Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лучистая энергия Солнца




 

Основным источником энергии почти для всех при­родных процессов, происходящих на земной поверхности и в атмосфере, является лучистая энергия Солнца. Поступле­ние лучистой энергии от звезд, планет, луны на Землю нич­тожно мало, хотя электрическое и химическое воздействие корпускулярного, ультрафиолетового и космического излу­чений на ионизацию воздуха и на развитие биологических процессов огромно. Ничтожно мало (десятитысячные доли от прихода солнечной энергии) и количество тепла, посту­пающего из недр Земли (0,5%).

Солнце представляет собой газовый шар диаметром около 1,4 млн. км, что в 109 раз больше диаметра Земли. Среднее расстояние между Солнцем и Землей около 150 млн. км. В течение года оно меняется на 5 млн. км (в ян­варе расстояние наименьшее, в июле - наибольшее).

Солнце состоит в основном из водорода (64%) и гелия (32%).

По строению Солнце делится на:

- внутреннюю часть;

- солнечную атмосферу.

В недрах Солнца происходят ядер­ные реакции, температура там составляет (20-40) · 106 К.

Нижняя, наиболее плотная часть солнечной атмосферы называется фотосферой. Ее толщина 100-140 км. Фото­сфера - основной источник энергии, излучаемой Солнцем. Газы, образующие Солнце, находятся в непрерывном бурном движении, в результате чего в фотосфере все время образуются и исчезают световые ячейки радиусом около 1000 км - гранулы, факелы (более яркие области). В фото­сфере наблюдаются также более темные образования, на­зываемые солнечными пятнами. Там же наблюдаются ко­лоссальные взрывы - протуберанцы. В годы максимума солнечной активности усиливаются излучение ультрафио­летовой радиации и интенсивность корпускулярных пото­ков, испускаемых Солнцем. В эти же периоды наблюдают­ся резкие возмущения магнитного поля Земли. Температура фотосферы около 6000 К.

Над фотосферой находится менее плотный слой солнечной атмосферы - хромосфера(окрашенная сфера).

Еще выше расположена корона, простирающаяся до высоты в несколько радиусов Солнца.

Излучения Солнца, земной атмосферы и самой Земли подчиняются общим законам излучения. Так, согласно за­кону Стефана-Больцмана излучательная способность абсо­лютно черного тела Е пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры Т:

,кВт/м2,

где - постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67·10-11 кВт/м·К4.

Под солнечной радиацией в метеорологии принято по­нимать спектр электромагнитных волн, излучаемых Солн­цем. Спектр солнечной радиации близок к спектру излуче­ния абсолютно черного тела с температурой около 6000 К.

Этот спектр за пределами земной атмосферы условно делят на три качественно различные части:

- ультрафиолетовую (с длиной волн от 0,01 до 0,39 мкм);

- видимую (от 0,40 до 0,76 мкм);

- инфракрасную (от 0,76 до 4,0 мкм).

За ультра­фиолетовой частью спектра находится рентгеновское излу­чение, а за инфракрасной – радиоизлучение Солнца.

В метеорологии излучение с длинами волн от 0,1 до 4,0 мкм относят к коротковолновому излучению, а волны от 4 до 100 мкм – к длинноволновому. На коротковолновую часть излучения Солнца приходится 99% энергии, а на все остальные виды излучения – 1%.

Интенсивность солнечной радиации на перпендикуляр­ную к лучам поверхность при отсутствии атмосферы и при среднем расстоянии от Земли до Солнца называется солнечной постоянной. По последним данным измерений, солнечная постоянная составляет S*=1,37 кВт/м2.

Из поступающей на верхнюю границу атмосферы сол­нечной радиации:

- 43% отражается в мировое пространство;

- 57% поглощаются Землей: 14% – атмосферой и 43% доходит до Земли в виде прямой и рассеянной радиации.

При прохождении через атмосферу солнечная радиация частично поглощается (озоном поч­ти полностью поглощается ультрафиолетовая часть спек­тра до 0,3 мкм; водяной пар и углекислый газ имеют свои полосы поглощения), частично рассеивается (рассеи­вание радиации происходит молекулами газов, капельками воды и кристалликами льда облаков, аэрозолями).

Рассеяние – фундаментальное физическое явление взаимодействия света с веществом. Частица, находящаяся на пути распространения волны, «извлекает» из нее энергию и переизлучает ее по всем направлениям. Таким образом, рассеяние – преобразование части солнечной радиации, которая до того распространялась в виде параллельных лучей в определенном направлении, в радиацию, идущую по всем направлениям (закон Рэлея).С рассеянием радиации в атмосфере связаны следующие явления:

-голубой цвет неба;

- желтый диск Солнца;

- заря.

Земной поверхности солнечная радиация достигает в виде прямой и рассеянной радиации.

Интенсивность прямой радиации на горизонтальную поверхность определяется по формуле:

,

где S –интенсивность прямой солнечной радиации на пер­пендикулярную к лучам поверхность, кВт/м2;

–высота Солнца.

Общий приход на горизонтальную поверхность прямой и рассеянной радиации называется суммарной радиа­циейQ:

,

где – интенсивность прямой радиации, на горизонталь­ную поверхность, кВт/м2;

D – интенсивность рассеянной радиации на горизонтальную поверхность, кВт/м2.

Соотношение между прямой и рассеянной радиацией в составе суммарной радиации зависит от высоты Солнца, прозрачности атмосферы, т.е. от содержания в ней рассеи­вающих газов, аэрозоля, наличия облаков.

При ясном небе перед восходом Солнца суммарная ра­диация полностью состоит из рассеянной, а при низком Солнце после восходапреимущественно из рассеянной радиации. При высоком положении Солнца при ясном небе преобладает прямая радиация. С увеличением облачности доля прямой радиации уменьшается.

 







Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 1135. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия