Bilancio radiativo terrestre e illuminazione della superficie marina. Radiazione solare, terrestre e atmosferica Quale percentuale di luce solare viene assorbita dalla superficie terrestre?

Bilancio radiativo terrestre e illuminazione della superficie marina. Radiazione solare, terrestre e atmosferica Quale percentuale di luce solare viene assorbita dalla superficie terrestre?

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1 COMPITI Grado 8 Prova round 1. L'ora in ogni momento della giornata è la stessa in punti situati sullo stesso meridiano, chiamati: A. Cintura B. Maternità C. Locale D. Estate 2. In quale era geologica si sono verificati tali eventi come l'apparizione di mammiferi e uccelli , l'aspetto delle prime piante da fiore, il predominio di gimnosperme e rettili: A. Archeyskaya B. Proterozoico V. Paleozoico G. Mesozoico 3. Quale proporzione di luce solare viene assorbita dalla superficie terrestre: A. 10% B. 30% C. 50% D. 70% 4. Quale delle strutture tettoniche è caratterizzata da un'età più giovane: A. Piattaforma russa C. Placca siberiana occidentale B. Scudo di Aldan D. Regioni piegate della Kamchatka 5. Il mare più salato che bagna le coste della Russia? A. Black B. Yaponskoe C. Baltic D. Azovskoe 6. La rotta del Mare del Nord parte dal porto: A. Arkhangelsk B. Murmansk V. St. Petersburg G. Kaliningrad 7. Uno scienziato di Ekaterinburg (IV cintura) ha organizzato un webinar per i suoi colleghi di altre regioni Russia Omsk (cintura V), San Pietroburgo (cintura II) e Barnaul (cintura VI) alle 14 ora di Mosca. Per il partecipante da quale città il webinar inizierà alle 18:00 ora locale: A. Da San Pietroburgo B. Da Ekaterinburg C. Da Barnaul D. Da Omsk 8. Indicare un oggetto marino non situato al largo della costa della Russia: A. Stretto di Bussol V. Stretto di Kerchensky B. Baia di Danzica D. Golfo di Riga 9. Quale delle seguenti città si trova sul fiume Volga: A. Penza, Togliatti V. Nizhny Novgorod, Kirov B. Cheboksary, Yoshkar-Ola G. Kazan , Ulyanovsk 10. Scegli una risposta, in cui i popoli elencati appartengono allo stesso gruppo linguistico: A. Buryats, Kalmyks, Khakases V. Bashkirs, Chuvash, Tatars B. Chechens, Ingush, Adygheans G. Mordva, Udmurts, Kumyks 11. Qual è l'origine di tali forme di rilievo come Ozes e Kams: A. Tettonica B. Carso B. Glaciale G. Eolie 1

2 12. Le riserve di questa risorsa naturale minerale in regione di Kaliningrad sono stimati in oltre 3 miliardi di tonnellate, vengono esplorati 281 giacimenti. Viene estratto principalmente nei distretti Nesterovsky e Polessky della regione. Il suo potere calorifico raggiunge le 5000 kcal, anche se dal 1982 il suo utilizzo come combustibile è vietato dalla legge. Questa risorsa è fornita a molti paesi europei. A. Torba B. Ambra V. Gas D. Scisto bituminoso 13. Durante uno degli spettacoli scienziato geografo V.V. Dokuchaev ha dichiarato: “Mi scuso per essermi fermato a ... un po' più a lungo di quanto mi aspettassi, ma questo perché quest'ultimo è più costoso per la Russia di qualsiasi petrolio, carbone, più costoso dell'oro e dei minerali di ferro; ha perenne inesauribile ricchezza russa”. Cosa ha fatto V.V. Dokuchaev? A. Foresta B. Chernozem C. Gas D. Oceano 14. Specificare il termine utilizzato per questa definizione “Grandi suddivisioni dell'involucro geografico, che hanno una certa combinazione di condizioni di temperatura e regime di umidità, che sono classificate principalmente dal tipo prevalente di vegetazione e cambia regolarmente in pianura con direzione da nord a sud, e in montagna dalla pedemontana alle vette”: A. Complessi naturali ed economici C. Regioni geografiche B. Zone naturali D. Paesaggi 15. A quale fenomeno naturale si fa riferimento nella storia di I. Ryabtsev" Miracolo della steppa ". “Per la seconda settimana il luglio, il più ardente, il più spietato, regnò nella steppa. Leccò ruscelli poco profondi fino in fondo, sparpagliando animali e uccelli da qualche parte. L'erba bruciata scricchiolava sotto i piedi, sbriciolandosi in polvere; la nuda terra era tagliata da profonde crepe in cui giacevano serpenti, lucertole e ragni. Ovunque guardi, ci sono due colori ovunque: giallo cenere e marrone. Su questo sfondo tenebroso, ingannevolmente gradevole alla vista, cespugli spogli di spine di cammello - l'unica pianta in cui ancora riluceva la vita - erano disseminati di pennellate di acquamarina. Scintillante sotto il sole, qua e là con chiazze bianco zucchero giace il sale che è apparso sulle chiazze morte. È uno spettacolo bellissimo e allo stesso tempo terribile "A. Bora B. Fen V. Sukhovey G. Samum 16. Vortice atmosferico di enorme diametro (da centinaia a diverse migliaia di chilometri) con bassa pressione dell'aria al centro. L'aria circola in senso antiorario nell'emisfero settentrionale e in senso orario in quello meridionale A. Tornado B. Ciclone C. Anticiclone D. Tornado 17. Indica l'opzione di risposta in cui tutti i fiumi appartengono allo stesso sistema fluviale A. Don, Voronezh, Oka V. Volga, Kama, Svir B. Amur, Argun, Shilka G. Ob, Irtysh, Khatanga 18. Quale risorsa naturale combina i seguenti campi: Shtokmanovskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye, Astrakhanskoye. A. Petrolio C. Gas B. Carbone bituminoso D. Sale di potassio 2

3 19. Determina quali penisole della Russia sono caratterizzate dalle seguenti caratteristiche climatiche: A. Il clima è molto freddo, fortemente continentale. La temperatura media di gennaio è di meno º С e di luglio º. La primavera inizia a metà giugno e ad agosto la temperatura media giornaliera scende sotto lo zero. Precipitazioni da 120 a 140 mm all'anno. La parte orientale della penisola è completamente ricoperta da un ghiacciaio. B. Il clima è marittimo, più rigido all'ovest che all'est. Le precipitazioni annuali variano da 600 a 1100 mm. Le parti più alte delle montagne sono sostenute da ghiacciai moderni.Una delle caratteristiche che colpiscono il clima della penisola sono i forti venti, uragani e tempeste in tutte le zone della regione.Nei mesi invernali, venti con una forza di oltre 6 m / s colpo. B. Una delle regioni "più calde" della fascia subartica terrestre. Nella parte settentrionale della penisola è più caldo che nella parte meridionale, a causa dell'influenza di una corrente calda.La temperatura media in inverno va da -9°C sulla costa, a -13°C al centro della penisola. Il periodo di assenza di gelate dura in media 120 giorni in una stretta striscia di terra costiera, si accorcia con la distanza dai mari a 60 giorni, e sulle cime della catena montuosa la temperatura non scende sotto lo 0°C per meno di 40 giorni un anno. 1. Penisola di Kamchatka 2. Penisola di Kola 3. Penisola di Taimyr 20. Quale dei seguenti è un esempio gestione razionale della natura? A. Creazione di cinture di protezione forestale nella zona della steppa B. Drenaggio delle paludi nella parte superiore dei fiumi C. Trasferimento di centrali termiche dal gas naturale al carbone D. Aratura longitudinale dei pendii 21. Preparazione di un opuscolo pubblicitario per un'agenzia di viaggi , l'artista ha cercato di rappresentare vari angoli esotici del globo. Trova due errori d'artista. A. Peruviano guida un lama B. Tuareg guida una squadra di renne C. Taets guida turisti su uno yak G. Hindustanet ara un campo su un bufalo 22. Un tempestoso ruscello di fango, che spesso appare alla fine di un ghiacciaio durante forti piogge oppure durante un intenso scioglimento delle nevi, muovendosi lungo il pendio e portando con sé un ammasso di sassi: A. Frana B. Alluvione C. Seld G. Morena 23. Quando si divise il continente di Pangea? A. 10 milioni di anni fa B. 50 milioni di anni fa C. 250 milioni di anni fa D. 500 milioni di anni fa 24. Nel 1831, l'esploratore polare inglese John Ross fece una scoperta nell'arcipelago artico canadese e 10 anni dopo il suo nipote James Ross ha raggiunto il suo antipode in Antartide. Di che apertura stiamo parlando? A. Polo nord magnetico B. Circolo polare artico C. Polo sud magnetico D. Geografico nord Plus 3

4 25. Imposta la corrispondenza: la cima della montagna - il paese 1. Toubkal A. Andy a. Russia 2. Aconcagua B. Atlas b. USA 3. Elbrus V. Cordillera c. Argentina 4. McKinley G. Caucaso Marocco 26. Le piogge monsoniche causano spesso inondazioni sui fiumi: A. Ob, Indigirka B. Reno, Vistola V. Danubio, Yenisei G. Yangtze, Amur 27. Quale paese si trova in diversi continenti? A. Kazakistan C. Egitto B. Turchia; D. Russia 28. Stabilire la corrispondenza dei concetti proposti alle diverse sfere della Terra 1. Fumatori neri A. Litosfera 2. Halo B. Idrosfera 3. El Niño C. Biosfera 4. Necton D. Atmosfera 29. Scegliere un lago con salinità minima. A. Bodenskoe B. Aral V. Caspian G. Balkhash 30. Quali strumenti non sono meteorologici: A. Barografo D. Ecoscandaglio B. Igrometro D. Curvimetro C. Eliografo E. Anemometro J. Nefoscope MODULO DI RISPOSTA Risposta Risposta Risposta Numero massimo di punti 40.4

5 8 grado Giro analitico Attività 1. Per completare l'attività, utilizzare una mappa topografica. 1) Determina la scala della mappa se la distanza dal punto A al punto B è 900 m Scrivi la risposta sotto forma di una scala numerica e nominata 2) Determina l'azimut e la direzione in cui devi andare dalla scuola al bene. Quanta distanza devi percorrere? 3) Determinare l'ampiezza delle altezze assolute dell'area 4) In quale direzione scorre il fiume. Scoiattolo? 5) Valutare quale dei siti contrassegnati sulla mappa con i numeri 1 e 2 è meglio scegliere per la costruzione di un impianto eolico destinato all'alimentazione di emergenza di una scuola nel villaggio di Verkhnee. Fornisci almeno due ragioni. Punti massimi 13,5

