Күн, жер және атмосфералық радиация. Климатология және метеорологтар Күн энергиясының әлеуеті
1-сурет – Күн радиациясының қарқындылығының (энергияның) өзгеру гистограммасы Күн тұзды тоғанының ыстық тұзды суына бару жолында.
Күн радиациясының әртүрлі түрлерін белсенді пайдаланудың тиімділігін бағалау үшін тоғандағы күн радиациясының концентрациясына (кіру көлемінің ұлғаюына) табиғи, техногендік және пайдалану факторларының қайсысы оң және қайсысы теріс әсер ететінін анықтаймыз. және оның ыстық тұзды ерітіндімен жинақталуы.
Жер мен атмосфера Күннен жылына 1,3∙1024 кал жылу алады. Ол қарқындылықпен өлшенеді, яғни. Күн сәулелеріне перпендикуляр бет ауданына уақыт бірлігінде Күннен келетін сәулелік энергия мөлшері (калориямен).
Күннің сәулелік энергиясы Жерге тікелей және диффузиялық сәулелену түрінде жетеді, т.б. жалпы Ол жер бетімен жұтылады және толығымен жылуға айналмайды, оның бір бөлігі шағылысқан сәуле түрінде жоғалады;
Спектрдің қысқа толқынды бөлігіне тура және шашыраңқы (жалпы), шағылған және жұтылған сәулелер жатады. Қысқа толқынды радиациямен қатар атмосфераның ұзын толқынды радиациясы (қарсы радиация) өз кезегінде жер бетіне жетеді, жер беті ұзын толқынды радиацияны (өзінің радиациясын) шығарады;
Тікелей күн радиациясы күн тұзды тоғанының су бетін энергиямен қамтамасыз етудің негізгі табиғи факторына жатады. Күн дискісінен тікелей шығатын параллель сәулелер шоғы түрінде белсенді бетке түсетін күн радиациясы тікелей күн радиациясы деп аталады. Тікелей күн радиациясы спектрдің қысқа толқынды бөлігіне жатады (толқын ұзындығы 0,17-ден 4 мкм-ге дейін; іс жүзінде толқын ұзындығы 0,29 мкм сәулелер жер бетіне жетеді)
Күн спектрін үш негізгі аймаққа бөлуге болады:
Ультракүлгін сәулелену (- көрінетін сәулелену (0,4 мкм - инфрақызыл сәуле (> 0,7 мкм) - 46% қарқындылық. Инфрақызыл аймаққа жақын (0,7 мкм) 2,5 мкм-ден асатын толқын ұзындығында әлсіз жерүсті радиациясы тек CO2 және сумен қарқынды түрде жұтылады. Күн энергиясының осы диапазонының аз бөлігі Жер бетіне жетеді.
Алыс инфрақызыл (>12 мкм) күн радиациясы Жерге дерлік жетпейді.
Жерде күн энергиясын қолдану тұрғысынан тек 0,29 - 2,5 мкм толқын ұзындығындағы радиацияны ескеру керек, атмосферадан тыс күн энергиясының көпшілігі 0,2 - 4 мкм толқын ұзындығында, ал Жерде болады. беті - 0,29 – 2,5 мкм диапазонында.
Жалпы, Күннің Жерге беретін энергия ағындары қалай қайта бөлінетінін бақылап көрейік. Жерге түсетін күн энергиясының 100 шартты бірлігін (1,36 кВт/м2) алайық және олардың атмосферадағы жолымен жүрейік. Бір пайыз (13,6 Вт/м2), күн спектрінің қысқа ультракүлгін, экзосфера мен термосферадағы молекулалармен сіңіп, оларды қыздырады. Жақын ультракүлгін сәулеленудің тағы үш пайызы (40,8 Вт/м2) стратосфералық озонмен жұтылады. Күн спектрінің инфрақызыл құйрығы (4% немесе 54,4 Вт/м2) тропосфераның жоғарғы қабаттарында қалады, құрамында су буы бар (жоғарыда іс жүзінде су буы жоқ).
Күн энергиясының қалған 92 үлесі (1,25 кВт/м2) атмосфераның «мөлдірлік терезесіне» жатады 0,29 мкм атмосферада шашыраңқы жарық қуаты (барлығы 48 үлес немесе 652,8 Вт/м2) ол ішінара жұтылады. 10 үлес немесе 136 Вт / м2), ал қалғаны жер беті мен ғарыш арасында бөлінеді. Жер бетіне шыққаннан гөрі ғарышқа көбірек шығады, 30 үлес (408 Вт/м2) жоғары, 8 үлес (108,8 Вт/м2) төмен.
Бұл Жер атмосферасында күн энергиясының қайта бөлінуінің жалпы, орташаланған суретін сипаттады. Дегенмен, бұл адамның тұрғылықты жері мен жұмысының белгілі бір аймағындағы қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін күн энергиясын пайдаланудың белгілі бір мәселелерін шешуге мүмкіндік бермейді, сондықтан да осында.
Жер атмосферасы қиғаш күн сәулелерін жақсырақ көрсетеді, сондықтан экваторда және орта ендіктерде сағат сайынғы инсоляция жоғары ендіктерге қарағанда әлдеқайда көп.
Бұлтсыз атмосферамен 90, 30, 20 және 12 ⁰ (атмосфераның ауа (оптикалық) массасы (м) 1, 2, 3 және 5-ке сәйкес) күн биіктігінің мәндері (көкжиектен жоғары биіктіктер) сәйкес келеді. шамамен 900, 750, 600 және 400 Вт/м2 қарқындылыққа дейін (42 ⁰ - м = 1,5 және 15 ⁰ - м = 4). Шын мәнінде, түсетін сәулеленудің жалпы энергиясы көрсетілген мәндерден асып түседі, өйткені ол тек тікелей құраушыны ғана емес, сонымен қатар 1, 2, 3 ауа массаларында шашыраңқы осы жағдайларда горизонталь беттегі сәулелену қарқындылығының шашыраңқы компонентін де қамтиды. және 5, тиісінше 110, 90, 70 және 50 Вт/м2 тең (тік жазықтық үшін 0,3 - 0,7 коэффициентімен, өйткені аспанның жартысы ғана көрінеді). Сонымен қатар, аспанның Күнге жақын аймақтарында ≈ 5⁰ радиусында «айналмалы күн ореолы» бар.
Күн радиациясының тәуліктік мөлшері экваторда емес, 40⁰ шамасында максималды болады. Бұл факт сонымен қатар жер осінің оның орбитасының жазықтығына көлбеуінің салдары болып табылады. Жазғы күн тоқырауында тропикте Күн тәулік бойына дерлік және күндізгі жарықтың ұзақтығы экватордағы күн мен түннің теңелу күніндегіден 13,5 сағатқа көп. Географиялық ендік өскен сайын күн ұзақтығы артады және күн радиациясының қарқындылығы азайғанымен, күндізгі инсоляцияның максималды мәні шамамен 40⁰ ендікте болады және Арктикалық шеңберге дейін тұрақты дерлік (бұлтсыз аспан жағдайында) сақталады.
Әлемнің көптеген елдеріне тән бұлттылық пен өнеркәсіптік қалдықтардан атмосфераның ластануын ескере отырып, кестеде келтірілген мәндерді кем дегенде екі есе азайту керек. Мысалы, Англия үшін 1970 жылы қоршаған ортаны қорғау үшін күрес басталғанға дейін күн радиациясының жылдық мөлшері 1700 кВт/м2 орнына небәрі 900 кВт/м2 болды.
Байкалдағы атмосфераның мөлдірлігі туралы алғашқы мәліметтерді В.В. Буфал 1964 ж Ол Байкал үстіндегі тікелей күн радиациясының мәндері Иркутскімен салыстырғанда орта есеппен 13% жоғары екенін көрсетті. Жазда Солтүстік Байкалдағы атмосфераның орташа спектрлік мөлдірлік коэффициенті қызыл, жасыл және көк сүзгілер үшін сәйкесінше 0,949, 0,906, 0,883 құрайды. Жазда атмосфера қыс мезгіліне қарағанда оптикалық тұрақсыз болады және бұл тұрақсыздық түстен түске дейін айтарлықтай өзгереді. Су буымен және аэрозольмен әлсіреудің жылдық барысына байланысты олардың күн радиациясының жалпы әлсіреуіне қосқан үлесі де өзгереді. Жылдың суық бөлігінде аэрозольдар, жылы бөлігінде су буы басты рөл атқарады. Байкал бассейні мен Байкал көлі атмосфераның салыстырмалы түрде жоғары интегралдық мөлдірлігімен ерекшеленеді. Оптикалық массасы m = 2 кезінде мөлдірлік коэффициентінің орташа мәндері 0,73-тен (жазда) 0,83-ке (қыс) дейін, сонымен бірге атмосфераның интегралды мөлдірлігіндегі күнделікті өзгерістер әсіресе үлкен түскі уақытта - 0,67-ден 0,77-ге дейін. Аэрозольдер тоғанның акваториясына тікелей күн радиациясының түсуін айтарлықтай төмендетеді және олар негізінен көрінетін спектрден радиацияны сіңіреді, толқын ұзындығы тоғанның жаңа қабаты арқылы оңай өтеді және бұл күннің жиналуы үшін үлкен маңызға ие. тоғандағы энергия. (1 см қалыңдықтағы су қабаты толқын ұзындығы 1 микроннан асатын инфрақызыл сәулелерге іс жүзінде мөлдір емес). Сондықтан жылудан қорғайтын сүзгі ретінде қалыңдығы бірнеше сантиметрлік су қолданылады. Шыны үшін инфрақызыл сәулеленуді өткізудің ұзын толқындық шегі 2,7 мкм құрайды.
