando de las condiciones para la distribución del calor solar sobre la superficie terrestre, sin tener en cuenta la atmósfera. Mientras tanto, la atmósfera en este caso es de gran importancia. La radiación solar, al atravesar la atmósfera, experimenta dispersión y, además, absorción. Ambos procesos juntos atenúan la radiación solar en gran medida.

Los rayos del sol, al atravesar la atmósfera, experimentan ante todo dispersión (difusión). La dispersión se crea por el hecho de que los rayos de luz, refractándose y reflejándose en las moléculas de aire y partículas de cuerpos sólidos y líquidos en el aire, se desvían del camino directo. para realmente "extendido".

La dispersión atenúa en gran medida la radiación solar. Con un aumento en la cantidad de vapor de agua y especialmente de partículas de polvo, la dispersión aumenta y la radiación se debilita. En las grandes ciudades y áreas desérticas, donde el contenido de polvo del aire es mayor, la dispersión debilita la fuerza de la radiación en un 30-45%. Gracias a la dispersión se obtiene la luz del día, que ilumina los objetos, aunque los rayos del sol no incidan directamente sobre ellos. La dispersión determina el color mismo del cielo.

Detengámonos ahora en la capacidad de la atmósfera para absorber la energía radiante del sol. Los principales gases que componen la atmósfera absorben relativamente poca energía radiante. Las impurezas (vapor de agua, ozono, dióxido de carbono y polvo), por el contrario, se distinguen por una alta capacidad de absorción.

En la troposfera, la mezcla más importante es el vapor de agua. Absorben especialmente los rayos infrarrojos (onda larga), es decir, predominantemente los rayos térmicos. Y cuanto más vapor de agua hay en la atmósfera, naturalmente más y. absorción. La cantidad de vapor de agua en la atmósfera está sujeta a grandes cambios. En condiciones naturales, varía de 0,01 a 4% (en volumen).

El ozono es muy absorbente. Una mezcla significativa de ozono, como ya se mencionó, se encuentra en las capas inferiores de la estratosfera (por encima de la tropopausa). El ozono absorbe los rayos ultravioleta (onda corta) casi por completo.

El dióxido de carbono también es muy absorbente. Absorbe principalmente rayos de onda larga, es decir, predominantemente térmicos.

El polvo en el aire también absorbe parte de la radiación solar. Al calentarse bajo la acción de la luz solar, puede aumentar significativamente la temperatura del aire.

De la cantidad total de energía solar que llega a la Tierra, la atmósfera absorbe solo alrededor del 15%.

La atenuación de la radiación solar por dispersión y absorción por la atmósfera es muy diferente para las distintas latitudes de la Tierra. Esta diferencia depende principalmente del ángulo de incidencia de los rayos. En la posición cenital del Sol, los rayos, cayendo verticalmente, cruzan la atmósfera de la manera más corta. A medida que disminuye el ángulo de incidencia, la trayectoria de los rayos se alarga y la atenuación de la radiación solar se vuelve más significativa. Esto último se ve claramente en el dibujo (Fig. 31) y la tabla adjunta (en la tabla, la trayectoria del rayo solar en la posición cenital del Sol se toma como unidad).

Dependiendo del ángulo de incidencia de los rayos, no solo cambia el número de rayos, sino también su calidad. Durante el período en que el Sol está en su cenit (arriba), los rayos ultravioleta representan el 4%,

visible - 44% e infrarrojo - 52%. En la posición del Sol, no hay rayos ultravioleta en el horizonte, visible 28% e infrarrojo 72%.

La complejidad de la influencia de la atmósfera sobre la radiación solar se ve agravada por el hecho de que su capacidad de transmisión varía mucho según la época del año y las condiciones meteorológicas. Entonces, si el cielo permaneció sin nubes todo el tiempo, entonces el curso anual de la entrada de radiación solar en diferentes latitudes podría expresarse gráficamente de la siguiente manera (Fig. 32) Se ve claramente en el dibujo que con un cielo sin nubes en Moscú en La radiación solar de mayo, junio y julio produciría más que en el ecuador. Del mismo modo, en la segunda quincena de mayo, en junio y la primera quincena de julio se generaría más calor en el Polo Norte que en el ecuador y en Moscú. Repetimos que así sería con un cielo sin nubes. Pero, de hecho, esto no funciona, porque la cobertura de nubes debilita significativamente la radiación solar. Pongamos un ejemplo que se muestra en el gráfico (Fig. 33). El gráfico muestra cuánta radiación solar no llega a la superficie de la Tierra: una parte importante de ella es retenida por la atmósfera y las nubes.

Sin embargo, hay que decir que el calor absorbido por las nubes se destina en parte a calentar la atmósfera, y en parte llega indirectamente a la superficie terrestre.