6 Task 2. Determinare l'origine dei bacini lacustri sulla base dei frammenti proposti di immagini satellitari. Fornisci esempi dei nomi dei laghi o delle aree della loro distribuzione. Annotare la risposta nella tabella Numero immagine spaziale Origine del bacino lacustre Numero massimo di punti 10. Esempio di lago o area di distribuzione Attività 3. Abbinare le definizioni ai fenomeni geografici e nominare i continenti (o parti del mondo ) su cui si osservano questi fenomeni. A. Pororoka B. Mistral V. Kum G. Scrab D. Atoll 1. Boschetti di arbusti xerofiti sempreverdi nani nei tropici e subtropicali. 2. Un'isola corallina a forma di anello a forma di stretto crinale che circonda una laguna poco profonda. 3. Un maremoto che si muove dalla foce a monte del fiume 4. Deserto sabbioso 5. Vento freddo da nord-ovest che soffia sulla costa meridionale del paese, chiamato Costa Azzurra. Scrivi le risposte nella tabella. Fenomeno Definizione numero Continente o parte del mondo 6

7 A B C D E Punteggio massimo 10. Problema 4. Ci sono città sulla terra dove a gennaio le persone non hanno bisogno di pellicce, cappelli di pelliccia e guanti. Dall'elenco, seleziona le città i cui residenti non hanno bisogno di abbigliamento invernale a gennaio. Perché i residenti di ciascuna delle città che hai scelto sono così fortunati? Luanda, Managua, Cairo, Stoccolma, Bucarest Risposta: Punteggio massimo 6. Problema 5. Bambini - I finlandesi di un piccolo villaggio situato vicino al circolo polare artico, volevano corrispondere con scolari di altri paesi che vivevano con loro sullo stesso parallelo. Hanno inviato lettere in Russia, Canada, Svezia. In quali paesi i ragazzi si sono dimenticati di scrivere? Con quale mezzo di trasporto può essere consegnata una lettera lì? Risposta: Il numero massimo di punti è 6. Problema 6. Riempi gli spazi vuoti in descrizione geografica Regione di Nizhny Novgorod. La regione di Nizhny Novgorod si trova nella Russia centrale, su (1) una pianura, in zone naturali (2), (3), (4). Imbuti, grotte, laghi (5) di origine sono diffusi nel rilievo della regione. La regione si trova all'interno della (6) zona climatica. I principali corsi d'acqua sono quattro fiumi (7, 8, 9, 10) legati al bacino (11) del mare. Nel nord della regione, (12) i suoli sono zonali e nel sud-est (13) suoli. Più città antica La regione di Nizhny Novgorod (14) si trova sulla riva sinistra del Volga ed è famosa per l'artigianato popolare. E nella città di Semyonov continuano le tradizioni di 300 anni di arti e mestieri popolari (15) .. Il numero massimo di punti è 15. Risposta:


COMPITI Grado 7 Prova round 1. In quale direzione devi muoverti per arrivare dal punto con coordinate 12 N lat. 176 d.c. al punto con coordinate 30 N 174 E: A. A nord-est di B. a sud-ovest

Versione demo della certificazione intermedia finale in geografia voto 8 OPZIONE 1 А 1. Con quale dei seguenti paesi la Russia ha un confine terrestre? a) Svezia; b) Estonia; c) Iran; d) Tagikistan. A 2. Estrema

OLIMPIADI TUTTI RUSSI PER LE SCUOLE IN GEOGRAFIA (FASE SCOLASTICA). 2017 2018 anno accademico 8 CLASSE DI ATTIVITÀ Tempo per completare le attività - 45 min. Compiti di prova. 1. Quale caratteristica geografica non ha longitudine:

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Giro di prova Usando una parte di un foglio di mappa, eseguire compiti di prova 1 2 1. Mappa meteorologica compilata per il 13 gennaio. In quale delle seguenti città mostrate sulla mappa, il giorno successivo è più probabile

Il piano delle caratteristiche delle montagne 1. Posizione geografica. 2. Direzione delle catene montuose, pendenza dei pendii. 3. Lunghezza delle creste (km). 4. Altezza prevalente. 5. Altezza massima (coordinate del vertice).

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Monitoraggio per area geografica Grado 8 Opzione I Grado FI Risposte 1 6 11 16 21 2 7 12 17 22 3 8 13 18 23 4 9 14 19 24 5 10 15 20 25 Risultato 1. L'area della Russia è: a) 17,1 milioni km² b) 24,2 milioni di km² c)

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L'energia solare pari al 100% viene fornita al limite superiore dell'atmosfera.

Radiazione ultravioletta, che costituisce il 3% del 100% della luce solare in arrivo per la maggior parte assorbito dallo strato di ozono nell'alta atmosfera.

Circa il 40% del restante 97% interagisce con le nuvole, di cui il 24% viene riflesso nello spazio, il 2% viene assorbito dalle nuvole e il 14% viene disperso, raggiungendo la superficie terrestre come radiazione diffusa.

Il 32% della radiazione in entrata interagisce con il vapore acqueo, la polvere e la foschia nell'atmosfera: il 13% viene assorbito, il 7% viene riflesso nello spazio e il 12% raggiunge la superficie terrestre come luce solare diffusa (Fig. 6)

Riso. 6. Bilancio delle radiazioni della Terra

Di conseguenza, dall'originale 100% della radiazione solare dalla superficie terrestre, arriva il 2% della luce solare diretta e il 26% della luce diffusa.

Di questo totale, il 4% viene riflesso dalla superficie terrestre nello spazio e la riflessione totale nello spazio è il 35% della luce solare incidente.

Del 65% della luce assorbita dalla Terra, il 3% cade nell'atmosfera superiore, il 15% - nella bassa atmosfera e il 47% - sulla superficie terrestre - sull'oceano e sulla terraferma.

Affinché la Terra possa mantenere l'equilibrio termico, il 47% di tutta l'energia solare che attraversa l'atmosfera e viene assorbita da terra e mare deve essere restituita all'atmosfera via terra e mare.

La parte visibile dello spettro di radiazione che entra nella superficie dell'oceano e crea illuminazione è costituita dai raggi del sole che sono passati attraverso l'atmosfera (radiazione diretta) e da alcuni dei raggi diffusi dall'atmosfera in tutte le direzioni, anche verso la superficie dell'oceano ( radiazione diffusa).

Il rapporto tra l'energia di questi due flussi luminosi che cadono su un'area orizzontale dipende dall'altezza del Sole: più è alto sopra l'orizzonte, maggiore è la proporzione di radiazione diretta

L'illuminazione della superficie del mare in condizioni naturali dipende anche dalla nuvolosità. Nuvole alte e sottili diffondono molta luce diffusa, così che l'illuminazione della superficie del mare ad altezze medie del Sole può essere anche maggiore che in un cielo senza nuvole. Le nuvole dense e piovose riducono drasticamente l'illuminazione.

I raggi luminosi, creando illuminazione della superficie marina, subiscono riflessione e rifrazione all'interfaccia acqua-aria (Fig. 7) secondo la nota legge fisica di Snell.

Riso. 7. Riflessione e rifrazione di un raggio di luce sulla superficie dell'oceano

Pertanto, tutti i raggi luminosi che cadono sulla superficie del mare vengono parzialmente riflessi, rifratti ed entrano nel mare.

Il rapporto tra flusso luminoso rifratto e riflesso dipende dall'altezza del Sole. All'altezza del Sole 0 0, l'intero flusso luminoso viene riflesso dalla superficie del mare. All'aumentare dell'altezza del Sole, aumenta la proporzione del flusso luminoso che penetra nell'acqua e ad un'altezza del Sole di 90 0, il 98% del flusso totale che cade in superficie penetra nell'acqua.

Il rapporto tra il flusso luminoso riflesso dalla superficie del mare e quello incidente si chiama albedo di superficie del mare ... Quindi l'albedo della superficie del mare ad un'altitudine del Sole di 90 0 sarà del 2% e per 0 0 - 100%. L'albedo della superficie del mare è diverso per flussi luminosi diretti e diffusi. L'albedo della radiazione diretta dipende sostanzialmente dall'altezza del Sole e l'albedo della radiazione diffusa è praticamente indipendente dall'altezza del Sole.

LEZIONE 2.

RADIAZIONE SOLARE.

Piano:

1. Il valore della radiazione solare per la vita sulla Terra.

2. Tipi di radiazione solare.

3. Composizione spettrale della radiazione solare.

4. Assorbimento e dispersione della radiazione.

5.PAR (radiazione fotosinteticamente attiva).

6. Bilancio delle radiazioni.

1. La principale fonte di energia sulla Terra per tutti gli esseri viventi (piante, animali e umani) è l'energia del sole.

Il sole è una palla di gas con un raggio di 695300 km. Il raggio del Sole è 109 volte il raggio della Terra (6378,2 km equatoriale, 6356,8 km polare). Il sole è composto principalmente da idrogeno (64%) ed elio (32%). Il resto rappresenta solo il 4% della sua massa.

L'energia solare è la condizione principale per l'esistenza della biosfera e uno dei principali fattori di formazione del clima. A causa dell'energia del Sole, le masse d'aria nell'atmosfera sono in costante movimento, il che garantisce la costanza della composizione gassosa dell'atmosfera. Sotto l'influenza della radiazione solare, un'enorme quantità di acqua evapora dalla superficie dei serbatoi, del suolo e delle piante. Il vapore acqueo, trasportato dal vento dagli oceani e dai mari ai continenti, è la principale fonte di precipitazioni per la terra.

L'energia solare è una condizione indispensabile per l'esistenza di piante verdi, che convertono l'energia solare in sostanze organiche ad alta energia durante la fotosintesi.

La crescita e lo sviluppo delle piante è un processo di assimilazione e trasformazione dell'energia solare, pertanto la produzione agricola è possibile solo se l'energia solare viene fornita alla superficie terrestre. Uno scienziato russo ha scritto: "Dai al miglior cuoco tutta l'aria fresca, la luce del sole, un intero fiume di acqua pulita quanto vuoi, chiedigli di fare zucchero, amido, grassi e cereali da tutto questo, e deciderà che stai ridendo a lui. Ma ciò che sembra assolutamente fantastico per una persona è senza ostacoli nelle foglie verdi delle piante sotto l'influenza dell'energia del Sole. " Si stima che 1 mq. un metro di foglie all'ora produce un grammo di zucchero. A causa del fatto che la Terra è circondata da un guscio continuo dell'atmosfera, i raggi del sole, prima di raggiungere la superficie terrestre, attraversano l'intero spessore dell'atmosfera, che in parte li riflette, in parte li disperde, cioè cambia la quantità e la qualità della luce solare che penetra sulla superficie terrestre. Gli organismi viventi sono sensibili ai cambiamenti nell'intensità dell'illuminazione creata dalla radiazione solare. Come conseguenza reazioni diverse in base all'intensità dell'illuminazione, tutte le forme di vegetazione sono divise in amanti della luce e tolleranti all'ombra. Un'illuminazione insufficiente nelle colture provoca, ad esempio, una debole differenziazione dei tessuti della paglia delle colture cerealicole. Di conseguenza, la resistenza e l'elasticità del tessuto diminuiscono, il che spesso porta all'allettamento del raccolto. Nelle colture di mais ispessite, a causa della scarsa illuminazione della radiazione solare, la formazione di pannocchie sulle piante è indebolita.