Дала арқылы еркін тасымалданатын көптеген шаң бөлшектері де атмосфераның мөлдірлігін төмендетеді.
Электромагниттік сәулеленуді барлық қыздырылған денелер шығарады, ал дене неғұрлым суық болса, сәулеленудің қарқындылығы соғұрлым төмен болады және оның спектрінің максимумы ұзын толқынды аймаққа қарай ығысады. Өте қарапайым қатынас бар [ = 0,2898 см∙deg. (Виен заңы)], оның көмегімен температурасы (⁰K) бар дененің максималды сәулеленуі қай жерде орналасқанын оңай анықтауға болады. Мысалы, 37 + 273 = 310 ⁰К температурасы бар адам денесі = 9,3 мкм мәніне жақын максимум бар инфрақызыл сәулелерді шығарады. Ал қабырғалары, мысалы, температурасы 90 ⁰C болатын күн кептіргішінің максималды мәні = 8 микронға жақын инфрақызыл сәулелерді шығарады. Көзге көрінетін күн радиациясы (0,4 микрон) Бір кездері көміртекті жіппен қыздырылған электр шамынан вольфрам талшығы бар заманауи шамға көшу үлкен прогресс болды , ал вольфрам - 2500 ⁰К дейін Бұл 400 ⁰К неге соншалықты маңызды? қисық көрінетін болады, бірақ 2100-ден 2500 ⁰K-қа өтудің өзі көрінетін радиацияның үлесін 0,5-тен 1,6%-ға дейін арттырады.
Кез келген адам небәрі 60 - 70 ⁰C дейін қыздырылған денеден шығатын инфрақызыл сәулелерді алақанды төменнен қою арқылы сезіне алады (жылу конвекциясын болдырмау үшін). Тікелей күн радиациясының тоғанның акваториясына түсуі оның горизонталь сәулелену бетіне түсуіне сәйкес келеді. Сонымен қатар, жоғарыда айтылғандар белгілі бір уақытта маусымдық және күнделікті келудің сандық сипаттамаларының белгісіздігін көрсетеді. Жалғыз тұрақты сипаттама - Күннің биіктігі (атмосфераның оптикалық массасы).
Күн радиациясының жер беті мен тоғанның жинақталуы айтарлықтай ерекшеленеді.
Жердің табиғи беттері әртүрлі шағылыстыру (сіңіру) қабілеттеріне ие. Осылайша, қараңғы беттер (қара топырақ, шымтезек батпақтары) шамамен 10% төмен альбедо мәніне ие. (Беттің альбедосы – бұл беттің қоршаған кеңістікке шағылған сәуле ағынының оған түсетін ағынға қатынасы).
Жеңіл беттерде (ақ құмда) үлкен альбедо бар, 35 – 40%. Шөп жамылғысы бар беттердің альбедосы 15-25% аралығында. Жазда жапырақты орманның тәждерінің альбедосы 14-17%, қылқан жапырақты ормандар 12-15% құрайды. Күннің биіктігі артқан сайын беткі альбедо азаяды.
Су беттерінің альбедосы Күннің биіктігіне және қозу дәрежесіне байланысты 3-тен 45%-ға дейін ауытқиды.
Су беті тыныш болған кезде альбедо тек Күннің биіктігіне байланысты болады (2-сурет).
2-сурет – Тыныш су беті үшін күн радиациясының шағылысуының Күн биіктігіне тәуелділігі.
Күн радиациясының түсуі және оның су қабаты арқылы өтуінің өзіндік ерекшеліктері бар.
Жалпы күн радиациясының көрінетін аймағындағы судың (оның ерітінділерінің) оптикалық қасиеттері 3-суретте көрсетілген.
Сурет 3 – Күн радиациясының көрінетін аймағындағы судың (оның ерітінділерінің) оптикалық қасиеттері
Екі ортаның, ауа – судың жазық шекарасында жарықтың шағылу және сыну құбылыстары байқалады.
Жарық шағылған кезде түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесінде қалпына келтірілген шағылыстыру бетіне перпендикуляр бір жазықтықта жатады, ал шағылу бұрышы түсу бұрышына тең болады. Сыну жағдайында түскен сәуле, сәуленің түсу нүктесінде реконструкцияланған перпендикуляр екі орта арасындағы шекараға және сынған сәуле бір жазықтықта жатады. Түсу бұрышы мен сыну бұрышы (4-сурет) /-ге қатысты, мұндағы екінші ортаның абсолютті сыну көрсеткіші және бірінші болып табылады. Ауа үшін формула пішінді алады
4-сурет – Ауадан суға өткендегі сәулелердің сынуы
Сәулелер ауадан суға өткенде, олар «түсу перпендикулярына» жақындайды; мысалы, су бетіне перпендикуляр бұрышта суға түскен сәуле оған одан кіші бұрышпен енеді (4, а-сурет). Бірақ су бетімен сырғанап түсетін сәуле су бетіне перпендикулярға дерлік тік бұрышта, мысалы, 89 ⁰ немесе одан аз бұрышта құлаған кезде, ол суға төмен бұрышпен түседі. түзу сызық, атап айтқанда тек 48,5 ⁰ бұрышта. 48,5 ⁰ перпендикулярдан үлкенірек бұрышта сәуле суға кіре алмайды: бұл су үшін «шектік» бұрыш (4-сурет, б).
Демек, суға барлық мүмкін бұрыштарда түсетін сәулелер су астында ашылу бұрышы 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ болатын өте тығыз конусқа сығылады (4-сурет, в). Сонымен қатар, судың сынуы оның температурасына байланысты, бірақ бұл өзгерістер соншалықты елеусіз болғандықтан, олар қарастырылатын тақырып бойынша инженерлік практика үшін қызығушылық тудырмайды.
Енді сәулелердің кері қарай (Р нүктесінен) - судан ауаға дейінгі жолымен жүрейік (5-сурет). Оптика заңдарына сәйкес, жолдар бірдей болады және жоғарыда аталған 97 градустық конустағы барлық сәулелер судың үстіндегі бүкіл 180 градустық кеңістікке таралатын әртүрлі бұрыштармен ауаға шығады. Көрсетілген бұрыштан тыс (97 градус) орналасқан су астындағы сәулелер су астынан шықпайды, бірақ айнадағы сияқты оның бетінен толығымен шағылысады.
5-сурет – Судан ауаға өткендегі сәулелердің сынуы
Тек шағылған сәуле болса, сынған сәуле болмайды (толық ішкі шағылу құбылысы).
Су бетімен «шектеуден» үлкен бұрышта (яғни 48,5⁰-ден жоғары) кездесетін кез келген су асты сәулесі сынбайды, бірақ шағылысады: ол «толық ішкі шағылысудан» өтеді. Бұл жағдайда шағылысу толық деп аталады, өйткені барлық түскен сәулелер осы жерде шағылысады, ал ең жақсы жылтыратылған күміс айна да өзіне түскен сәулелердің бір бөлігін ғана көрсетеді, ал қалған бөлігін жұтады. Мұндай жағдайларда су тамаша айна болып табылады. Бұл жағдайда біз көрінетін жарық туралы айтып отырмыз. Жалпы айтқанда, судың сыну көрсеткіші басқа заттар сияқты толқын ұзындығына байланысты (бұл құбылыс дисперсия деп аталады). Осының салдарынан толық ішкі шағылу орын алатын шектік бұрыш әртүрлі толқын ұзындықтары үшін бірдей емес, бірақ көрінетін жарық үшін су-ауа шекарасында шағылған кезде бұл бұрыш 1⁰-тен аз өзгереді.
48,5⁰ перпендикулярдан үлкен бұрышта күн сәулесі суға кіре алмайтындығына байланысты: бұл су үшін «шектеу» бұрыш (4-сурет, б), онда су массасы онша көп өзгермейді. күн биіктіктерінің барлық диапазоны ауаға қарағанда шамалы - ол әрқашан аз.
Бірақ судың тығыздығы ауаның тығыздығынан 800 есе артық болғандықтан, судың күн радиациясын сіңіруі айтарлықтай өзгереді. Сонымен қатар, егер жарық сәулеленуі мөлдір орта арқылы өтетін болса, онда мұндай жарықтың спектрі кейбір сипаттамаларға ие. Ондағы белгілі бір сызықтар қатты әлсіретілген, яғни сәйкес ұзындықтағы толқындар қарастырылып отырған ортамен қатты жұтылады. Мұндай спектрлер абсорбциялық спектрлер деп аталады. Абсорбция спектрінің түрі қарастырылатын затқа байланысты.
Күн тұзы тоғанындағы тұздардың ерітіндісінде натрий мен магний хлоридінің әртүрлі концентрациялары және олардың арақатынастары болуы мүмкін болғандықтан, жұтылу спектрлері туралы біржақты айтудың қажеті жоқ. Бұл мәселе бойынша көптеген зерттеулер мен деректер бар болса да.
