Лекція 3. Сонячна, земна та атмосфера радіація

Випромінювання Сонця

Основним джерелом енергії майже для усіх процесів та явищ, що відбуваються в атмосфері Землі і на її поверхні, є промениста енергія Сонця. Енергія, яку випромінює Сонце, називається сонячною радіацією. Майже вся сонячна радіація, що надходить на Землю, перетворюється на тепло. Сонячні промені поширюються зі швидкістю 3·10⁵ км/с досягають поверхні Землі через 8 хвилин.

На верхню межу атмосфери надходить потік радіації 1, 7·10¹⁷ Вт/м². Це в сотні тисяч разів більше, ніж потрібно людству. На кожен квадратний кілометр земної поверхні щорічно надходить 4, 27·10¹⁶ Дж. Щоб одержати таку кількість тепла потрібно спалити понад 400 тис т. кам’яного вугілля. За 1, 5 доби Сонце дає Землі стільки ж енергії, скільки дають електростанції усіх країн протягом року. Такі великі витрати променистої енергії Сонцем поповнюються в результаті термоядерних реакцій перетворення водню в гелій в середині світила.

Порівняно із сонячною радіацією інші джерела радіації для Землі не мають великого значення. Це випромінювання зірок і планет, космічні промені. Найбільшим джерелом після Сонця є Місяць, але від нього надходить всього 0, 002 % від сонячної радіації. З середини Землі одиниця поверхні отримує в 5000 разів менше тепла, ніж від Сонця. Отже, сонячна радіація має визначальне значення в генезисі клімату і взагалі в розвитку життя на Землі.

Сонце – це величезна газоподібна зірка радіусом 695 600 км, масою 1, 98·10³³ г та середньою густиною 1, 4 г/см³. Температура в надрах світила 5·10⁶ - 5·10^{7 0} К і це сприяє розвитку термоядерних реакцій. Джерелом енергії, що випромінює Сонце, є синтез ядер водню, що призводить до утворення гелію.

Атмосфера Сонця складається з трьох шарів: фотосфери, хромосфери та сонячної корони. Фотосфера – це іонізований газ з температурою 5000-6000⁰ К, який випромінює практично всю енергію, що надходить на Землю.

Атмосфера Сонця неоднорідна. Хромосферні спалахи призводять до виникнення магнітних бур, полярних сяйв та інших геофізичних явищ в атмосфері Землі. Потік заряджених часток – корпускул або „сонячного вітру” надходить до атмосфери Землі через 1 -2 доби після хромосферних спалахів. У фотосфері формуються відносно холодні ділянки, які називаються сонячними плямами. Вони мають температуру близько 4600⁰ К та діаметр до 185 000 км. Утворюються сонячні плями інколи групами в широтних зонах від 35 до 5⁰ обабіч сонячного екватора. Увесь цей комплекс нестаціонарних явищ в атмосфері Сонця називається сонячною активністю. Людство уже давно цікавить проблема зв’язку сонячної активності з процесами і явищами земної атмосфери. Особливо важливим є з’ясування механізму зв’язку сонячної активності з процесами, що формують погоду і клімат Землі.