La radiazione solare colpisce Composizione chimica prodotti agricoli. Ad esempio, il contenuto di zucchero di barbabietole e frutta, il contenuto proteico nel chicco di grano dipende direttamente dal numero giorni di sole... La quantità di olio nei semi di girasole e di lino aumenta anche con l'aumento dell'arrivo della radiazione solare.

L'illuminazione della parte fuori terra delle piante influisce in modo significativo sull'assorbimento dei nutrienti da parte delle radici. In condizioni di scarsa illuminazione, il trasferimento degli assimilati alle radici rallenta e, di conseguenza, i processi biosintetici nelle cellule vegetali vengono inibiti.

L'illuminazione influenza anche l'aspetto, la distribuzione e lo sviluppo delle malattie delle piante. Il periodo di infezione si compone di due fasi, differenti tra loro in risposta al fattore luce. Il primo di questi - l'effettiva germinazione delle spore e la penetrazione del principio infettivo nei tessuti della coltura colpita - nella maggior parte dei casi non dipende dalla presenza e dall'intensità della luce. Il secondo, dopo la germinazione delle spore, è più attivo con una maggiore illuminazione.

L'effetto positivo della luce influisce anche sulla velocità di sviluppo del patogeno nella pianta ospite. Ciò è particolarmente evidente nei funghi ruggine. Più luce, più breve è il periodo di incubazione per la ruggine lineare del grano, la ruggine gialla dell'orzo, la ruggine del lino e dei fagioli, ecc. E questo aumenta il numero di generazioni del fungo e aumenta l'intensità della lesione. In condizioni di intensa illuminazione, questo patogeno aumenta la sua fertilità.

Alcune malattie si sviluppano più attivamente con un'illuminazione insufficiente, causando l'indebolimento delle piante e una diminuzione della loro resistenza alle malattie (agenti causali di vari tipi di marciume, in particolare le colture orticole).

Durata dell'illuminazione e degli impianti. Il ritmo della radiazione solare (alternanza delle parti chiare e scure della giornata) è il fattore ambientale più stabile e ricorrente di anno in anno. Come risultato di molti anni di ricerca da parte dei fisiologi, è stata stabilita la dipendenza della transizione delle piante allo sviluppo generativo da un certo rapporto tra la lunghezza del giorno e della notte. A questo proposito, le colture per reazione fotoperiodica possono essere classificate in gruppi: avere una giornata corta, il cui sviluppo è ritardato quando la durata della giornata è superiore a 10 ore. Una giornata corta favorisce l'allegagione dei fiori, mentre una giornata lunga lo impedisce. Tali colture includono soia, riso, miglio, sorgo, mais, ecc.;

una lunga giornata fino a 12-13 ore., richiedono un'illuminazione continua per il loro sviluppo. Il loro sviluppo è accelerato quando la durata della giornata è di circa 20 ore Queste colture comprendono segale, avena, frumento, lino, piselli, spinaci, trifoglio, ecc.;

lunghezza-neutra, il cui sviluppo non dipende dalla lunghezza del giorno, ad esempio pomodoro, grano saraceno, legumi, rabarbaro.

È stato riscontrato che per l'inizio della fioritura delle piante è necessaria una predominanza di una certa composizione spettrale nel flusso radiante. Le piante a giorno corto si sviluppano più velocemente quando i raggi blu-viola sono al massimo e le piante a giorno lungo sono rosse. La durata delle ore diurne (lunghezza astronomica del giorno) dipende dal periodo dell'anno e latitudine geografica... All'equatore, la lunghezza del giorno durante tutto l'anno è di 12 ore ± 30 minuti. Spostandosi dall'equatore ai poli dopo l'equinozio di primavera (21.03), la lunghezza del giorno aumenta a nord e diminuisce a sud. Dopo l'equinozio d'autunno (23.09), la distribuzione della lunghezza del giorno si inverte. Nell'emisfero settentrionale, il 22.06 ha il giorno più lungo, la cui durata è di 24 ore a nord del Circolo Polare Artico. Il giorno più corto nell'emisfero settentrionale è il 22.12, e oltre il Circolo Polare Artico nei mesi invernali il Sole non sorge al di sopra del orizzonte affatto. Alle medie latitudini, ad esempio a Mosca, la lunghezza del giorno varia dalle 7 alle 17,5 ore durante tutto l'anno.

2. Tipi di radiazione solare.

La radiazione solare è costituita da tre componenti: radiazione solare diretta, diffusa e totale.

RADIAZIONE SOLARE DIRETTAS - radiazione proveniente dal Sole nell'atmosfera e quindi sulla superficie terrestre sotto forma di fascio di raggi paralleli. La sua intensità si misura in calorie per cm2 al minuto. Dipende dall'altezza del sole e dallo stato dell'atmosfera (nuvolosità, polvere, vapore acqueo). La quantità annuale di radiazione solare diretta sulla superficie orizzontale del territorio di Stavropol è di 65-76 kcal / cm2 / min. Al livello del mare, con una posizione elevata del Sole (estate, mezzogiorno) e una buona trasparenza, l'irraggiamento solare diretto è di 1,5 kcal/cm2/min. Questa è la parte a onde corte dello spettro. Quando il flusso di radiazione solare diretta attraversa l'atmosfera, si verifica un suo indebolimento, causato dall'assorbimento (circa il 15%) e dalla dispersione (circa il 25%) di energia da parte di gas, aerosol, nuvole.

Il flusso di radiazione solare diretta che cade su una superficie orizzontale è chiamato insolazione S= S peccato ho- la componente verticale della radiazione solare diretta.

S – la quantità di calore ricevuta dalla superficie perpendicolare al raggio ,

ho – l'altezza del sole, cioè l'angolo formato dal raggio di sole con una superficie orizzontale .

Al confine dell'atmosfera, l'intensità della radiazione solare èCosì= 1,98 kcal/cm2/min. - secondo l'accordo internazionale del 1958. Ed è chiamata la costante solare. Sarebbe così in superficie se l'atmosfera fosse assolutamente trasparente.

Riso. 2.1. Il percorso del raggio di sole nell'atmosfera alle diverse altezze del Sole

RADIAZIONI DIFFUSED – Una parte della radiazione solare a causa della dispersione dell'atmosfera torna nello spazio, ma una parte significativa di essa entra nella Terra sotto forma di radiazione diffusa. Radiazione diffusa massima + 1 kcal/cm2/min. Si nota con un cielo limpido, se ci sono nuvole alte su di esso. Con un cielo nuvoloso, lo spettro della radiazione diffusa è simile a quello del sole. Questa è la parte a onde corte dello spettro. Lunghezza d'onda 0,17-4μm.

RADIAZIONE TOTALEQ- consiste in radiazione diffusa e diretta su una superficie orizzontale. Q= S+ D.

Il rapporto tra radiazione diretta e diffusa nella radiazione totale dipende dall'altezza del Sole, dalla nuvolosità e dall'inquinamento dell'atmosfera e dall'altezza della superficie sul livello del mare. Con un aumento dell'altezza del Sole, la frazione di radiazione diffusa in un cielo senza nuvole diminuisce. Più l'atmosfera è trasparente e più alto è il Sole, minore è la frazione di radiazione diffusa. Con nubi continue e dense, la radiazione totale consiste interamente di radiazione diffusa. In inverno, a causa della riflessione della radiazione dal manto nevoso e della sua diffusione secondaria nell'atmosfera, la proporzione della radiazione diffusa nella composizione totale aumenta notevolmente.

La luce e il calore ricevuti dalle piante dal Sole sono il risultato dell'azione della radiazione solare totale. Pertanto, i dati sulla quantità di radiazione ricevuta dalla superficie per giorno, mese, stagione di crescita e anno sono di grande importanza per l'agricoltura.

Radiazione solare riflessa. Albedo... La radiazione totale che raggiunge la superficie terrestre, parzialmente riflessa da essa, crea radiazione solare riflessa (RK), diretta dalla superficie terrestre nell'atmosfera. Il valore della radiazione riflessa dipende in gran parte dalle proprietà e dallo stato della superficie riflettente: colore, rugosità, umidità, ecc. La riflettività di qualsiasi superficie può essere caratterizzata dal valore del suo albedo (Ak), inteso come rapporto tra radiazione solare riflessa al totale. L'albedo è solitamente espresso in percentuale:

Le osservazioni mostrano che l'albedo di varie superfici varia entro limiti relativamente ristretti (10 ... 30%), ad eccezione della neve e dell'acqua.

L'albedo dipende dall'umidità del suolo, con un aumento in cui diminuisce, che è importante nel processo di modifica del regime termico dei campi irrigati. A causa della diminuzione dell'albedo, la radiazione assorbita aumenta quando il terreno viene inumidito. L'albedo delle varie superfici ha una variazione giornaliera e annuale ben pronunciata dovuta alla dipendenza dell'albedo dall'altezza del Sole. Il valore di albedo più basso si osserva intorno a mezzogiorno e durante l'anno - in estate.

La radiazione propria della Terra e la radiazione in arrivo dell'atmosfera. Radiazione efficace. La superficie terrestre è come corpo fisico, che ha una temperatura superiore allo zero assoluto (-273°C), è una sorgente di radiazione, che prende il nome di radiazione propria della Terra (E3). È diretto nell'atmosfera ed è quasi completamente assorbito dal vapore acqueo, dalle gocce d'acqua e dall'anidride carbonica nell'aria. La radiazione della Terra dipende dalla temperatura della sua superficie.

L'atmosfera, assorbendo una piccola quantità di radiazione solare e praticamente tutta l'energia emessa dalla superficie terrestre, si riscalda e, a sua volta, emette anche energia. Circa il 30% della radiazione atmosferica va nello spazio esterno e circa il 70% arriva sulla superficie della Terra e viene chiamata radiazione atmosferica in arrivo (Ea).

La quantità di energia emessa dall'atmosfera è direttamente proporzionale alla sua temperatura, anidride carbonica, ozono e nuvolosità.

La superficie terrestre assorbe quasi interamente questa radiazione in arrivo (del 90 ... 99%). Pertanto, è un'importante fonte di calore per la superficie terrestre oltre alla radiazione solare assorbita. Questa influenza dell'atmosfera sul regime termico della Terra è chiamata effetto serra o effetto serra per l'analogia esterna con l'azione dei vetri nelle serre e nelle serre. Il vetro trasmette bene i raggi del sole, riscaldando il terreno e le piante, ma trattiene l'irraggiamento termico del terreno e delle piante riscaldati.

La differenza tra la radiazione intrinseca della superficie terrestre e la radiazione in arrivo dall'atmosfera è chiamata radiazione effettiva: Eef.

Eef = E3-Ea

Nelle notti serene e leggermente nuvolose, l'irraggiamento efficace è molto maggiore che in quelle nuvolose, quindi il raffreddamento notturno della superficie terrestre è maggiore. Durante il giorno, è bloccato dalla radiazione totale assorbita, a causa della quale la temperatura superficiale aumenta. Allo stesso tempo, aumenta anche la radiazione efficace. La superficie terrestre alle medie latitudini perde 70 ... 140 W / m2 a causa della radiazione effettiva, che è circa la metà della quantità di calore che riceve dall'assorbimento della radiazione solare.