Мысалы, КСРО-да (Ю. Усманов) әртүрлі концентрациядағы су мен хлорлы магний ерітінділері үшін әртүрлі толқын ұзындықтағы сәулеленудің өткізгіштігін анықтау бойынша жүргізілген зерттеулер келесі нәтижелер берді (6-сурет). Ал Б.Дж.Бринкворт күн радиациясының жұтылуының графикалық тәуелділігін және толқын ұзындығына байланысты күн радиациясының (радиацияның) монохроматикалық ағынының тығыздығын көрсетеді (7-сурет).
Демек, суға түскеннен кейін тоғанның ыстық тұзды суына тікелей күн радиациясының сандық берілуі мыналарға байланысты болады: күн радиациясының (радиацияның) монохроматикалық ағынының тығыздығына; Күннің биіктігінен. Сондай-ақ тоған бетінің альбедосынан, күн тұзы тоғанының тұщы судан тұратын, қалыңдығы әдетте 0,1 - 0,3 м болатын жоғарғы қабатының тазалығынан, араласуды басу мүмкін емес, құрамы, концентрациясы. және градиент қабатындағы ерітіндінің қалыңдығы (тұзды ерітіндінің концентрациясы төмен қарай өсетін оқшаулағыш қабат), су мен тұзды ерітіндінің тазалығы бойынша.
6 және 7-суреттерден су күн спектрінің көрінетін аймағында ең үлкен өткізгіштікке ие екендігі шығады. Бұл күн радиациясының күн тұзды тоғанының жоғарғы тұщы қабаты арқылы өтуі үшін өте қолайлы фактор болып табылады.
Әдебиеттер тізімі
1 Осадчий Г.Б. Күн энергиясы, оның туындылары және оларды пайдалану технологиялары (Жаңартылатын энергия көздеріне кіріспе) / Г.Б. Осадчи. Омбы: ИПК Макшеева Е.А., 2010. 572 б.
2 Twydell J. Жаңартылатын энергия көздері / J. Twydell, A. Ware. М.: Энергоатимиздат, 1990. 392 б.
3 Даффи Дж.А. Күн энергиясын пайдаланатын жылу процестері / Дж.А. Даффи, В.А.Бекман. М.: Мир, 1977. 420 б.
4 Байкал және оның алабының климаттық ресурстары /Н. П.Ладейщиков, Новосибирск, Наука, 1976, 318 б.
5 Пикин С.А. Сұйық кристалдар / С.А.Пикин, Л.М.Блинов. М.: Наука, 1982. 208 б.
6 Китайгородский А.И. Барлығына арналған физика: Фотондар және ядролар / А.И. М.: Наука, 1984. 208 б.
7 Kuhling H. Анықтамалық физика. / Х.Кюлинг. М.: Мир, 1982. 520 б.
8 Энохович A. S. Физика және техника анықтамалығы / A. S. Enochovich. М.: Білім, 1989. 223 б.
9 Перельман Я. Көңіл көтеру физикасы. 2-кітап / Я.Перельман. М.: Наука, 1986. 272 б.
Памир-Чукчи белдеуіне кіретін орыс тауларына мысал келтір?
4) Ең көне дәуірді ата?
5) Қандай дәуір кезеңдері: триас, юра, бор?
6) Алғашқы жорғалаушылар қай кезеңде, қай дәуірде пайда болды?
7) Маймылдар кайнозой эрасының қай кезеңінде пайда болды?
8) Қандай экзогендік күштің әрекеті нәтижесінде мынадай рельефтік формалар түзіледі: вагон, карлинг, науыз, цирк, морен, қошқар маңдай, ескер, қама?
9) Пайдалы қазбалардың бір түрінің кен орындарының кластері қалай аталады?
10) Ауа райының ұзақ мерзімді сызбасы қалай аталады?
11)Күннен бөлінетін жылу мен жарық қалай аталады?
12) Жауын-шашын мөлшері азайып, температура ауытқуының амплитудасы ұлғайып, теңіздер мен мұхиттардан алшақтағанда климаттың өзгеру процесі қалай аталады?
13) Әртүрлі қасиеті бар ауа массаларын бөлетін шекаралық жолақ қалай аталады?
14) Қай фронт алға жылжыған кезде қатты желмен бірге қатты жаңбыр жауады?
15) Ресейде жазда температураның өзгеруінің негізгі заңдылығы қандай?
16) Берілген атмосфералық жағдайда жер бетінен булануға болатын ылғал мөлшері қалай аталады?
17) Сипаттама бойынша Ресейдегі климаттың түрін анықтаңыз: Калининград облысына тән; Жыл бойы жауын-шашынның көп мөлшері бар ма, ал суық, ылғалды қыс емес, ыстық, ылғалды жаз?
18) Ресейде желдің қай бағыты басым?
19) Ойпаңда ағып жатқан су ағыны қалай аталады?
20) Өзен ағатын рельефтегі ойпат қалай аталады?
21) Белгілі бір уақыт аралығында өзен арнасынан өтетін су мөлшері қалай аталады?
22) Өзендегі судың уақытша көтерілуі қалай аталады?
23)Өзеннің бастауы мен сағасының биіктік айырмашылығы қалай аталады?
24) Көктемгі су тасқыны бар орыс өзендеріне мысал келтір?
25) Мұздық қоректену басым орыс өзендерінің мысалын келтіріңіз?
26) Тынық мұхитына жататын өзендерді ата?
27) Ресейдегі дренаждық және дренажсыз көлдерге мысал келтіріңіз?
28) Еділ өзеніндегі су қоймасын ата?
29) Жер бетінің су басқан аймағы қалай аталады?
30) Ресейдің қай жерінде мұз қабаттары орналасқан?
31)Гейзерлер алқабы Ресейдің қай жерінде орналасқан?
32) Жердің құнарлылығы бар борпылдақ беткі қабаты қалай аталады?
33) Тайга зонасына қандай топырақ типі тән?
34) Ауыл шаруашылығында топырақты жақсартуға бағытталған ұйымдастыру-экономикалық және техникалық шаралар кешені қалай аталады?
35) Тундрадағы өсімдіктердің қандай түрлері бар?
36) Дала зонасының қандай жануарлар түрлерін білесіңдер?
37) Антропогендік, өндірістік ландшафттарға мысал келтір?
а) сырттағы температура -30С, ал жер бетінде +12 болса, ұшақ қандай биіктікке көтерілді б) Памирдегі ауа температурасы қандай, вшілдеде етегінде +36С? Памир тауының биіктігі 6 км.
в) Волгоград-Мәскеу рейсінің ұшқышы 2 км биіктікке көтерілді. Жер бетінде 750 мм сын.бағ. болса, осы биіктікте атмосфералық ауаның қысымы қандай?
1-нұсқа Сәйкестік: қысым көрсеткіштері a) 749 мм рт.ст.;1) қалыптыдан төмен;
b) 760 мм сын.бағ; 2) қалыпты;
c) 860 мм сын.бағ; 3) қалыптыдан жоғары.
Ең жоғары және ең төменгі ауа температурасы мәндерінің арасындағы айырмашылық
шақырды:
а) қысым; б) ауа қозғалысы; в) амплитудасы; г) конденсация.
3. Күн жылуының жер бетінде біркелкі таралмауының себебі
бұл:
а) күннен қашықтығы; б) сфералық;
в) атмосфералық қабаттың әртүрлі қалыңдығы;
4. Атмосфералық қысым мыналарға байланысты:
а) жел күші; б) жел бағыты; в) ауа температурасының айырмашылығы;
г) рельефтік ерекшеліктері.
Күн экваторда өзінің шарықтау шегінде:
Озон қабаты орналасқан:
а) тропосфера; б) стратосфера; в) мезосфера; г) экзосфера; г) термосфера.
Бос орынды толтырыңыз: жердің ауа қабығы - _________________
8. Тропосфераның ең аз қуаты қай жерде байқалады?
а) полюстерде; б) қоңыржай ендіктерде; в) экваторда.
Қыздыру қадамдарын дұрыс реттілікпен орналастырыңыз:
а) ауаны жылыту; б) күн сәулелері; в) жер бетінің қызуы.
Жаздың қай мезгілінде ашық ауа райында ең жоғары температура байқалады?
ауа: а) түсте; б) түске дейін; в) түстен кейін.
10. Бос орынды толтырыңыз: тауға шыққанда, атмосфералық қысым..., әрбір
10,5 м кезінде….мм.сын.бағ.
Народнаядағы атмосфералық қысымды есептеңіз. (төбелерінің биіктігін табыңыз
карта, тау етегіндегі қан қысымын 760 мм рт.ст. ретінде алыңыз)
Бір күн ішінде келесі деректер тіркелді:
макс t=+2’C, min t=-8’C; Амплитудасы мен орташа тәуліктік температурасын анықтаңыз.
2-нұсқа
1. Тау етегінде қан қысымы 760 мм сын.бағ. 800 м биіктікте қысым қандай болады:
а) 840 мм сын.бағ. Өнер; б) 760 мм сын.бағ. Өнер; в) 700 мм сын.бағ. Өнер; г) 680 мм сын. бағ. Өнер.
2. Орташа айлық температуралар есептеледі:
а) орташа тәуліктік температураның қосындысы бойынша;
б) орташа тәуліктік температуралардың қосындысын бір айдағы күндер санына бөлу;
в) алдыңғы және кейінгі айлардағы температуралар қосындысының айырмашылығынан.