El curso diario y anual de la intensidad del sol.radiación nocturna. La intensidad de la radiación solar directa cerca de la superficie terrestre depende de la altura del Sol sobre el horizonte y del estado de la atmósfera (de su contenido de polvo). Si. la transparencia de la atmósfera durante el día era constante, luego la intensidad máxima de la radiación solar se observaría al mediodía y la mínima, al amanecer y al atardecer. En este caso, la gráfica del curso de la intensidad diaria de la radiación solar sería simétrica respecto a medio día.

El contenido de polvo, vapor de agua y otras impurezas en la atmósfera cambia constantemente. En este sentido, se viola la transparencia de los cambios de aire y la simetría del gráfico del curso de la intensidad de la radiación solar. A menudo, especialmente en verano, al mediodía, cuando la superficie terrestre se calienta intensamente, se producen poderosas corrientes de aire ascendentes y aumenta la cantidad de vapor de agua y polvo en la atmósfera. Esto conduce a una disminución significativa de la radiación solar al mediodía; la máxima intensidad de radiación en este caso se observa en las horas previas al mediodía o de la tarde. El curso anual de la intensidad de la radiación solar también está asociado con los cambios en la altura del Sol sobre el horizonte durante el año y con el estado de transparencia de la atmósfera en las diferentes estaciones. En los países del hemisferio norte, la mayor altura del Sol sobre el horizonte se da en el mes de junio. Pero al mismo tiempo, también se observa la mayor cantidad de polvo de la atmósfera. Por lo tanto, la intensidad máxima generalmente no ocurre a mediados del verano, sino en los meses de primavera, cuando el Sol sale bastante alto * sobre el horizonte y la atmósfera después del invierno permanece relativamente limpia. Para ilustrar el curso anual de la intensidad de la radiación solar en el hemisferio norte, presentamos datos sobre los valores medios mensuales de la intensidad de la radiación del mediodía en Pavlovsk.

La cantidad de calor procedente de la radiación solar. La superficie de la Tierra durante el día recibe continuamente calor de la radiación solar directa y difusa o solo de la radiación difusa (en tiempo nublado). El valor diario del calor se determina sobre la base de observaciones actinométricas: teniendo en cuenta la cantidad de radiación directa y difusa que ha entrado en la superficie terrestre. Habiendo determinado la cantidad de calor para cada día, también se calcula la cantidad de calor que recibe la superficie terrestre por mes o por año.

La cantidad diaria de calor que recibe la superficie terrestre procedente de la radiación solar depende de la intensidad de la radiación y de la duración de su acción durante el día. En este sentido, la entrada mínima de calor se produce en invierno y la máxima en verano. En la distribución geográfica de la radiación total sobre el globo, se observa su aumento con una disminución en la latitud del área. Esta posición es confirmada por la siguiente tabla.

El papel de la radiación directa y difusa en la cantidad anual de calor recibido por la superficie terrestre en diferentes latitudes del globo no es el mismo. En latitudes altas, la radiación difusa predomina en la suma de calor anual. Con una disminución de la latitud, el valor predominante pasa a la radiación solar directa. Así, por ejemplo, en la bahía de Tikhaya, la radiación solar difusa proporciona el 70 % de la cantidad anual de calor y la radiación directa solo el 30 %. En Tashkent, por el contrario, la radiación solar directa da el 70%, la difusa sólo el 30%.

Reflectividad de la Tierra. Albedo. Como ya se mencionó, la superficie terrestre absorbe solo una parte de la energía solar que le llega en forma de radiación directa y difusa. La otra parte se refleja en la atmósfera. La relación entre la cantidad de radiación solar reflejada por una superficie determinada y la cantidad de flujo de energía radiante que incide sobre esta superficie se denomina albedo. El albedo se expresa en porcentaje y caracteriza la reflectividad de un área determinada de la superficie.

El albedo depende de la naturaleza de la superficie (propiedades del suelo, presencia de nieve, vegetación, agua, etc.) y del ángulo de incidencia de los rayos del Sol sobre la superficie terrestre. Entonces, por ejemplo, si los rayos caen sobre la superficie de la tierra en un ángulo de 45 °, entonces:

De los ejemplos anteriores, se puede ver que la reflectividad de varios objetos no es la misma. Está más cerca de la nieve y menos cerca del agua. Sin embargo, los ejemplos que hemos tomado se refieren únicamente a aquellos casos en los que la altura del Sol sobre el horizonte es de 45°. A medida que este ángulo disminuye, la reflectividad aumenta. Entonces, por ejemplo, a una altura del Sol a 90 °, el agua refleja solo el 2%, a 50 ° - 4%, a 20 ° -12%, a 5 ° - 35-70% (dependiendo del estado del superficie del agua).