3. Composizione spettrale della radiazione.

Il sole, come fonte di radiazioni, ha una varietà di onde emesse. I flussi di energia radiante lungo la lunghezza d'onda sono convenzionalmente suddivisi in onda corta (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 μm) radiazione. Lo spettro della radiazione solare al confine dell'atmosfera terrestre è praticamente compreso tra le lunghezze d'onda di 0,17 e 4 micron e lo spettro della radiazione terrestre e atmosferica - da 4 a 120 micron. Di conseguenza, i flussi di radiazione solare (S, D, RK) si riferiscono alla radiazione a onde corte e la radiazione della Terra (£ 3) e dell'atmosfera (Ea) - alla radiazione a onde lunghe.

Lo spettro della radiazione solare può essere suddiviso in tre parti qualitativamente differenti: ultravioletto (Y< 0,40 мкм), ви­димую (0,40 мкм < Y < 0,75 μm) e infrarossi (0,76 μm < sì < 4 micron). Prima della parte ultravioletta dello spettro della radiazione solare si trova la radiazione a raggi X e oltre l'emissione radio infrarossa dal sole. Al limite superiore dell'atmosfera, la parte ultravioletta dello spettro rappresenta circa il 7% dell'energia della radiazione solare, 46 - visibile e 47% - infrarossa.

La radiazione emessa dalla Terra e dall'atmosfera si chiama radiazione infrarossa lontana.

L'effetto biologico dei diversi tipi di radiazioni sulle piante è diverso. Radiazioni ultraviolette rallenta i processi di crescita, ma accelera il passaggio delle fasi della formazione degli organi riproduttivi nelle piante.

L'importanza della radiazione infrarossa, che viene attivamente assorbito dall'acqua delle foglie e degli steli delle piante, consiste nel suo effetto termico, che influenza in modo significativo la crescita e lo sviluppo delle piante.

Radiazione infrarossa lontana produce solo un effetto termico sulle piante. La sua influenza sulla crescita e lo sviluppo delle piante è insignificante.

La parte visibile dello spettro solare, in primo luogo, crea illuminazione. In secondo luogo, la cosiddetta radiazione fisiologica (A, = 0,35 ... 0,75 micron), che viene assorbita dai pigmenti della foglia, coincide quasi con l'area della radiazione visibile (coprendo in parte l'area della radiazione ultravioletta ). La sua energia ha un importante valore normativo ed energetico nella vita delle piante. All'interno di questa parte dello spettro si distingue una regione di radiazione fotosinteticamente attiva.

4. Assorbimento e dispersione delle radiazioni nell'atmosfera.

Andare attraverso atmosfera terrena, la radiazione solare è attenuata dall'assorbimento e dalla diffusione dei gas atmosferici e degli aerosol. Allo stesso tempo, cambia anche la sua composizione spettrale. Con diverse altezze del sole e diverse altezze del punto di osservazione sopra la superficie terrestre, la lunghezza del percorso percorso dal raggio di sole nell'atmosfera non è la stessa. Con una diminuzione dell'altitudine, la parte ultravioletta della radiazione diminuisce in modo particolarmente forte, la parte visibile è leggermente inferiore e solo leggermente - la parte infrarossa.

La dispersione delle radiazioni nell'atmosfera si verifica principalmente a causa di continue fluttuazioni (fluttuazioni) della densità dell'aria in ogni punto dell'atmosfera, causate dalla formazione e distruzione di alcuni "cluster" (gruppi) di molecole gas atmosferico... La radiazione solare è anche dispersa da particelle di aerosol. L'intensità di diffusione è caratterizzata dal coefficiente di diffusione.

K = aggiungi formula.

L'intensità dello scattering dipende dal numero di particelle scattering per unità di volume, dalla loro dimensione e natura, nonché dalle lunghezze d'onda della radiazione diffusa stessa.

Più corta è la lunghezza d'onda, più diffusi sono i raggi. Ad esempio, i raggi viola sono diffusi 14 volte più forti di quelli rossi, il che spiega il colore blu del cielo. Come notato sopra (vedi Sezione 2.2), la radiazione solare diretta che passa attraverso l'atmosfera è parzialmente diffusa. In aria pulita e secca, l'intensità del coefficiente di scattering molecolare obbedisce alla legge di Rayleigh:

k = s /sì4 ,

dove C è un coefficiente dipendente dal numero di molecole di gas per unità di volume; X è la lunghezza d'onda diffusa.

Poiché le lunghezze d'onda lontane della luce rossa sono quasi il doppio delle lunghezze d'onda della luce viola, le prime sono disperse dalle molecole d'aria 14 volte meno delle seconde. Poiché l'energia iniziale (prima della diffusione) dei raggi viola è inferiore al blu e al blu, l'energia massima nella luce diffusa (radiazione solare diffusa) viene spostata sui raggi blu-blu, che determinano il colore blu del cielo. Pertanto, la radiazione diffusa è più ricca di raggi fotosinteticamente attivi rispetto alla radiazione diretta.

Nell'aria contenente impurità (piccole gocce d'acqua, cristalli di ghiaccio, particelle di polvere, ecc.), la diffusione è la stessa per tutte le aree della radiazione visibile. Pertanto, il cielo diventa biancastro (appare la foschia). Gli elementi nuvolosi (grandi goccioline e cristalli) non disperdono affatto i raggi del sole, ma li riflettono diffusamente. Di conseguenza, le nuvole illuminate dal Sole sono bianche.

5. PAR (radiazione fotosinteticamente attiva)

Radiazione fotosinteticamente attiva. Nel processo di fotosintesi non viene utilizzato l'intero spettro della radiazione solare, ma solo la sua

la parte situata nell'intervallo di lunghezze d'onda 0,38 ... 0,71 μm, - radiazione fotosinteticamente attiva (PAR).

È noto che la radiazione visibile, percepita dall'occhio umano come bianca, è costituita da raggi colorati: rosso, arancione, giallo, verde, blu, blu e viola.

L'assimilazione dell'energia della radiazione solare da parte delle foglie delle piante è selettiva (selettiva). Le foglie assorbono più intensamente i raggi blu-viola (X = 0,48 ... 0,40 μm) e rosso-arancio (X = 0,68 μm), meno - giallo-verde (A. = 0,58 ... 0,50 μm) e rosso lontano ( A.> 0,69 μm) raggi.

Alla superficie terrestre, l'energia massima nello spettro della radiazione solare diretta, quando il Sole è alto, cade nella regione dei raggi giallo-verdi (il disco solare è giallo). Quando il Sole è all'orizzonte, i raggi rossi lontani (il disco solare è rosso) hanno l'energia massima. Pertanto, l'energia della luce solare diretta è poco coinvolta nel processo di fotosintesi.

Poiché il PAR è uno dei fattori critici la produttività delle piante agricole, le informazioni sulla quantità di PAR in entrata, la contabilizzazione della sua distribuzione nel territorio e nel tempo sono di grande importanza pratica.

L'intensità del PAR può essere misurata, ma ciò richiede filtri di luce speciali che trasmettono solo onde nell'intervallo 0,38 ... 0,71 micron. Esistono tali dispositivi, ma non vengono utilizzati sulla rete di stazioni attinometriche, ma misurano l'intensità dello spettro integrale della radiazione solare. Il valore PAR può essere calcolato dai dati sull'arrivo della radiazione diretta, diffusa o totale utilizzando i coefficienti proposti da H. G. Tooming e:

Qfar = 0.43 S"+0,57D);

sono state compilate mappe di distribuzione delle quantità mensili e annuali di Pharma sul territorio della Russia.

Per caratterizzare il grado di utilizzo del PAR da parte delle colture, viene utilizzato il coefficiente uso utile PAR:

KPIfar = (importoQ/ fari / quantitàQ/ fari) 100%,

dove sommaQ/ fari- la quantità di PAR, spesa per la fotosintesi durante la stagione di crescita delle piante; sommaQ/ fari- l'importo del PAR ricevuto per le colture durante questo periodo;

Le colture in base ai loro valori medi KPIFAR sono divise in gruppi (per): solitamente osservato - 0,5 ... 1,5%; buono-1.5 ... 3.0; registrare - 3,5 ... 5,0; teoricamente possibile - 6,0 ... 8,0%.

6. BILANCIO DELLA RADIAZIONE DELLA SUPERFICIE TERRESTRE

La differenza tra i flussi di energia radiante in entrata e in uscita è chiamata bilancio radiativo della superficie terrestre (B).

La parte in entrata del bilancio radiativo della superficie terrestre durante il giorno è costituita dalla radiazione solare diretta e diffusa, nonché dalla radiazione atmosferica. La parte consumabile della bilancia è la radiazione della superficie terrestre e la radiazione solare riflessa:

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

L'equazione può essere scritta in un'altra forma: B = Q- RK - Eef.

Per la notte, l'equazione del bilancio della radiazione è la seguente:

B = Ea - E3, o B = -Eef.

Se l'arrivo della radiazione è maggiore del consumo, allora il bilancio della radiazione è positivo e la superficie attiva * si riscalda. Con un saldo negativo, si raffredda. In estate il bilancio radiativo è positivo di giorno e negativo di notte. Il passaggio per lo zero avviene al mattino circa 1 ora dopo l'alba e la sera 1 ... 2 ore prima del tramonto.

Il bilancio annuale dell'irraggiamento nelle aree in cui si stabilisce un manto nevoso stabile ha valori negativi nella stagione fredda, e positivi nella stagione calda.

Il bilancio radiativo della superficie terrestre influisce in modo significativo sulla distribuzione della temperatura nel suolo e nello strato superficiale dell'atmosfera, nonché sui processi di evaporazione e scioglimento della neve, sulla formazione di nebbie e gelate e sui cambiamenti nelle proprietà delle masse d'aria ( loro trasformazione).

La conoscenza del regime di radiazione dei terreni agricoli consente di calcolare la quantità di radiazione assorbita dalle colture e dal suolo, in funzione dell'altezza del sole, della struttura della coltura e della fase di sviluppo della pianta. I dati sul regime sono anche necessari per la valutazione di vari metodi di regolazione della temperatura e dell'umidità del suolo, dell'evaporazione, da cui dipendono la crescita e lo sviluppo delle piante, la formazione del raccolto, la sua quantità e qualità.

La pacciamatura (copertura del terreno con un sottile strato di trucioli di torba, letame marcito, segatura, ecc.), La copertura del terreno con pellicola trasparente e l'irrigazione sono metodi agronomici efficaci per influenzare la radiazione e, di conseguenza, il regime termico dell'attivo superficie. Tutto ciò modifica la capacità riflettente e assorbente della superficie attiva.

* Superficie attiva: la superficie del suolo, dell'acqua o della vegetazione, che assorbe direttamente la radiazione solare e atmosferica ed emette radiazioni nell'atmosfera, regolando così il regime termico degli strati adiacenti di aria e degli strati sottostanti di suolo, acqua, vegetazione.

), passiamo alla Figura 1 - che mostra l'avanzamento parallelo e sequenziale del calore del Sole a salamoia calda stagno salato soleggiato. Così come le continue variazioni dei valori dei vari tipi di radiazione solare e il loro valore totale lungo il percorso.