3. Сәйкестік:
қысым көрсеткіштері
а) 760 мм сын. бағ. Өнер; 1) қалыптыдан төмен;
б) 732 мм сын.бағ. Өнер; 2) қалыпты;
в) 832 мм сын. бағ. Өнер. 3) қалыптыдан жоғары.
4. Күн сәулесінің жер бетіне біркелкі тарамауының себебі
бұл: а) Күннен қашықтығы; б) Жер шарының шар тәрізділігі;
в) атмосфераның қалың қабаты.
5. Тәуліктік амплитудасы:
а) тәулік ішінде температура көрсеткіштерінің жалпы саны;
б) ең жоғары және ең төменгі ауа температурасы арасындағы айырмашылық
күні бойы;
в) тәулік ішінде температураның өзгеруі.
6. Атмосфералық қысымды қандай аспаппен өлшейді?
а) гигрометр; б) барометр; в) билеушілер; г) термометр.
7. Күн экватордағы зенитте:
8. Ауа райының барлық құбылыстары болатын атмосфера қабаты:
а) стратосфера; б) тропосфера; в) озон; г) мезосфера.
9. Ультракүлгін сәулелерді өткізбейтін атмосфера қабаты?
а) тропосфера; б) озон; в) стратосфера; г) мезосфера.
10. Жаздың қай мезгілінде ашық ауа райында ауа температурасы ең төмен болады?
а) түн ортасында; б) күн шыққанға дейін; в) күн батқаннан кейін.
11. Эльбрус тауының қан қысымын есептеңіз. (Картадан шыңдардың биіктігін, табандағы қан қысымын табыңыз
Тауларды шартты түрде 760 мм Hg үшін алыңыз. Өнер.)
12. 3 км биіктікте ауа температурасы = - 15 ‘С, бұл ауа температурасы
Жер беті:
а) +5'С; б) +3'С; в) 0'С; г) -4'С.
Жылу көздері. Атмосфера тіршілігінде жылу энергиясының шешуші маңызы бар. Бұл энергияның негізгі көзі Күн болып табылады. Айдың, планеталардың және жұлдыздардың жылулық сәулеленуіне келетін болсақ, ол Жер үшін соншалықты маңызды емес, оны іс жүзінде есепке алу мүмкін емес. Айтарлықтай көбірек жылу энергиясы Жердің ішкі жылуымен қамтамасыз етіледі. Геофизиктердің есептеулері бойынша, жердің ішкі бөлігінен тұрақты жылу ағыны жер бетінің температурасын 0°,1-ге арттырады. Бірақ мұндай жылу ағыны әлі де аз болғандықтан, оны есепке алудың қажеті жоқ. Сонымен, Жер бетіндегі жылу энергиясының жалғыз көзі тек Күнді ғана санауға болады.
Күн радиациясы. Фотосфера (сәулелену беті) температурасы шамамен 6000° болатын күн ғарышқа энергияны барлық бағытта таратады. Бұл энергияның бір бөлігі параллель күн сәулелерінің үлкен шоғы түрінде Жерге түседі. Күннің тікелей сәулелері түрінде жер бетіне түсетін күн энергиясы деп аталады тікелей күн радиациясы.Бірақ Жерге бағытталған күн радиациясының барлығы жер бетіне жете бермейді, өйткені күн сәулелері атмосфераның қалың қабатынан өтіп, оған жартылай жұтылады, жартылай молекулалар мен ілінген ауа бөлшектерімен шашырайды, ал кейбіреулері бұлттармен шағылысады. Күн энергиясының атмосферада таралатын бөлігі деп аталады шашыранды радиация.Шашыраңқы күн радиациясы атмосфера арқылы өтіп, жер бетіне жетеді. Біз радиацияның бұл түрін Күнді толығымен бұлт басып тұрған немесе көкжиектен төмен жоғалып кеткен біркелкі күндізгі жарық ретінде қабылдаймыз.
Тікелей және диффузиялық күн радиациясы Жер бетіне жеткенде, ол толығымен жұтылмайды. Күн радиациясының бір бөлігі жер бетінен атмосфераға кері шағылысады және онда сәулелер ағыны түрінде кездеседі. шағылысқан күн радиациясы.
Күн радиациясының құрамы өте күрделі, ол Күннің сәулелену бетінің өте жоғары температурасымен байланысты. Шартты түрде, толқын ұзындығына сәйкес күн радиациясының спектрі үш бөлікке бөлінеді: ультракүлгін (η).<0,4<μ видимую глазом (η 0,4μ-ден 0,76μ-ге дейін) және инфрақызыл бөлігі (η >0,76μ). Күн фотосферасының температурасынан басқа, жер бетіндегі күн радиациясының құрамына күн сәулелерінің жердің ауа қабығынан өткендегі бір бөлігінің жұтылуы мен шашырауы да әсер етеді. Осыған байланысты атмосфераның жоғарғы шекарасы мен жер бетіндегі күн радиациясының құрамы әртүрлі болады. Теориялық есептеулер мен бақылаулар негізінде атмосфераның шекарасында ультракүлгін сәулелер 5%, көрінетін сәулелер - 52% және инфрақызыл - 43% құрайтыны анықталды. Жер бетінде (күннің 40° биіктікте) ультракүлгін сәулелер тек 1%, көрінетін сәулелер 40%, инфрақызыл сәулелер 59% құрайды.
Күн радиациясының қарқындылығы. Тікелей күн радиациясының қарқындылығы минутына алынған калориядағы жылу мөлшері ретінде түсініледі. Күн бетінің сәулелену энергиясынан 1 см 2,күн сәулелеріне перпендикуляр орналасқан.
Тікелей күн радиациясының қарқындылығын өлшеу үшін арнайы аспаптар – актинометрлер және пиргелиометрлер қолданылады; Шашыраған сәулелену мөлшері пиранометр арқылы анықталады. Күн радиациясының ұзақтығын автоматты түрде тіркеу актинографтар мен гелиографтар арқылы жүзеге асырылады. Күн радиациясының спектрлік қарқындылығын спектролограф анықтайды.
Жердің ауа қабығының жұту және шашырау әсерлері жоққа шығарылатын атмосфераның шекарасында тікелей күн радиациясының қарқындылығы шамамен 2 нәжісбойынша 1 см 2беттерді 1 мин. Бұл шама деп аталады күн тұрақтысы.Күн радиациясының қарқындылығы 2 нәжісбойынша 1 см 2 1 мин. Жыл бойы соншалықты көп жылу береді, бұл мұз қабатын ерітуге жетеді 35 мқалың, егер мұндай қабат бүкіл жер бетін жауып тұрса.
Күн радиациясының қарқындылығын көптеген өлшеулер Жер атмосферасының жоғарғы шекарасына түсетін күн энергиясының мөлшері бірнеше пайыздық ауытқуларды бастан кешіреді деуге негіз береді. Тербелістер периодты және периодты емес, Күннің өзінде болып жатқан процестермен байланысты.
Сонымен қатар, жыл бойына күн радиациясының қарқындылығының біршама өзгеруі Жердің жылдық айналу кезінде шеңбер бойымен емес, Күн орналасқан бір ошақтағы эллипспен қозғалуына байланысты болады. . Осыған байланысты Жерден Күнге дейінгі қашықтық өзгереді, демек, күн радиациясының қарқындылығы ауытқиды. Ең үлкен қарқындылық шамамен 3 қаңтарда, Жер Күнге ең жақын болғанда, ал ең төменгісі 5 шілдеде, Жер Күннен максималды қашықтықта болғанда байқалады.
Осы себепті күн радиациясының қарқындылығының ауытқуы өте аз және тек теориялық қызығушылық тудыруы мүмкін. (Ең көп қашықтықтағы энергия мөлшері 100:107 сияқты ең аз қашықтықтағы энергия мөлшеріне байланысты, яғни айырмашылық мүлдем болымсыз.)
Жер шарының бетінің сәулелену жағдайлары. Жердің сфералық пішінінің өзі Күннің сәулелік энергиясының жер бетінде өте біркелкі таралуына әкеледі. Сонымен, көктемгі және күзгі күн мен түннің теңелетін күндерінде (21 наурыз және 23 қыркүйек) тек экваторда түскі уақытта сәулелердің түсу бұрышы 90° болады (30-сурет), ал полюстерге жақындаған сайын ол болады. 90-тан 0°-қа дейін төмендейді. Осылайша,
егер экваторда қабылданған сәулелену мөлшері 1 деп қабылданса, онда 60-шы параллельде ол 0,5, ал полюсте ол 0-ге тең болады.
Глобус сонымен қатар тәуліктік және жылдық қозғалысқа ие, ал жер осі орбиталық жазықтыққа 66°,5-ке еңкейген. Бұл еңістің арқасында экваторлық жазықтық пен орбиталық жазықтықтың арасында 23°30 бұрыш пайда болады. Бұл жағдай сол ендіктер үшін күн сәулелерінің түсу бұрыштары 47° (23,5 + 23,5) шегінде өзгеретініне әкеледі. ).