En promedio, con un cielo sin nubes, la superficie del globo refleja el 8% de la radiación solar. Además, el 9% refleja la atmósfera. Así, el globo en su conjunto, con un cielo sin nubes, refleja el 17% de la energía radiante del Sol que incide sobre él. Si el cielo está cubierto de nubes, entonces el 78% de la radiación se refleja en ellas. Si tomamos las condiciones naturales, basándonos en la relación entre un cielo sin nubes y un cielo cubierto de nubes, que se observa en la realidad, entonces la reflectividad de la Tierra en su conjunto es del 43 %.

Radiación terrestre y atmosférica. La tierra, al recibir energía solar, se calienta y se convierte en una fuente de radiación de calor en el espacio mundial. Sin embargo, los rayos emitidos por la superficie terrestre difieren marcadamente de los rayos del sol. La tierra emite únicamente rayos infrarrojos (térmicos) invisibles de onda larga (λ 8-14 μ). La energía emitida por la superficie terrestre se llama radiación terrestre. Se produce radiación terrestre y. día y noche. La intensidad de la radiación es mayor cuanto mayor es la temperatura del cuerpo radiante. La radiación terrestre se determina en las mismas unidades que la radiación solar, es decir, en calorías de 1 cm 2 superficies en 1 min. Las observaciones han demostrado que la magnitud de la radiación terrestre es pequeña. Por lo general, alcanza 15-18 centésimas de caloría. Pero, actuando de forma continua, puede dar un efecto térmico importante.

La radiación terrestre más fuerte se obtiene con un cielo despejado y buena transparencia de la atmósfera. La nubosidad (especialmente las nubes bajas) reduce significativamente la radiación terrestre y, a menudo, la lleva a cero. Aquí podemos decir que la atmósfera, junto con las nubes, es un buen "manto" que protege a la Tierra del enfriamiento excesivo. Partes de la atmósfera, como áreas de la superficie terrestre, irradian energía de acuerdo con su temperatura. Esta energía se llama radiación atmosférica. La intensidad de la radiación atmosférica depende de la temperatura de la parte radiante de la atmósfera, así como de la cantidad de vapor de agua y dióxido de carbono que contiene el aire. La radiación atmosférica pertenece al grupo de las radiaciones de onda larga. Se propaga en la atmósfera en todas direcciones; una parte llega a la superficie de la tierra y es absorbida por ella, la otra parte va al espacio interplanetario.

SOBRE ingresos y gastos de energía solar en la Tierra. La superficie terrestre, por un lado, recibe energía solar en forma de radiación directa y difusa, y por otro lado, pierde parte de esta energía en forma de radiación terrestre. Como resultado de la llegada y consumo de energía solar, se obtiene algún resultado. En algunos casos, este resultado puede ser positivo, en otros negativo. Pongamos ejemplos de ambos.

8 de enero El día está despejado. Para 1 cm 2 la superficie de la tierra recibió por día 20 heces radiación solar directa y 12 heces radiación dispersa; en total, así recibió 32 California. Durante el mismo tiempo, debido a la radiación 1 ¿cm? superficie terrestre perdida 202 California. Como resultado, en el lenguaje contable, hay una pérdida de 170 heces(balance negativo).

6 de julio El cielo está casi despejado. 630 recibidos de la radiación solar directa California, de la radiación dispersa 46 California. En total, por lo tanto, la superficie terrestre recibió 1 cm 2 676 California. 173 perdidos por radiación terrestre California. En el balance de ganancias en 503 heces(saldo positivo).

De los ejemplos anteriores, entre otras cosas, queda bastante claro por qué en las latitudes templadas hace frío en invierno y calor en verano.

El aprovechamiento de la radiación solar con fines técnicos y domésticos. La radiación solar es una fuente natural inagotable de energía. La magnitud de la energía solar en la Tierra se puede juzgar con el siguiente ejemplo: si, por ejemplo, usamos el calor de la radiación solar, que cae solo en 1/10 del área de la URSS, entonces podemos obtener energía igual al trabajo de 30 mil Dneproges.

La gente ha buscado durante mucho tiempo utilizar la energía gratuita de la radiación solar para sus necesidades. Hasta la fecha se han creado muchas instalaciones solares diferentes que funcionan con el aprovechamiento de la radiación solar y son muy utilizadas en la industria y para cubrir las necesidades domésticas de la población. En las regiones del sur de la URSS, los calentadores solares de agua, las calderas, las plantas desalinizadoras de agua salada, los secadores solares (para secar la fruta), las cocinas, los baños, los invernaderos y los aparatos para fines médicos funcionan sobre la base del uso generalizado de la radiación solar en industria y servicios públicos. La radiación solar es muy utilizada en los balnearios para el tratamiento y promoción de la salud de las personas.

- Una fuente-

Polovinkin, A.A. Fundamentos de geografía general / A.A. Polovinkin.- M.: Editorial Estatal Educativa y Pedagógica del Ministerio de Educación de la RSFSR, 1958.- 482 p.

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