Figura 1 - Istogramma delle variazioni dell'intensità della radiazione solare (energia) nel percorso verso la salamoia calda del laghetto solare.

Per valutare l'efficacia dell'uso attivo dei vari tipi di radiazione solare, determiniamo quali dei fattori naturali, antropici e operativi hanno un effetto positivo e quale negativo sulla concentrazione (aumento dell'immissione) della radiazione solare nel laghetto e il suo accumulo in salamoia calda.

La Terra e l'atmosfera ricevono 1,3 × 10 24 calorie di calore dal Sole all'anno. Si misura per intensità, ad es. la quantità di energia radiante (in calorie) che proviene dal Sole per unità di tempo alla superficie perpendicolare ai raggi solari.

L'energia radiante del Sole raggiunge la Terra sotto forma di radiazione diretta e diffusa, ad es. totale. Viene assorbito dalla superficie terrestre e non si trasforma completamente in calore; parte di esso si perde sotto forma di radiazione riflessa.

La radiazione diretta e diffusa (totale), riflessa e assorbita si riferisce alla parte dello spettro a lunghezza d'onda corta. Insieme alla radiazione a onde corte, la radiazione a lunghezza d'onda lunga dell'atmosfera (in arrivo) arriva sulla superficie terrestre, a sua volta la superficie terrestre emette radiazioni a onde lunghe (propria).

La radiazione solare diretta si riferisce al principale fattore naturale nella fornitura di energia alla superficie dell'acqua del laghetto solare.

Viene chiamata la radiazione solare che entra nella superficie attiva sotto forma di un fascio di raggi paralleli emanati direttamente dal disco solare radiazione solare diretta.

La radiazione solare diretta appartiene alla parte dello spettro a onde corte (con lunghezze d'onda da 0,17 a 4 micron, infatti, raggi con lunghezza d'onda di 0,29 micron raggiungono la superficie terrestre)

Lo spettro solare può essere suddiviso in tre aree principali:

Radiazione ultravioletta (λ< 0,4 мкм) - 9 % интенсивности.

Ultravioletto a onde corte (λ< 0,29 мкм) практически полностью отсутствует на уровне моря вследствие поглощения О 2 , О 3 , О, N 2 и их ионами.

Vicino all'ultravioletto (0,29 μm<λ < 0,4 мкм) достигает Земли малой долей излучения, но вполне достаточной для загара;

Radiazione visibile (0,4 μm< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

L'atmosfera pura trasmette quasi completamente la radiazione visibile, e diventa una "finestra" aperta per il passaggio di questo tipo di energia solare verso la Terra. La presenza di aerosol e l'inquinamento atmosferico possono essere le ragioni di un significativo assorbimento di radiazioni da questo spettro;

Radiazione infrarossa (λ> 0,7 μm) - intensità del 46%. Vicino infrarosso (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 %.

A lunghezze d'onda superiori a 2,5 micron, la radiazione extraterrestre debole viene intensamente assorbita dalla CO 2 e dall'acqua, così che solo una piccola parte di questa gamma di energia solare raggiunge la superficie terrestre.

La gamma del lontano infrarosso (λ> 12 micron) della radiazione solare praticamente non raggiunge la Terra.

Dal punto di vista dell'uso dell'energia solare sulla Terra, dovrebbero essere prese in considerazione solo le radiazioni nell'intervallo di lunghezze d'onda di 0,29 - 2,5 μm.

La maggior parte dell'energia solare al di fuori dell'atmosfera cade nell'intervallo di lunghezze d'onda di 0,2 - 4 micron e sulla superficie terrestre - nell'intervallo di 0,29 - 2,5 micron.

Vediamo come vengono ridistribuiti, generalmente , flussi di energia che il Sole dona alla Terra. Prendiamo 100 unità convenzionali di energia solare (1,36 kW/m2) che cadono sulla Terra e seguiamo i loro percorsi nell'atmosfera. L'uno per cento (13,6 W/m2), l'ultravioletto corto dello spettro solare, viene assorbito dalle molecole nell'esosfera e nella termosfera, riscaldandole. Un altro tre percento (40,8 W/m2) del vicino ultravioletto viene assorbito dall'ozono della stratosfera. La coda infrarossa dello spettro solare (4% o 54,4 W / m2) rimane negli strati superiori della troposfera, che contiene vapore acqueo (non c'è praticamente vapore acqueo sopra).

Le restanti 92 quote di energia solare (1,25 kW/m2) rientrano nella "finestra di trasparenza" di 0,29 micron< < 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. Quaranta frazioni dell'energia dei raggi solari e altre 8 dall'atmosfera (48 o 652.8 W/m2 in totale) vengono assorbite dalla superficie terrestre, riscaldando la terra e l'oceano.

La potenza luminosa diffusa nell'atmosfera (solo 48 frazioni o 652,8 W/m2) è parzialmente assorbita da essa (10 frazioni o 136 W/m2), e il resto è distribuito tra la superficie terrestre e lo spazio. Più va nello spazio di quanto colpisce la superficie, 30 parti (408 W/m2) verso l'alto, 8 parti (108,8 W/m2) verso il basso.

Questo è stato descritto in generale, mediato, il quadro della ridistribuzione dell'energia solare nell'atmosfera terrestre. Tuttavia, non consente di risolvere particolari problemi di utilizzo dell'energia solare per soddisfare le esigenze di una persona in un'area specifica della sua residenza e lavoro, ed è per questo che.

L'atmosfera terrestre riflette meglio la luce solare obliqua, quindi l'insolazione oraria all'equatore e alle medie latitudini è molto maggiore che a quelle alte.

I valori dell'altezza del Sole (elevazioni sopra l'orizzonte) 90, 30, 20 e 12 (aria (ottica) massa (m) dell'atmosfera corrisponde a 1, 2, 3 e 5) in un'atmosfera senza nuvole corrisponde a un'intensità di circa 900, 750, 600 e 400 W / m2 (a 42 ⁰ - m = 1,5 e a 15 ⁰ - m = 4). Infatti, l'energia totale della radiazione incidente supera i valori indicati, poiché comprende non solo la componente diretta, ma anche il valore della componente diffusa dell'intensità di radiazione sulla superficie orizzontale diffusa alle masse d'aria 1, 2, 3, e 5 in queste condizioni, rispettivamente, pari a 110, 90, 70 e 50 W/m 2 (con un coefficiente di 0,3 - 0,7 per il piano verticale, poiché è visibile solo metà del cielo). Inoltre, nelle aree del cielo vicine al Sole, c'è un "alone circumsolare" in un raggio di ≈ 5⁰.

La tabella 1 mostra i dati sull'insolazione per diverse regioni della Terra.

Tabella 1 - Insolazione della componente diretta per regione per un'atmosfera pulita

La tabella 1 mostra che la quantità giornaliera di radiazione solare è massima non all'equatore, ma vicino a 40 . Un fatto simile è anche una conseguenza dell'inclinazione dell'asse terrestre rispetto al piano della sua orbita. Durante il solstizio d'estate, il Sole ai tropici è quasi tutto il giorno sopra la testa e la durata delle ore diurne è di 13,5 ore, più che all'equatore il giorno dell'equinozio. Con l'aumentare della latitudine, la lunghezza del giorno aumenta e, sebbene l'intensità della radiazione solare diminuisca, valore massimo l'insolazione diurna si verifica ad una latitudine di circa 40 ⁰ e rimane pressoché costante (per condizioni di cielo senza nuvole) fino al circolo polare artico.

Va sottolineato che i dati della Tabella 1 sono validi solo per un'atmosfera pulita. Tenendo conto della nuvolosità e dell'inquinamento atmosferico da rifiuti industriali, tipici di molti paesi del mondo, i valori riportati in tabella dovrebbero essere almeno dimezzati. Ad esempio, per l'Inghilterra 70 del XX secolo, prima dell'inizio della lotta per la protezione ambiente, la quantità annuale di radiazione solare era di soli 900 kW ∙ h/m 2 invece di 1700 kW ∙ h/m 2 .

I primi dati sulla trasparenza dell'atmosfera sul lago Baikal furono ottenuti da V.V. Bufalom nel 1964. Ha mostrato che i valori della radiazione solare diretta sul lago Baikal sono in media del 13% superiori a quelli di Irkutsk. Il coefficiente medio di trasparenza spettrale dell'atmosfera sul Baikal settentrionale in estate è 0,949, 0,906, 0,883 rispettivamente per i filtri rosso, verde e blu. In estate l'atmosfera è otticamente più instabile che in inverno, e questa instabilità varia notevolmente dal pomeriggio al pomeriggio. A seconda dell'andamento annuale dell'attenuazione da parte del vapore acqueo e degli aerosol, cambia anche il loro contributo all'attenuazione complessiva della radiazione solare. Nella parte fredda dell'anno, gli aerosol svolgono il ruolo principale, nel caldo - vapore acqueo. Il bacino del Baikal e il lago Baikal si distinguono per una trasparenza integrale relativamente elevata dell'atmosfera. Con una massa ottica di m = 2, i valori medi del coefficiente di trasparenza vanno da 0,73 (in estate) a 0,83 (in inverno).Contemporaneamente, le variazioni quotidiane della trasparenza integrale dell'atmosfera sono grandi, specialmente nelle ore di mezzogiorno - da 0,67 a 0,77.

Gli aerosol riducono significativamente il flusso della radiazione solare diretta nell'area dell'acqua dello stagno e assorbono principalmente le radiazioni dello spettro visibile, con la lunghezza d'onda che passa liberamente nello strato fresco dello stagno, e questo per l'accumulo di energia solare dallo stagno è di grande importanza.(Uno strato d'acqua spesso 1 cm è praticamente opaco alla radiazione infrarossa con una lunghezza d'onda superiore a 1 micron). Pertanto, l'acqua di diversi centimetri di spessore viene utilizzata come filtro di protezione dal calore. Per il vetro, il limite di lunghezza d'onda lunga per la trasmissione della radiazione infrarossa è di 2,7 micron.

Una grande quantità di particelle di polvere, facilmente trasportabili attraverso la steppa, riduce anche la trasparenza dell'atmosfera.

Tutti i corpi riscaldati emettono radiazioni elettromagnetiche e più il corpo è freddo, minore è l'intensità della radiazione e più nella regione delle onde lunghe viene spostato il massimo del suo spettro. Esiste una relazione molto semplice λmax × Τ = c¹ [c¹ = 0,2898 cm gradi. (Vino)], con l'aiuto del quale è facile stabilire dove si trova la radiazione massima di un corpo con una temperatura Τ (⁰K). Ad esempio, un corpo umano con una temperatura di 37 + 273 = 310 ⁰K emette raggi infrarossi con un massimo vicino a λmax = 9,3 µm. E le pareti, ad esempio, di un essiccatore solare, con una temperatura di 90 ⁰С, emetteranno raggi infrarossi con un massimo vicino a λmax = 8 μm.