Жыл мезгіліне байланысты сәулелердің түсу бұрышы ғана емес, сонымен қатар жарықтандыру ұзақтығы да өзгереді. Егер тропиктік елдерде күн мен түннің ұзақтығы жылдың барлық уақытында шамамен бірдей болса, полярлық елдерде, керісінше, ол өте ерекшеленеді. Мысалы, 70° солтүстікте. w. жазда Күн 80° солтүстікте 65 күнге батпайды. ш.- 134, ал полюсте -186. Осыған байланысты жазғы күн тоқырау күні (22 маусым) Солтүстік полюсте радиация экваторға қарағанда 36%-ға артық. Бүкіл жазғы жарты жылдыққа келетін болсақ, полюске түсетін жылу мен жарықтың жалпы мөлшері экватордағыдан небәрі 17%-ға аз. Осылайша, полярлық елдерде жазда жарықтандыру ұзақтығы сәулелердің түсу бұрышының аз болуының салдары болып табылатын радиацияның жетіспеушілігін айтарлықтай өтейді. Жылдың қысқы жартысында сурет мүлде басқаша болады: бір Солтүстік полюстегі радиация мөлшері 0-ге тең болады. Нәтижесінде бір жыл ішінде полюстегі радиацияның орташа мөлшері полюстегіден 2,4-ке аз. экватор. Айтылғандардың барлығынан Жердің радиация арқылы алатын күн энергиясының мөлшері сәулелердің түсу бұрышымен және сәулелену ұзақтығымен анықталады деген қорытынды шығады.
Әр түрлі ендіктерде атмосфера болмаған жағдайда, жер беті тәулігіне 1 калориямен көрсетілген келесі жылу мөлшерін алатын еді. см 2(92-беттегі кестені қараңыз).
Кестеде келтірілген радиацияның жер бетіне таралуы әдетте аталады күн климаты.Бізде радиацияның мұндай таралуы атмосфераның жоғарғы шекарасында ғана бар екенін қайталаймыз.
Атмосферада күн радиациясының әлсіреуі. Осы уақытқа дейін атмосфераны есепке алмай, күн жылуының жер бетіне таралу шарттары туралы айтып келдік. Бұл жағдайда атмосфераның маңызы зор. Атмосфера арқылы өтетін күн радиациясы дисперсияны және сонымен қатар сіңіруді бастан кешіреді. Бұл екі процесс бірге күн радиациясын айтарлықтай әлсіретеді.
Атмосфера арқылы өтетін күн сәулелері ең алдымен шашырауды (диффузияны) бастан кешіреді. Шашырау ауа молекулаларынан және ауадағы қатты және сұйық денелердің бөлшектерінен сынған және шағылысқан жарық сәулелерінің түзу жолдан ауытқып кетуінен пайда болады. Кімгешынымен «таратады».
Шашырау күн радиациясын айтарлықтай әлсіретеді. Су буының және әсіресе шаң бөлшектерінің мөлшерінің ұлғаюымен дисперсия күшейіп, сәулелену әлсірейді. Ауаның шаңдылығы ең көп болатын ірі қалалар мен шөлді аймақтарда дисперсия радиацияның күшін 30-45%-ға әлсіретеді. Шашыраудың арқасында, күн сәулелері оларға тікелей түспесе де, объектілерді жарықтандыратын күндізгі жарық алынады. Шашырау да аспанның түсін анықтайды.
Енді атмосфераның Күннен сәулелену энергиясын сіңіру қабілетіне тоқталайық. Атмосфераны құрайтын негізгі газдар салыстырмалы түрде аз сәулелік энергияны сіңіреді. Қоспалар (су буы, озон, көмірқышқыл газы және шаң), керісінше, жоғары сіңіру қабілетіне ие.
Тропосферада ең маңызды қоспа су буы болып табылады. Олар әсіресе күшті инфрақызыл сәулелерді (ұзын толқынды), яғни негізінен жылулық сәулелерді сіңіреді. Ал атмосферада су буы неғұрлым көп болса, табиғи түрде соғұрлым көп және. сіңіру. Атмосферадағы су буының мөлшері үлкен өзгерістерге ұшырайды. Табиғи жағдайда ол 0,01-ден 4% (көлемі бойынша) өзгереді.
Озонның сіңіру қабілеті өте жоғары. Озонның айтарлықтай қоспасы, бұрын айтылғандай, стратосфераның төменгі қабаттарында (тропопаузаның үстінде) орналасқан. Озон ультракүлгін (қысқа толқынды) сәулелерді толығымен дерлік сіңіреді.
Көмірқышқыл газының сіңіру қабілеті де жоғары. Ол негізінен ұзын толқынды, яғни негізінен жылулық сәулелерді сіңіреді.
Ауадағы шаң да күн радиациясының біраз бөлігін сіңіреді. Күн сәулелерімен қызған кезде ол ауа температурасын айтарлықтай арттыруы мүмкін.
Жерге түсетін күн энергиясының жалпы көлемінің атмосферасы 15%-ға жуығын ғана сіңіреді.
Күн радиациясының шашырауы және атмосфераның жұтуы арқылы әлсіреуі Жердің әртүрлі ендіктері үшін өте әртүрлі. Бұл айырмашылық ең алдымен сәулелердің түсу бұрышына байланысты. Күннің зениттік орнында тігінен түсетін сәулелер атмосфераны ең қысқа жол бойымен кесіп өтеді. Түсу бұрышы азайған сайын сәулелердің жолы ұзарады және күн радиациясының әлсіреуі маңыздырақ болады. Соңғысы сызбадан (31-сурет) және оған қоса берілген кестеден анық көрінеді (кестеде Күннің зениттік жағдайындағы күн сәулесінің жолы бір деп алынған).
Сәулелердің түсу бұрышына байланысты сәулелердің саны ғана емес, сапасы да өзгереді. Күн зенитте (басынан жоғары) болған кезеңде ультракүлгін сәулелер 4% құрайды,
көрінетін – 44% және инфрақызыл – 52%. Күн көкжиекке жақын орналасқанда ультракүлгін сәулелер мүлдем болмайды, көрінетін 28% және инфрақызыл 72%.
Атмосфераның күн радиациясына әсер етуінің күрделілігі оның өткізгіштігінің жыл мезгіліне және ауа райы жағдайына байланысты әр түрлі болуымен одан әрі қиындайды. Сонымен, егер аспан барлық уақытта бұлтсыз болса, онда әр түрлі ендіктердегі күн радиациясының жыл сайынғы ағынын графикалық түрде келесідей көрсетуге болады (32-сурет) Мәскеуде мамырда бұлтсыз аспанмен, Маусым және шілде айларында жылу экваторға қарағанда күн радиациясынан көбірек түсетін еді. Сол сияқты мамырдың екінші жартысында, маусымда және шілденің бірінші жартысында солтүстік полюске экватор мен Мәскеуге қарағанда көбірек жылу түсетін еді. Бұлтсыз аспанмен осылай болатынын қайталаймыз. Бірақ іс жүзінде бұл жұмыс істемейді, өйткені бұлттылық күн радиациясын айтарлықтай әлсіретеді. Графикте көрсетілген мысалды келтірейік (33-сурет). График күн радиациясының Жер бетіне қаншалықты жетпейтінін көрсетеді: оның айтарлықтай бөлігі атмосфера мен бұлттармен кешіктіріледі.
Дегенмен, бұлттар сіңірген жылу жартылай атмосфераны жылытуға барады, ал жартылай жер бетіне жанама түрде жетеді деп айту керек.
Күн қарқындылығының тәуліктік және жылдық ауытқуларыжарық сәулеленуі. Жер бетіндегі тікелей күн радиациясының қарқындылығы Күннің көкжиектен жоғары биіктігіне және атмосфераның күйіне (оның шаңдылығына) байланысты. Егер. Егер атмосфераның мөлдірлігі күні бойы тұрақты болса, онда күн радиациясының максималды интенсивтілігі түсте, ал минимум күннің шығуы мен батуы кезінде байқалар еді. Бұл жағдайда күн радиациясының тәуліктік қарқындылығының графигі жарты тәулікке қатысты симметриялы болар еді.
Атмосферадағы шаңның, су буының және басқа да қоспалардың құрамы үнемі өзгеріп отырады. Осыған байланысты ауаның мөлдірлігі өзгереді және күн радиациясының қарқындылығы графигінің симметриясы бұзылады. Көбінесе, әсіресе жазда, күндіз, жер беті қатты қызған кезде, жоғары қарай күшті ауа ағындары пайда болады, атмосферадағы су буы мен шаңның мөлшері артады. Бұл түскі уақытта күн радиациясының айтарлықтай төмендеуіне әкеледі; Бұл жағдайда сәулеленудің максималды қарқындылығы түске дейінгі немесе түстен кейінгі сағаттарда байқалады. Күн радиациясының қарқындылығының жыл сайынғы өзгеруі жыл бойына Күннің көкжиектен жоғары биіктігінің өзгеруімен және әртүрлі маусымдардағы атмосфераның мөлдірлік күйімен де байланысты. Солтүстік жарты шардың елдерінде Күннің көкжиектен ең жоғары биіктігі маусым айында болады. Бірақ сонымен бірге атмосфераның ең үлкен шаңдылығы байқалады. Сондықтан максималды қарқындылық әдетте жаздың ортасында емес, көктем айларында, Күн көкжиектен біршама жоғары* көтерілгенде, ал қыстан кейінгі атмосфера салыстырмалы түрде таза болып қалатын кезде болады. Солтүстік жарты шардағы күн радиациясының қарқындылығының жылдық өзгеруін көрсету үшін біз Павловск қаласындағы күндізгі радиация қарқындылығының айлық орташа мәндері туралы мәліметтерді ұсынамыз.
Күн радиациясының жылу мөлшері. Күндізгі уақытта жер беті тікелей және диффузиялық күн радиациясынан немесе тек диффузды радиациядан (бұлтты ауа райында) жылуды үздіксіз алады. Жылудың тәуліктік мөлшері актинометриялық бақылаулар негізінде анықталады: жер бетіне түскен тура және диффузды сәулеленудің мөлшерін ескере отырып. Әр тәуліктегі жылу мөлшерін анықтап, жер бетінің айына немесе жылына алатын жылу мөлшері есептеледі.
Күн радиациясынан жер беті алатын жылудың тәуліктік мөлшері радиацияның қарқындылығына және оның тәулік ішінде әрекет ету ұзақтығына байланысты. Осыған байланысты ең аз жылу ағыны қыста, ал максималды жазда болады. Жер шары бойынша жалпы радиацияның географиялық таралуында оның өсуі ендіктің төмендеуімен байқалады. Бұл позиция келесі кестемен расталады.
Жер шарының әртүрлі ендіктерінде жер беті алатын жылудың жылдық мөлшерінде тікелей және диффузиялық сәулеленудің рөлі әртүрлі. Жоғары ендіктерде жылудың жылдық мөлшерінде шашыраңқы радиация басым болады. Ендік азайған сайын тікелей күн радиациясы басым болады. Мысалы, Тихая шығанағында диффузды күн радиациясы жылдық жылу мөлшерінің 70%, ал тікелей радиация тек 30% береді. Ташкентте, керісінше, тікелей күн радиациясы 70%, шашыраңқы 30% ғана қамтамасыз етеді.
Жердің шағылыстыру қабілеті. Альбедо. Жоғарыда айтылғандай, Жер беті оған тікелей және диффузиялық радиация түрінде келетін күн энергиясының бір бөлігін ғана сіңіреді. Қалған бөлігі атмосфераға шағылысады. Берілген беттің шағылысқан күн радиациясының осы бетке түсетін сәулелік энергия ағынының шамасына қатынасы альбедо деп аталады. Альбедо пайызбен көрсетіледі және берілген беттің шағылыстыру қабілетін сипаттайды.
Альбедо жер бетінің табиғатына (топырақтың қасиеті, қардың, өсімдіктердің, судың және т.б. болуы) және Күн сәулелерінің жер бетіне түсу бұрышына байланысты. Мәселен, егер сәулелер жер бетіне 45° бұрышпен түссе, онда:
Жоғарыда келтірілген мысалдардан әртүрлі объектілердің шағылыстыру қабілеті бірдей емес екені анық. Ол қардың жанында ең көп, ал судың жанында ең аз. Алайда, біз алған мысалдар Күннің көкжиектен биіктігі 45° болатын жағдайларға ғана қатысты. Бұл бұрыш азайған сайын шағылыстыру қабілеті артады. Мысалы, 90° күн биіктігінде су тек 2%, 50° - 4%, 20° - 12%, 5° - 35-70% (су бетінің күйіне байланысты) шағылыстырады. ).
Орташа алғанда, бұлтсыз аспанмен жер шарының беті күн радиациясының 8% көрсетеді. Сонымен қатар, 9% атмосферадан көрінеді. Осылайша, бұлтсыз аспанмен тұтас жер шары оған түсетін Күннің сәулелік энергиясының 17% көрсетеді. Егер аспан бұлттармен жабылған болса, онда радиацияның 78% олардан шағылысады. Бұлтсыз аспан мен бұлтпен жабылған аспан арасындағы шындықта байқалатын арақатынасқа негізделген табиғи жағдайларды алсақ, онда Жердің жалпы шағылысу қабілеті 43%-ға тең болады.
Жер үсті және атмосфералық радиация. Күн энергиясын алатын Жер қызады және өзі ғарышқа жылу сәулелену көзіне айналады. Дегенмен, жер бетінен шығарылатын сәулелер күн сәулелерінен айтарлықтай ерекшеленеді. Жер тек ұзын толқынды (λ 8-14 μ) көрінбейтін инфрақызыл (жылу) сәулелерді шығарады. Жер бетінен бөлінетін энергия деп аталады жердегі радиация.Жерден радиация пайда болады ... күн мен түн. Сәуле шығарушы дененің температурасы неғұрлым жоғары болса, сәулелену қарқындылығы соғұрлым жоғары болады. Құрлық радиациясы күн радиациясымен бірдей бірліктерде, яғни 1-ден калорияда анықталады. см 2беттерді 1 мин. Бақылаулар көрсеткендей, жердегі радиация мөлшері аз. Әдетте ол калорияның 15-18 жүз бөлігіне жетеді. Бірақ үздіксіз әрекет ете отырып, ол айтарлықтай термиялық әсер бере алады.
Ең күшті жердегі радиация бұлтсыз аспанмен және атмосфераның жақсы мөлдірлігімен алынады. Бұлттылық (әсіресе аласа бұлттар) жердегі радиацияны айтарлықтай азайтады және оны жиі нөлге дейін жеткізеді. Бұл жерде атмосфера бұлттармен бірге Жерді шамадан тыс салқындаудан қорғайтын жақсы «көрпе» деп айта аламыз. Атмосфераның бөліктері, жер бетінің аудандары сияқты, температурасына сәйкес энергия шығарады. Бұл энергия деп аталады атмосфералық радиация.Атмосфералық сәулеленудің қарқындылығы атмосфераның радиациялық бөлігінің температурасына, сондай-ақ ауадағы су буының және көмірқышқыл газының мөлшеріне байланысты. Атмосфералық радиация ұзын толқындар тобына жатады. Ол атмосферада барлық бағытта таралады; оның белгілі бір бөлігі жер бетіне жетіп, оны сіңіреді, екінші бөлігі планетааралық кеңістікке кетеді.
ТУРАЛЫ Жерге күн энергиясының келуі және тұтынылуы. Жер беті, бір жағынан, күн энергиясын тура және диффузиялық радиация түрінде алса, екінші жағынан, бұл энергияның бір бөлігін жердегі радиация түрінде жоғалтады. Күн энергиясының келуі және тұтынылуы нәтижесінде белгілі бір нәтиже алынады. Кейбір жағдайларда бұл нәтиже оң, басқаларында теріс болуы мүмкін. Екеуіне де мысал келтірейік.
8 қаңтар. Күн бұлтсыз. 1-де см 2жер беті 20 күнде алынды нәжістікелей күн радиациясы және 12 нәжісшашыраңқы сәулелену; жалпы алғанда, бұл 32 береді кал.Сонымен қатар радиацияның әсерінен 1 см?жер беті 202 жоғалтты кал.Нәтижесінде бухгалтерлік есеп тілімен айтсақ, баланста 170 шығын бар нәжіс(теріс баланс).
6 шілде. Аспан бұлтсыз дерлік. Тікелей күн радиациясынан алынған 630 нәжіс,шашыраңқы сәулеленуден 46 кал.Жалпы алғанда, жер беті 1 алды см 2 676 кал. 173 адам жердегі радиациядан айырылды кал.Баланс 503 пайданы көрсетеді нәжіс(баланс оң).
Келтірілген мысалдардан, басқа нәрселермен қатар, қоңыржай ендіктердің неге қыста суық, ал жазда жылы болатыны толық түсінікті.
Күн радиациясын техникалық және тұрмыстық мақсатта пайдалану. Күн радиациясы – энергияның сарқылмайтын табиғи көзі. Жердегі күн энергиясының мөлшерін мына мысалмен бағалауға болады: егер, мысалы, біз КСРО аумағының тек 1/10 бөлігіне түсетін күн радиациясының жылуын пайдалансақ, онда біз жұмысқа тең энергияны ала аламыз. 30 мың Днепр су электр станциясының.
Адамдар ұзақ уақыт бойы күн радиациясының бос энергиясын өз қажеттіліктері үшін пайдалануға ұмтылды. Бүгінгі күні күн радиациясын пайдаланып жұмыс істейтін және өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын және халықтың тұрмыстық қажеттіліктерін қанағаттандыратын көптеген әртүрлі күн электр станциялары құрылды. КСРО-ның оңтүстік аудандарында күн радиациясын кеңінен пайдалану негізінде күн су жылытқыштары, қазандықтар, тұзды суды тұщыту қондырғылары, күн кептіргіштері (жемістерді кептіруге арналған), асханалар, моншалар, жылыжайлар, емдік мақсаттағы құрылғылар жұмыс істейді. өнеркәсіп және коммуналдық шаруашылық. Күн радиациясы демалыс орындарында адамдардың денсаулығын емдеу және жақсарту үшін кеңінен қолданылады.
- Дереккөз-
Половинкин, А.А. Жалпы геоғылым негіздері/ А.А. Половинкин - М.: РСФСР Білім министрлігінің Мемлекеттік оқу-педагогикалық баспасы, 1958. - 482 б.
Жазбаларды көру саны: 312
Күннің сәулелену энергиясы іс жүзінде Жер беті мен оның атмосферасы үшін жылудың жалғыз көзі болып табылады. Жұлдыздар мен Айдан келетін радиация күн радиациясынан 30?10 6 есе аз. Жердің тереңдігінен жер бетіне жылу ағыны Күннен түсетін жылудан 5000 есе аз.