Radiazione solare visibile (0,4 μm< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

Nel suo grande progresso fu il passaggio dalla lampada ad incandescenza elettrica con filamento di carbonio alla moderna lampada con filamento di tungsteno. Il fatto è che un filamento di carbonio può essere portato a una temperatura di 2100 ⁰K e uno di tungsteno - fino a 2500 ⁰K. Perché questo 400 ⁰K è così importante? Il punto è che lo scopo di una lampada ad incandescenza non è riscaldare, ma dare luce. Pertanto, è necessario raggiungere una posizione tale che il massimo della curva cada sullo studio visibile. L'ideale sarebbe avere un filamento in grado di resistere alla temperatura della superficie solare. Ma anche il passaggio da 2100 a 2500 ⁰K aumenta la proporzione di energia attribuibile alla radiazione visibile dallo 0,5 all'1,6%.

Raggi infrarossi emanati da un corpo riscaldato a soli 60 - 70 ⁰С, tutti possono sentirli, portando il palmo dal basso (per eliminare la convezione termica).

L'arrivo della radiazione solare diretta nella zona dell'acqua del laghetto corrisponde al suo arrivo sulla superficie di irraggiamento orizzontale. Inoltre, quanto sopra mostra che l'incertezza caratteristiche quantitative arrivo in un momento specifico, sia stagionale che giornaliero. Solo l'altezza del Sole (la massa ottica dell'atmosfera) è una caratteristica costante.

L'accumulo di radiazione solare da parte della superficie terrestre e dello stagno differisce in modo significativo.

Le superfici naturali della Terra hanno diverse capacità di riflessione (assorbimento). Pertanto, le superfici scure (chernozem, torbiere) hanno un basso valore di albedo di circa il 10%. ( Albedo di superficieè il rapporto tra il flusso di radiazione riflesso da questa superficie nello spazio circostante e il flusso che cade su di essa).

Le superfici chiare (sabbia bianca) hanno un'alta albedo, 35 - 40%. L'albedo delle superfici con copertura erbosa varia dal 15 al 25%. L'albedo delle corone di latifoglie in estate è del 14 - 17%, foresta di conifere- 12-15%. L'albedo superficiale diminuisce con l'aumentare dell'altitudine solare.

L'albedo delle superfici d'acqua è compreso tra il 3 e il 45%, a seconda dell'altezza del sole e del grado di eccitazione.

Con una superficie d'acqua calma, l'albedo dipende solo dall'altezza del Sole (Figura 2).

Figura 2 - Dipendenza del coefficiente di riflessione della radiazione solare per una superficie d'acqua calma all'altezza del Sole.

L'ingresso della radiazione solare e il suo passaggio attraverso lo strato d'acqua ha le sue caratteristiche.

In generale, le proprietà ottiche dell'acqua (le sue soluzioni) nella regione visibile della radiazione solare sono mostrate nella Figura 3.

Ф0 - flusso (potenza) della radiazione incidente,

Fotr - il flusso di radiazione riflesso dalla superficie dell'acqua,

Фпогл - il flusso di radiazioni assorbite dalla massa d'acqua,

Фпр - il flusso della radiazione è passato attraverso la massa d'acqua.

Coefficiente di riflessione del corpo Fotr / Ф0

Coefficiente di assorbimento Фпогл / Ф0

Coefficiente di trasmissione Фпр / Ф0.

Figura 3 - Proprietà ottiche acqua (le sue soluzioni) nella regione visibile della radiazione solare

Al confine piatto di due mezzi, aria - acqua, si osservano i fenomeni di riflessione e rifrazione della luce.

Quando la luce viene riflessa, il raggio incidente, il raggio riflesso e la perpendicolare alla superficie riflettente, ricostruita nel punto di incidenza del raggio, giacciono sullo stesso piano, e l'angolo di riflessione uguale all'angolo cadente. Nel caso della rifrazione, il raggio incidente, la perpendicolare ripristinata nel punto di incidenza del raggio all'interfaccia tra i due mezzi, e il raggio rifratto giacciono sullo stesso piano. L'angolo di incidenza α e l'angolo di rifrazione β (Figura 4) sono legati da sin α / sin β = n2 | n1, dove n2 è l'indice di rifrazione assoluto del secondo mezzo, n1 è il primo. Poiché n1≈1 per l'aria, la formula assumerà la forma sin α / sin β = n2

Figura 4 - Rifrazione dei raggi durante il passaggio dall'aria all'acqua

Quando i raggi vanno dall'aria all'acqua, si avvicinano alla "perpendicolare di incidenza"; ad esempio, un raggio che cade sull'acqua con un angolo rispetto alla perpendicolare alla superficie dell'acqua vi entra già con un angolo inferiore a (Figura 4, a). Ma quando il raggio incidente, scorrendo lungo la superficie dell'acqua, cade sulla superficie dell'acqua quasi ad angolo retto rispetto alla perpendicolare, ad esempio con un angolo di 89 o meno, allora entra nell'acqua con un angolo inferiore a una linea retta, cioè con un angolo di soli 48,5 ⁰. Ad un angolo con la perpendicolare maggiore di 48,5 ⁰, il raggio non può entrare in acqua: questo è l'angolo "limitante" per l'acqua (Figura 4, b).

Di conseguenza, i raggi che cadono sull'acqua a tutti gli angoli possibili vengono compressi sott'acqua in un cono piuttosto stretto con un angolo di apertura di 48,5 + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (Figura 4, c).

Inoltre, la rifrazione dell'acqua dipende dalla sua temperatura (tabella 2), tuttavia, questi cambiamenti sono così insignificanti che non possono essere di interesse per la pratica ingegneristica sull'argomento in esame.

Tabella 2 - Indice di rifrazioneacqua a diverse temperature t

n n n

Tracciamo ora il percorso dei raggi risalendo (dal punto P) - dall'acqua all'aria (Figura 5). Secondo le leggi dell'ottica, i percorsi saranno gli stessi, e tutti i raggi contenuti nel detto cono di 97 gradi usciranno nell'aria ad angoli diversi, essendo distribuiti su tutto lo spazio di 180 gradi sopra l'acqua. I raggi subacquei al di fuori dell'angolo menzionato (97 gradi) non usciranno da sotto l'acqua, ma saranno riflessi interamente dalla sua superficie, come da uno specchio.

Figura 5 - Rifrazione dei raggi durante il passaggio dall'acqua all'aria

Se 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 esiste solo un raggio riflesso, non esiste un raggio rifratto ( fenomeno di riflessione interna totale).

Qualsiasi raggio subacqueo che incontra la superficie dell'acqua con un angolo maggiore del "limitante" (cioè maggiore di 48,5 ⁰) non viene rifratto, ma riflesso: subisce " riflessione interna totale". La riflessione è detta in questo caso completa perché qui vengono riflessi tutti i raggi incidenti, mentre anche il miglior specchio in argento lucidato riflette solo una parte dei raggi che cadono su di esso e assorbe il resto. L'acqua in queste condizioni è uno specchio ideale. In questo caso parliamo di luce visibile. In generale, l'indice di rifrazione dell'acqua, come altre sostanze, dipende dalla lunghezza d'onda (questo fenomeno è chiamato dispersione). Di conseguenza, l'angolo limite al quale si verifica la riflessione interna totale non è lo stesso per lunghezze d'onda diverse, ma per la luce visibile riflessa all'interfaccia acqua-aria, questo angolo cambia di meno di 1⁰.

A causa del fatto che ad un angolo alla perpendicolare maggiore di 48,5⁰, il raggio di sole non può entrare in acqua: questo è l'angolo "limitante" per l'acqua (Figura 4, b), quindi la massa d'acqua, nell'intero intervallo di valori ​​dell'altezza del Sole, non cambia in modo così insignificante rispetto all'aria - è sempre meno .

Tuttavia, poiché la densità dell'acqua è 800 volte la densità dell'aria, l'assorbimento della radiazione solare da parte dell'acqua cambierà in modo significativo.

Inoltre, se la radiazione luminosa passa attraverso un mezzo trasparente, lo spettro di tale luce ha alcune peculiarità. Alcune linee in esso sono fortemente indebolite, ad es. onde della lunghezza corrispondente sono fortemente assorbite dal mezzo in esame. Tali spettri sono chiamati spettri di assorbimento. Il tipo di spettro di assorbimento dipende dalla sostanza in esame.

Poiché la soluzione salina stagno solare del sale può contenere diverse concentrazioni di sodio e cloruro di magnesio e loro rapporti, quindi non ha senso parlare in modo univoco di spettri di assorbimento. Sebbene la ricerca e i dati su questo tema siano abbondanti.

Quindi, ad esempio, studi condotti in URSS (Yu. Usmanov) per identificare la trasmittanza della radiazione di varie lunghezze d'onda per l'acqua e una soluzione di cloruro di magnesio di varie concentrazioni, sono stati ottenuti i seguenti risultati (Figura 6). E B. J. Brinkworth mostra la dipendenza grafica dell'assorbimento della radiazione solare e la densità di flusso monocromatico della radiazione solare (radiazione) a seconda delle lunghezze d'onda (Figura 7).

Figura 7 - Assorbimento della radiazione solare nell'acqua

Figura 6 - Dipendenza della portata della soluzione di cloruro di magnesio dalla concentrazione

Di conseguenza, la ricezione quantitativa della radiazione solare diretta alla salamoia calda del laghetto, dopo essere entrata in acqua, dipenderà: dalla densità di flusso monocromatico della radiazione solare (irraggiamento); dall'altezza del sole. E anche dall'albedo della superficie dello stagno, dalla purezza dello strato superiore dello stagno solare del sale, costituito da acqua dolce, con uno spessore solitamente di 0,1 - 0,3 m, dove non è possibile sopprimere la miscelazione, la composizione, concentrazione e spessore della soluzione nello strato gradiente (strato isolante a concentrazione crescente di salamoia), dalla purezza dell'acqua e della salamoia.

Dalle Figure 6 e 7 segue che l'acqua ha la più alta capacità di trasmissione nella regione visibile dello spettro solare. Questo è un fattore molto favorevole per il passaggio della radiazione solare attraverso lo strato fresco superiore del laghetto solare.

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Fonti di calore. L'energia termica è di importanza decisiva nella vita dell'atmosfera. La principale fonte di questa energia è il Sole. Quanto alla radiazione termica della Luna, dei pianeti e delle stelle, è così trascurabile per la Terra che praticamente non può essere presa in considerazione. Significativamente più energia termica è fornita dal calore interno della Terra. Secondo i calcoli dei geofisici, il costante afflusso di calore dalle viscere della Terra aumenta la temperatura della superficie terrestre di 0 °, 1. Ma un tale afflusso di calore è ancora così piccolo che non è nemmeno necessario tenerne conto. Pertanto, solo il Sole può essere considerato l'unica fonte di energia termica sulla superficie terrestre.