Күн радиациясының бір бөлігі көрінетін жарық болып табылады. Сонымен, Күн Жер үшін тек жылудың ғана емес, сонымен қатар планетамыздағы тіршілік үшін маңызды жарықтың көзі болып табылады.
Күннің сәулелену энергиясы ішінара атмосфераның өзінде жылуға айналады, бірақ негізінен жер бетінде топырақ пен судың жоғарғы қабаттарын, олардан ауаны жылытуға кетеді. Қызған жер беті мен қызған атмосфера өз кезегінде көзге көрінбейтін инфрақызыл сәуле шығарады. Радиацияны ғарыш кеңістігіне шығару арқылы жер беті мен атмосферасы салқындайды.
Тәжірибе көрсеткендей, жер бетінің және атмосфераның орташа жылдық температурасы Жердің кез келген жерінде жылдан жылға аз өзгереді. Жердегі температуралық жағдайларды ұзақ уақыт бойы қарастыратын болсақ, онда Жер жылулық тепе-теңдікте деген гипотезаны қабылдауға болады: Күннен жылудың келуі оның ғарыш кеңістігіне жоғалуы арқылы теңестіріледі. Бірақ Жер (атмосферасы бар) күн радиациясын сіңіру арқылы жылуды алатындықтан және өз радиациясы арқылы жылуды жоғалтатындықтан, жылу тепе-теңдігі туралы гипотеза бір мезгілде Жердің де радиациялық тепе-теңдікте екенін білдіреді: оған қысқа толқынды радиацияның түсуі теңестіріледі. ғарышқа ұзын толқынды сәуле шығару арқылы.
Тікелей күн радиациясы
Күн дискісінен тікелей жер бетіне түсетін радиация деп аталады тікелей күн радиациясы. Күн радиациясы Күннен барлық бағытта таралады. Бірақ Жерден Күнге дейінгі қашықтық соншалықты, тікелей радиация Жердің кез келген бетіне шексіздіктен шыққандай параллель сәулелер шоғы түрінде түседі. Тіпті бүкіл жер шары Күнге дейінгі қашықтықпен салыстырғанда соншалықты кішкентай, оған түсетін барлық күн радиациясын елеулі қатесіз параллель сәулелер шоғы деп санауға болады.
Берілген жағдайларда мүмкін болатын сәулеленудің максималды мөлшерін күн сәулелеріне перпендикуляр орналасқан аудан бірлігі қабылдайтынын түсіну оңай. Көлденең аумақ бірлігіне радиациялық энергия аз болады. Тікелей күн радиациясын есептеудің негізгі теңдеуі күн сәулелерінің түсу бұрышына, дәлірек айтқанда, Күннің биіктігіне негізделген ( h): S" = Скүнә h; Қайда S"- көлденең бетке түсетін күн радиациясы; С– параллель сәулелермен тікелей күн радиациясы.
Тікелей күн радиациясының көлденең бетке ағыны инсоляция деп аталады.
Атмосферадағы және жер бетіндегі күн радиациясының өзгеруі
Жерге түсетін тікелей күн радиациясының шамамен 30% ғарыш кеңістігіне кері шағылысады. Қалған 70% атмосфераға түседі. Атмосфера арқылы өткен күн радиациясы атмосфералық газдар мен аэрозольдер арқылы ішінара шашырап, шашыранды радиацияның ерекше түріне айналады. Жартылай тікелей күн радиациясы атмосфералық газдар мен қоспалармен жұтылады және жылуға айналады, т.б. атмосфераны жылытуға барады.
Атмосферада дисперссіз және сіңірілмей, тікелей күн радиациясы жер бетіне жетеді. Оның аз ғана бөлігі одан шағылысады, ал радиацияның көп бөлігі жер бетімен жұтылады, соның нәтижесінде жер беті қызады. Шашыраған радиацияның бір бөлігі жер бетіне де жетеді, жартылай одан шағылысып, ішінара жұтылады. Шашыраған радиацияның басқа бөлігі планетааралық кеңістікке көтеріледі.
Атмосферадағы радиацияның жұтылуы мен шашырауы нәтижесінде жер бетіне түсетін тікелей радиация атмосфераның шекарасына келгеннен ерекшеленеді. Күн радиациясының ағыны азаяды, ал оның спектрлік құрамы өзгереді, өйткені әртүрлі толқын ұзындығындағы сәулелер атмосферада әртүрлі жолмен жұтылады және шашыраңқы болады.
Ең жақсы жағдайда, яғни. Күннің ең жоғары позициясында және ауаның жеткілікті тазалығы кезінде Жер бетінде шамамен 1,05 кВт/м 2 тікелей сәуле ағынын байқауға болады. 4–5 км биіктіктегі тауларда 1,2 кВт/м2 немесе одан да көп радиациялық ағындар байқалды. Күн көкжиекке жақындаған сайын және күн сәулелері өтетін ауаның қалыңдығы ұлғайған сайын тікелей радиация ағыны барған сайын азаяды.
Тікелей күн радиациясының шамамен 23% атмосферада жұтылады. Оның үстіне бұл жұтылу селективті: әртүрлі газдар спектрдің әртүрлі бөліктерінде және әртүрлі дәрежеде сәулеленуді сіңіреді.
Азот сәулеленуді спектрдің ультракүлгін бөлігінде өте қысқа толқын ұзындығында ғана жұтады. Спектрдің бұл бөлігіндегі күн радиациясының энергиясы мүлдем елеусіз, сондықтан азотпен сіңіру күн радиациясының ағынына іс жүзінде әсер етпейді. Сәл үлкенірек, бірақ әлі де өте аз, оттегі күн радиациясын жұтады - спектрдің көрінетін бөлігінің екі тар аймағында және оның ультракүлгін бөлігінде.
Озон күн радиациясының күшті сіңіргіші болып табылады. Ол ультракүлгін және көрінетін күн радиациясын сіңіреді. Оның ауадағы мөлшері өте аз болғанымен, ол атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы ультракүлгін сәулелерді сіңіретіні соншалық, жер бетіндегі күн спектрінде 0,29 микроннан қысқа толқындар мүлде байқалмайды. Озонның күн радиациясының жалпы жұтылуы тікелей күн радиациясының 3% жетеді.
Көмірқышқыл газы (көмірқышқыл газы) спектрдің инфрақызыл аймағында радиацияны қатты сіңіреді, бірақ оның атмосферадағы мөлшері әлі де аз, сондықтан оның тікелей күн радиациясын сіңіруі әдетте төмен. Газдардың ішінен атмосферадағы радиацияның негізгі сіңіргіші тропосферада және әсіресе оның төменгі бөлігінде шоғырланған су буы болып табылады. Күн радиациясының жалпы ағынынан су буы спектрдің көрінетін және жақын инфрақызыл аймақтарында орналасқан толқын ұзындығы диапазонындағы радиацияны сіңіреді. Бұлттар мен атмосфералық қоспалар да күн радиациясын сіңіреді, яғни. атмосферада ілінген аэрозоль бөлшектері. Жалпы алғанда, су буының сіңірілуі және аэрозольді сіңіру шамамен 15% құрайды, ал 5% бұлттар сіңіреді.
Әрбір жеке жерде сіңіру уақыт өте келе ауадағы сіңіретін заттардың, негізінен су буының, бұлттардың және шаңның өзгермелі құрамына, сондай-ақ Күннің көкжиектен биіктігіне байланысты өзгереді, яғни. сәулелердің Жерге барар жолында өтетін ауа қабатының қалыңдығына.
Атмосфера арқылы өтетін тікелей күн радиациясы тек сіңіру арқылы ғана емес, сонымен қатар шашырау арқылы да әлсірейді және айтарлықтай әлсірейді. Шашырау – жарықтың затпен әрекеттесуіндегі негізгі физикалық құбылыс. Ол электромагниттік спектрдің барлық толқын ұзындығында пайда болуы мүмкін, шашырау бөлшектерінің мөлшерінің түсетін сәулеленудің толқын ұзындығына қатынасына байланысты, шашырау кезінде электромагниттік толқынның таралу жолында орналасқан бөлшек үздіксіз энергияны «шығарады». түскен толқыннан және оны барлық бағытта қайта сәулелендіреді. Осылайша, бөлшекті шашыраңқы энергияның нүктелік көзі ретінде қарастыруға болады. Шашыраушашырау алдында белгілі бір бағытта параллель сәулелер түрінде таралатын тікелей күн радиациясының бір бөлігінің барлық бағытта таралатын радиацияға айналуы деп аталады. Шашырау сұйық және қатты қоспалардың ең кішкентай бөлшектері - тамшылар, кристалдар, ұсақ аэрозольдер, т.б. сыну көрсеткіші нүктеден нүктеге өзгеретін ортада. Бірақ қоспасыз таза ауа да оптикалық біртекті емес орта болып табылады, өйткені онда молекулалардың жылулық қозғалысына байланысты конденсациялар мен сиректендірулер және тығыздық ауытқулары үнемі пайда болады. Атмосферада молекулалар мен қоспалармен кездескен кезде күн сәулелері таралудың сызықтық бағытын жоғалтып, шашыраңқы болады. Радиация шашыраңқы бөлшектердің өздері сәуле шығарушы сияқты таралады.