Radiazione solare. Il sole, che ha una temperatura della fotosfera (superficie radiante) di circa 6000°, irradia energia nello spazio in tutte le direzioni. Parte di questa energia, sotto forma di un enorme raggio di raggi solari paralleli, colpisce la Terra. L'energia solare che ha raggiunto la superficie della Terra sotto forma di raggi diretti del Sole è chiamata radiazione solare diretta. Ma non tutta la radiazione solare diretta alla Terra raggiunge la superficie terrestre, poiché i raggi del sole, passando attraverso uno spesso strato dell'atmosfera, vengono in parte assorbiti da essa, in parte dispersi da molecole e particelle d'aria in sospensione, alcuni vengono riflessi dalle nuvole. Quella parte dell'energia solare che viene dissipata nell'atmosfera si chiama radiazione diffusa. La radiazione solare diffusa si diffonde nell'atmosfera e raggiunge la superficie terrestre. Percepiamo questo tipo di radiazione come luce diurna uniforme quando il Sole è completamente coperto dalle nuvole o è appena scomparso dietro l'orizzonte.

La radiazione solare diretta e diffusa, che raggiunge la superficie terrestre, non viene completamente assorbita da essa. Una parte della radiazione solare viene riflessa dalla superficie terrestre nell'atmosfera ed è lì sotto forma di un fascio di raggi, il cosiddetto radiazione solare riflessa.

La composizione della radiazione solare è molto complessa, a cui è associato un molto alta temperatura la superficie radiante del sole. Convenzionalmente, per lunghezza d'onda, lo spettro della radiazione solare è diviso in tre parti: ultravioletto (η<0,4<μ видимую глазом (η da 0,4μ a 0,76μ) e parte infrarossa (η> 0,76μ). Oltre alla temperatura della fotosfera solare, la composizione della radiazione solare vicino alla superficie terrestre è influenzata anche dall'assorbimento e dalla diffusione di parte dei raggi solari mentre attraversano l'involucro d'aria terrestre. A questo proposito, la composizione della radiazione solare al limite superiore dell'atmosfera e alla superficie della Terra sarà diversa. Sulla base di calcoli teorici e osservazioni, è stato stabilito che al confine dell'atmosfera, la radiazione ultravioletta rappresenta il 5%, i raggi visibili il 52% e l'infrarosso il 43%. Sulla superficie terrestre (ad un'altezza del Sole di 40 °), i raggi ultravioletti sono solo l'1%, visibili - 40% e infrarossi - 59%.

Intensità della radiazione solare. L'intensità della radiazione solare diretta è intesa come la quantità di calore in calorie ricevute in 1 minuto. dall'energia radiante del Sole con una superficie di 1 cm2, situato perpendicolarmente ai raggi del sole.

Per misurare l'intensità della radiazione solare diretta, vengono utilizzati dispositivi speciali: attinometri e pireliometri; la quantità di radiazione diffusa è determinata da un piranometro. La registrazione automatica della durata dell'azione della radiazione solare viene effettuata da actinografi ed eliografi. L'intensità spettrale della radiazione solare è determinata da uno spettrobolografo.

Al confine dell'atmosfera, dove è escluso l'effetto assorbente e dispersivo dell'involucro d'aria terrestre, l'intensità della radiazione solare diretta è di circa 2 feci di 1 cm2 superficie in 1 min. Questo valore è chiamato costante solare. Intensità della radiazione solare in 2 feci di 1 cm2 in 1 minuto genera una tale quantità di calore durante tutto l'anno che basterebbe sciogliere uno strato di ghiaccio a 35 m di spessore, se tale strato copriva l'intera superficie terrestre.

Numerose misurazioni dell'intensità della radiazione solare suggeriscono che la quantità di energia solare che arriva al limite superiore dell'atmosfera terrestre subisce fluttuazioni di diversi punti percentuali. Le oscillazioni sono periodiche e non periodiche, apparentemente associate a processi che si verificano sul Sole stesso.

Inoltre, durante l'anno si verificano alcuni cambiamenti nell'intensità della radiazione solare a causa del fatto che la Terra nella sua rotazione annuale non si muove in un cerchio, ma lungo un'ellisse, in uno dei cui fuochi è il Sole. A questo proposito, la distanza dalla Terra al Sole cambia e, di conseguenza, l'intensità della radiazione solare varia. L'intensità più alta si osserva intorno al 3 gennaio, quando la Terra è più vicina al Sole, e la più bassa intorno al 5 luglio, quando la Terra è alla sua massima distanza dal Sole.

Per questo motivo la fluttuazione dell'intensità della radiazione solare è molto piccola e può essere solo di interesse teorico. (La quantità di energia alla distanza massima si riferisce alla quantità di energia alla distanza minima, come 100: 107, cioè la differenza è completamente trascurabile.)

Condizioni di irraggiamento della superficie del globo. Già la sola forma sferica della Terra porta al fatto che l'energia radiante del Sole è distribuita in modo molto irregolare sulla superficie terrestre. Quindi, nei giorni dell'equinozio di primavera e autunno (21 marzo e 23 settembre), solo all'equatore a mezzogiorno, l'angolo di incidenza dei raggi sarà di 90 ° (Fig. 30), e mentre si avvicina ai poli, diminuirà da 90 a 0°. In questo modo,

se all'equatore la quantità di radiazione ricevuta è presa come 1, allora al 60° parallelo sarà espressa in 0,5 e al polo sarà uguale a 0.

Il globo, inoltre, ha un movimento giornaliero e annuale e l'asse terrestre è inclinato rispetto al piano orbitale di 66 °, 5. A causa di questa inclinazione, si forma un angolo di 23 ° 30 tra il piano equatoriale e il piano orbitale.Questa circostanza porta al fatto che gli angoli di incidenza dei raggi del sole per le stesse latitudini varieranno entro 47 ° (23,5 + 23,5 ) ...

A seconda della stagione cambia non solo l'angolo di incidenza dei raggi, ma anche la durata dell'illuminazione. Se nei paesi tropicali in tutte le stagioni la lunghezza del giorno e della notte è all'incirca la stessa, nei paesi polari invece è molto diversa. Quindi, ad esempio, a 70 ° N. SH. in estate il Sole non tramonta per 65 giorni, a 80°N. sh - 134, e al polo -186. Per questo motivo, al Polo Nord, la radiazione al solstizio d'estate (22 giugno) è del 36% in più rispetto all'equatore. Come per l'intero semestre estivo, la quantità totale di calore e luce ricevuta dal polo è solo del 17% in meno rispetto all'equatore. Così, in estate nei paesi polari, la durata dell'illuminazione compensa ampiamente la mancanza di radiazione, che è una conseguenza del piccolo angolo di incidenza dei raggi. Nella metà dell'anno invernale, il quadro è completamente diverso: la quantità di radiazione allo stesso Polo Nord sarà 0. Di conseguenza, la quantità media di radiazione al polo è 2,4 volte inferiore rispetto all'equatore all'anno. Da quanto detto risulta che la quantità di energia solare che la Terra riceve per irraggiamento è determinata dall'angolo di incidenza dei raggi e dalla durata dell'irraggiamento.

La superficie terrestre in assenza di atmosfera a diverse latitudini al giorno riceverebbe la seguente quantità di calore, espressa in calorie per 1 cm2(vedi tabella a pagina 92).

La distribuzione della radiazione sulla superficie terrestre indicata nella tabella è solitamente chiamata clima solare. Ripetiamo che abbiamo una tale distribuzione della radiazione solo al limite superiore dell'atmosfera.


Attenuazione della radiazione solare nell'atmosfera. Finora abbiamo parlato delle condizioni per la distribuzione del calore solare sulla superficie terrestre, senza tener conto dell'atmosfera. Nel frattempo, l'atmosfera in questo caso è di grande importanza. La radiazione solare che attraversa l'atmosfera subisce dispersione e, inoltre, assorbimento. Entrambi questi processi insieme attenuano in larga misura la radiazione solare.

I raggi del sole, attraversando l'atmosfera, sperimentano prima di tutto la diffusione (diffusione). La dispersione è creata dal fatto che i raggi di luce, rifrangendo e riflettendo dalle molecole d'aria e dalle particelle di solidi e liquidi nell'aria, deviano dal percorso diretto a veramente "dissipata".

La dispersione attenua notevolmente la radiazione solare. Con un aumento della quantità di vapore acqueo e soprattutto di particelle di polvere, la dispersione aumenta e la radiazione si indebolisce. Nelle grandi città e nelle aree desertiche, dove l'aria è più polverosa, la dispersione riduce la forza delle radiazioni del 30-45%. La diffusione produce quella luce diurna che illumina gli oggetti, anche se i raggi del sole non cadono direttamente su di essi. La dispersione determina il colore stesso del cielo.

Soffermiamoci ora sulla capacità dell'atmosfera di assorbire l'energia radiante del Sole. I principali gas che compongono l'atmosfera assorbono energia radiante relativamente poco. Le impurità (vapore acqueo, ozono, anidride carbonica e polvere), al contrario, sono altamente assorbenti.

Nella troposfera, la miscela più significativa è il vapore acqueo. Assorbono in modo particolarmente intenso gli infrarossi (onde lunghe), cioè prevalentemente raggi di calore. E più vapore acqueo nell'atmosfera, più naturalmente e. assorbimento. La quantità di vapore acqueo nell'atmosfera è soggetta a grandi cambiamenti. In condizioni naturali, varia dallo 0,01 al 4% (in volume).

L'ozono ha una capacità di assorbimento molto elevata. Una significativa miscela di ozono, come già accennato, si trova negli strati inferiori della stratosfera (sopra la tropopausa). L'ozono assorbe quasi completamente i raggi ultravioletti (onde corte).

L'anidride carbonica ha anche un'elevata capacità di assorbimento. Assorbe principalmente le onde lunghe, cioè principalmente i raggi di calore.

La polvere nell'aria assorbe anche parte della radiazione solare. Se riscaldato sotto l'influenza della luce solare, può aumentare significativamente la temperatura dell'aria.

L'atmosfera assorbe solo circa il 15% della quantità totale di energia solare che arriva sulla Terra.

L'attenuazione della radiazione solare per diffusione e assorbimento da parte dell'atmosfera è molto diversa per le diverse latitudini della Terra. Questa differenza dipende principalmente dall'angolo di incidenza dei raggi. Nella posizione zenitale del Sole, i raggi che cadono verticalmente attraversano l'atmosfera per il percorso più breve. Al diminuire dell'angolo di incidenza, il percorso dei raggi si allunga e l'attenuazione della radiazione solare diventa più significativa. Quest'ultimo è chiaramente visibile dal disegno (Fig. 31) e dalla tabella allegata (nella tabella, l'ampiezza del percorso del raggio di sole allo zenit del Sole è presa come unità).


A seconda dell'angolo di incidenza dei raggi, cambia non solo il numero dei raggi, ma anche la loro qualità. Durante il periodo in cui il Sole è allo zenit (sopra la testa), i raggi ultravioletti rappresentano il 4%,

visibile - 44% e infrarossi - 52%. Con la posizione del Sole all'orizzonte, non ci sono affatto raggi ultravioletti, visibili 28% e infrarossi 72%.

La complessità dell'influenza dell'atmosfera sulla radiazione solare è aggravata dal fatto che la sua capacità di carico varia notevolmente a seconda della stagione e delle condizioni meteorologiche. Quindi, se il cielo rimanesse sempre senza nuvole, allora il corso annuale dell'afflusso di radiazione solare a diverse latitudini potrebbe essere espresso graficamente come segue (Fig. 32) Dal disegno si vede chiaramente che con un cielo senza nuvole a Mosca a maggio, giugno e luglio si otterrebbe più calore rispetto all'equatore. Allo stesso modo, nella seconda metà di maggio, in giugno e nella prima metà di luglio, il Polo Nord riceverà più calore che all'equatore e a Mosca. Ripetiamo che sarebbe così con un cielo senza nuvole. Ma in realtà, questo non funziona, perché la nuvolosità indebolisce significativamente la radiazione solare. Facciamo un esempio, mostrato nel grafico (Fig. 33). Il grafico mostra quanta radiazione solare non raggiunge la superficie terrestre: una parte significativa di essa è trattenuta dall'atmosfera e dalle nuvole.

Va detto però che il calore assorbito dalle nubi in parte va a riscaldare l'atmosfera, e in parte raggiunge indirettamente la superficie terrestre.

Variazioni diurne e annuali dell'intensità del saleradiazione. L'intensità della radiazione solare diretta vicino alla superficie terrestre dipende dall'altezza del Sole sull'orizzonte e dallo stato dell'atmosfera (sulla sua polverosità). Se. la trasparenza dell'atmosfera durante il giorno era costante, l'intensità massima della radiazione solare sarebbe osservata a mezzogiorno e la minima - all'alba e al tramonto. In questo caso il grafico dell'andamento dell'intensità giornaliera della radiazione solare sarebbe simmetrico rispetto alla mezza giornata.

Il contenuto di polvere, vapore acqueo e altre impurità nell'atmosfera è in continua evoluzione. A questo proposito, viene violata la trasparenza dell'aria e la simmetria del grafico dell'andamento dell'intensità della radiazione solare. Spesso, specialmente in estate, a mezzogiorno, quando la superficie terrestre si riscalda intensamente, si verificano potenti correnti d'aria ascendenti e aumenta la quantità di vapore acqueo e polvere nell'atmosfera. Questo porta ad una significativa riduzione della radiazione solare a mezzogiorno; l'intensità massima della radiazione in questo caso si osserva nelle ore meridiane o pomeridiane. La variazione annuale dell'intensità della radiazione solare è anche associata alle variazioni dell'altezza del Sole sull'orizzonte durante l'anno e allo stato di trasparenza dell'atmosfera nelle diverse stagioni. Nei paesi dell'emisfero settentrionale, l'altezza massima del Sole sull'orizzonte si verifica nel mese di giugno. Ma allo stesso tempo si osserva anche la più alta polverosità dell'atmosfera. Pertanto, l'intensità massima di solito non cade in piena estate, ma nei mesi primaverili, quando il Sole sorge piuttosto alto * sopra l'orizzonte e l'atmosfera dopo l'inverno è ancora relativamente pulita. Per illustrare la variazione annuale dell'intensità della radiazione solare nell'emisfero settentrionale, presentiamo i dati sui valori medi mensili mensili dell'intensità della radiazione a Pavlovsk.


La quantità di calore dalla radiazione solare. La superficie della Terra riceve continuamente calore durante il giorno dalla radiazione solare diretta e diffusa o solo dalla radiazione diffusa (con tempo nuvoloso). Determinare la quantità giornaliera di calore sulla base di osservazioni attinometriche: tenendo conto della quantità di radiazione diretta e diffusa ricevuta sulla superficie terrestre. Determinata la quantità di calore per ogni giorno, viene calcolata anche la quantità di calore ricevuta dalla superficie terrestre per un mese o un anno.

La quantità giornaliera di calore ricevuta dalla superficie terrestre dalla radiazione solare dipende dall'intensità della radiazione e dalla durata della sua azione durante il giorno. A questo proposito, l'afflusso minimo di calore si verifica in inverno e il massimo in estate. Nella distribuzione geografica della radiazione totale sul globo, il suo aumento si osserva con una diminuzione della latitudine dell'area. Questa posizione è confermata dalla tabella seguente.


Il ruolo della radiazione diretta e diffusa nella quantità annuale di calore ricevuta dalla superficie terrestre a diverse latitudini del globo non è lo stesso. Ad alte latitudini, la radiazione diffusa predomina nella quantità annuale di calore. Al diminuire della latitudine, il valore prevalente viene trasferito alla radiazione solare diretta. Quindi, ad esempio, nella baia di Tikhaya, la radiazione solare diffusa fornisce il 70% della quantità annuale di calore e la radiazione diretta solo il 30%. A Tashkent, al contrario, la radiazione solare diretta dà il 70%, quella diffusa solo il 30%.

Riflettività della Terra. Albedo. Come già indicato, la superficie terrestre assorbe solo una parte dell'energia solare che le arriva sotto forma di radiazione diretta e diffusa. L'altra parte si riflette nell'atmosfera. Il rapporto tra la grandezza della radiazione solare riflessa da una data superficie e la grandezza del flusso di energia radiante che cade su questa superficie è chiamato albedo. L'albedo è espresso in percentuale e caratterizza la riflettività di una determinata area della superficie.

L'albedo dipende dalla natura della superficie (proprietà del suolo, presenza di neve, vegetazione, acqua, ecc.) e dall'ampiezza dell'angolo di incidenza dei raggi solari sulla superficie terrestre. Quindi, ad esempio, se i raggi cadono sulla superficie terrestre con un angolo di 45 °, allora:

Dagli esempi forniti, si può vedere che la riflettività di oggetti diversi non è la stessa. È soprattutto nella neve e meno di tutto nell'acqua. Tuttavia, gli esempi che abbiamo preso si riferiscono solo a quei casi in cui l'altezza del Sole sull'orizzonte è di 45°. Quando questo angolo diminuisce, la riflettività aumenta. Così, ad esempio, all'altezza del Sole a 90°, l'acqua riflette solo il 2%, a 50° - 4%, a 20° -12%, a 5° - 35-70% (a seconda dello stato del superficie dell'acqua).

In media, con un cielo senza nuvole, la superficie del globo riflette l'8% della radiazione solare. Inoltre, il 9% riflette l'atmosfera. Pertanto, il globo nel suo insieme con un cielo senza nuvole riflette il 17% dell'energia radiante del sole che cade su di esso. Se il cielo è coperto di nuvole, il 78% della radiazione viene riflesso da esse. Se prendiamo le condizioni naturali, basate sul rapporto tra un cielo senza nuvole e un cielo coperto di nuvole, che si osserva nella realtà, la riflettività della Terra nel suo insieme è del 43%.

Radiazione terrestre e atmosferica. La Terra, ricevendo l'energia solare, si riscalda e diventa essa stessa una fonte di radiazione di calore nello spazio mondiale. Tuttavia, i raggi emessi dalla superficie terrestre sono nettamente diversi dai raggi del sole. La Terra emette solo raggi infrarossi invisibili (calore) a lunga lunghezza d'onda (λ 8-14 μ). L'energia emessa dalla superficie terrestre si chiama radiazione terrestre. Si verificano radiazioni dalla Terra e. giorno e notte. Maggiore è la temperatura del corpo emittente, maggiore è l'intensità della radiazione. La radiazione terrestre è definita nelle stesse unità della radiazione solare, cioè in calorie s 1 cm2 superficie in 1 min. Le osservazioni hanno mostrato che la quantità di radiazione terrestre è piccola. Solitamente raggiunge i 15-18 centesimi di caloria. Ma, agendo in modo continuo, può produrre un notevole effetto termico.

La radiazione terrestre più forte si ottiene con un cielo senza nuvole e una buona trasparenza dell'atmosfera. Le nuvole (soprattutto quelle basse) riducono notevolmente la radiazione terrestre e spesso la portano a zero. Qui possiamo dire che l'atmosfera, insieme alle nuvole, è una buona "coperta" che protegge la Terra dall'eccessivo raffreddamento. Parti dell'atmosfera, come parti della superficie terrestre, emettono energia in base alla loro temperatura. Questa energia si chiama radiazione atmosferica. L'intensità della radiazione atmosferica dipende dalla temperatura della parte radiante dell'atmosfera, nonché dalla quantità di vapore acqueo e anidride carbonica contenuti nell'aria. La radiazione atmosferica appartiene alla compagnia delle onde lunghe. Si diffonde nell'atmosfera in tutte le direzioni; una parte raggiunge la superficie terrestre e ne viene assorbita, l'altra parte va nello spazio interplanetario.

oh l'arrivo e il consumo dell'energia solare sulla Terra. La superficie terrestre, da un lato, riceve energia solare sotto forma di radiazione diretta e diffusa e, dall'altro, perde parte di questa energia sotto forma di radiazione terrestre. Come risultato dell'arrivo e del consumo di energia solare, si ottiene qualche risultato. In alcuni casi, questo risultato può essere positivo, in altri negativo. Diamo esempi di entrambi.

8 gennaio La giornata è senza nuvole. su 1 cm2 la superficie terrestre ha ricevuto 20 feci radiazione solare diretta e 12 feci radiazione diffusa; in totale, così ottenuto 32 cal. Nello stesso tempo, a causa della radiazione 1 centimetro? superficie del terreno persa 202 cal. Di conseguenza, nel linguaggio contabile, c'è una perdita nel bilancio di 170 feci(saldo negativo).

6 luglio Il cielo è quasi senza nuvole. Dalla radiazione solare diretta ricevuta 630 feci, da radiazione diffusa 46 cal. In totale, quindi, la superficie terrestre ha ricevuto 1 cm2 676 cal. Perso dalle radiazioni terrestri 173 cal. Nell'utile di bilancio per 503 feci(il saldo è positivo).

Dagli esempi precedenti, tra l'altro, è abbastanza chiaro perché alle latitudini temperate fa freddo d'inverno e caldo d'estate.

L'uso della radiazione solare per scopi tecnici e domestici. La radiazione solare è una fonte di energia naturale inesauribile. L'entità dell'energia solare sulla Terra può essere giudicata da questo esempio: se, ad esempio, usi il calore della radiazione solare, cadendo solo su 1/10 dell'area dell'URSS, puoi ottenere energia pari al lavoro di 30mila Dneprogi.

Le persone hanno cercato a lungo di utilizzare l'energia gratuita della radiazione solare per i propri bisogni. Ad oggi sono stati realizzati molti diversi impianti solari che operano sull'utilizzo della radiazione solare e sono ampiamente utilizzati nell'industria e per soddisfare le esigenze domestiche della popolazione. Nelle regioni meridionali dell'URSS, nell'industria e nei servizi comunali, sulla base dell'uso diffuso della radiazione solare, scaldabagni solari, caldaie, distillatori di acqua salata, essiccatori solari (per essiccare la frutta), cucine, bagni, serre e i dispositivi per scopi medicinali funzionano. La radiazione solare è ampiamente utilizzata nei luoghi di cura per il trattamento e la promozione della salute delle persone.

- Una fonte-

Polovinkin, A.A. Fondamenti di geografia generale / A.A. Polovinkin - M.: Casa editrice educativa e pedagogica statale del Ministero dell'istruzione della RSFSR, 1958. - 482 p.

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