Шашырау заңдары бойынша, атап айтқанда, Рэйлей заңы бойынша шашыраңқы сәулеленудің спектрлік құрамы тікелей сәулеленудің спектрлік құрамынан ерекшеленеді. Рэйлей заңы сәулелердің шашырауы толқын ұзындығының 4-ші дәрежесіне кері пропорционал екенін айтады:
С ? = 32? 3 (м-1) / 3n? 4
Қайда С? – коэффициент дисперсия; м– газдағы сыну көрсеткіші; n– көлем бірлігіндегі молекулалар саны; ? – толқын ұзындығы.
Күн радиациясының жалпы ағыны энергиясының шамамен 26% атмосферада шашыраңқы радиацияға айналады. Содан кейін шашыраған радиацияның шамамен 2/3 бөлігі жер бетіне жетеді. Бірақ бұл тікелей сәулеленуден айтарлықтай ерекшеленетін радиацияның ерекше түрі болады. Біріншіден, шашыраңқы радиация жер бетіне күн дискісінен емес, бүкіл аспан қоймасынан келеді. Сондықтан оның ағынын көлденең бетке өлшеу қажет. Ол сондай-ақ Вт/м2 (немесе кВт/м2) арқылы өлшенеді.
Екіншіден, шашыраңқы сәуле тікелей сәулеленуден спектрлік құрамы бойынша ерекшеленеді, өйткені әртүрлі толқын ұзындығындағы сәулелер әртүрлі дәрежеде шашыраңқы болады. Шашыраған сәулелену спектрінде тікелей сәулелену спектрімен салыстырғанда әртүрлі толқын ұзындығының энергиясының қатынасы толқын ұзындығы қысқа сәулелердің пайдасына өзгереді. Шашыраушы бөлшектердің мөлшері неғұрлым аз болса, ұзын толқынды сәулелермен салыстырғанда қысқа толқынды сәулелер соғұрлым күштірек шашырайды.
Радиацияның шашырауымен байланысты құбылыстар
Радиацияның шашырауы аспанның көгілдір түсі, ымырт пен таңның атысы, сондай-ақ көріну сияқты құбылыстармен байланысты. Аспанның көгілдір түсі - ауаның өзінің түсі, оған күн сәулесінің шашырауына байланысты. Ауа жұқа қабатта мөлдір, су жұқа қабатта мөлдір болады. Бірақ атмосфераның қалың қалыңдығында ауаның көгілдір түсі бар, салыстырмалы түрде шағын қалыңдықтағы (бірнеше метр) судың жасыл түсі бар. Сонымен молекулалық жарықтың шашырауы қалай кері жүреді? 4, содан кейін аспан қоймасы жіберетін шашыраңқы жарық спектрінде максималды энергия көк түске ауысады. Биіктікпен, ауа тығыздығы азайған сайын, яғни. шашыраңқы бөлшектердің саны, аспанның түсі қоюланып, қою көк түске, ал стратосферада қара-күлгінге айналады. Ауадағы қоспалар мөлшері жағынан ауа молекулаларынан үлкен болған сайын, күн радиациясының спектріндегі ұзын толқынды сәулелердің үлесі артып, аспан түсі ақшыл болады. Тұман, бұлт және аэрозоль бөлшектерінің диаметрі 1-2 микроннан асса, онда барлық толқын ұзындығының сәулелері енді шашырамайды, бірақ бірдей диффузиялық шағылысады; сондықтан тұман мен шаңды қараңғылықтағы алыстағы заттар енді көк түспен емес, ақ немесе сұр түсті пердемен жабылады. Сондықтан күн сәулесі (яғни ақ) түсетін бұлттар ақ болып көрінеді.
Атмосферада күн радиациясының шашырауының үлкен практикалық маңызы бар, өйткені ол күндізгі уақытта диффузиялық жарық жасайды. Жерде атмосфера болмаған жағдайда, күн сәулесінің тікелей түсуі немесе жер беті мен ондағы заттар шағылысқан күн сәулелері түсетін жерде ғана жарық болады. Диффузиялық жарықтың арқасында күндізгі бүкіл атмосфера жарықтандыру көзі ретінде қызмет етеді: күндіз күн сәулелері тікелей түспейтін жерде, тіпті күн бұлттармен жасырылған кезде де жарық болады.
Кешке күн батқаннан кейін қараңғылық бірден келмейді. Аспан, әсіресе Күн батқан көкжиектің сол бөлігінде жарық болып қалады және жер бетіне бірте-бірте азаятын шашыраңқы радиацияны жібереді. Сол сияқты, таңертең, тіпті күн шықпай тұрып, аспан күн шығу бағытында көбірек жарқырайды және жерге шашыраңқы жарық жібереді. Бұл толық емес қараңғылық құбылысы ымырт - кеш және таң деп аталады. Оның себебі – көкжиектен төмен орналасқан Күннің атмосфераның биік қабаттарын жарықтандыруы және олардың күн сәулесінің шашырауы.
Астрономиялық ымырт деп аталатын ымырт кешке Күн көкжиектен 18 o төмен батқанша жалғасады; Бұл кезде оның қараңғылығы сонша, ең әлсіз жұлдыздар көрінеді. Астрономиялық таңғы ымырт күннің көкжиектен төмен орналасуына ие болған кезде басталады. Кешкі астрономиялық ымырттың бірінші бөлігі немесе таңғы ымырттың соңғы бөлігі, күннің көкжиектен кемінде 8° төмен болуы азаматтық ымырт деп аталады. Астрономиялық ымырттың ұзақтығы ендік пен жыл уақытына байланысты өзгереді. Орта ендіктерде 1,5-тен 2 сағатқа дейін, тропикте азырақ, экваторда бір сағаттан сәл ұзағырақ.
Жазда биік ендіктерде күн көкжиектен мүлдем төмен түспеуі немесе өте таяз батып кетуі мүмкін. Егер күн көкжиектен 18 градустан төмен түссе, онда толық қараңғылық мүлдем болмайды және кешкі ымырт таңғы ымыртпен біріктіріледі. Бұл құбылыс ақ түндер деп аталады.
Ымырт Күнге қарай аспан түсінің әдемі, кейде өте әсерлі өзгерістерімен бірге жүреді. Бұл өзгерістер күн батқанға дейін басталып, күн шыққаннан кейін жалғасады. Олар жеткілікті табиғи сипатқа ие және таң атты деп аталады. Таңның тән түстері күлгін және сары. Бірақ таңның түс реңктерінің қарқындылығы мен алуан түрлілігі ауадағы аэрозольдық қоспалардың құрамына байланысты кеңінен өзгереді. Ымырт кезінде бұлттардың жарықтандыру реңктері де әртүрлі.
Аспанның күнге қарама-қарсы бөлігінде түс реңктерінің өзгеруімен, күлгін және күлгін-күлгіннің басымдығымен қарсы таң байқалады. Күн батқаннан кейін аспанның осы бөлігінде Жердің көлеңкесі пайда болады: биіктігі мен бүйіріне қарай өсіп келе жатқан сұр-көк сегмент. Таңның ату құбылыстары атмосфералық аэрозольдердің ең кішкентай бөлшектерімен жарықтың шашырауымен және үлкенірек бөлшектермен жарықтың дифракциясымен түсіндіріледі.
Алыстағы заттар жақын объектілерге қарағанда азырақ көрінеді, бұл олардың көрінетін көлемінің азаюынан ғана емес. Бақылаушыдан белгілі бір қашықтықта орналасқан өте үлкен объектілердің өзі көрінетін атмосфераның бұлыңғырлығынан нашар көрінеді. Бұл тұман атмосферадағы жарықтың шашырауынан туындайды. Ауадағы аэрозольдық қоспалар көбейген сайын көбейетіні анық.
Көптеген практикалық мақсаттар үшін ауа пердесінің артындағы объектілердің контурлары қандай қашықтықта ажыратылмайтынын білу өте маңызды. Атмосферада объектілердің контурлары ажыратылмайтын қашықтық көріну диапазоны немесе жай көріну деп аталады. Көріну диапазоны көбінесе белгілі, алдын ала таңдалған объектілерді (аспанға қарсы қараңғы) пайдаланып, қашықтықты белгілі көзбен анықтайды. Сондай-ақ көрінуді анықтауға арналған бірқатар фотометриялық аспаптар бар.
Өте таза ауада, мысалы, арктикалық шығу тегі, көріну диапазоны жүздеген километрге жетуі мүмкін, өйткені мұндай ауадағы объектілерден жарықтың әлсіреуі негізінен ауа молекулаларының шашырауына байланысты болады. Құрамында шаң немесе конденсация өнімдері көп болатын ауада көріну диапазоны бірнеше километрге немесе тіпті метрге дейін қысқартылуы мүмкін. Осылайша, жеңіл тұманда көріну диапазоны 500–1000 м, ал қалың тұманда немесе күшті құмда ол ондаған, тіпті бірнеше метрге дейін төмендеуі мүмкін.
Жалпы радиация, күн радиациясының шағылыуы, жұтылған радиация, PAR, Жер альбедосы
Жер бетіне түсетін барлық күн радиациясы – тура және диффузиялық – толық радиация деп аталады. Осылайша, жалпы радиация
Q = С*күнә h + D,
Қайда С- тікелей сәулелену арқылы энергиямен жарықтандыру;
D– шашыраңқы сәулелену арқылы энергияның жарықтануы;
h– Күннің биіктігі.
Бұлтсыз аспан астында жалпы радиация максимум түске жақын тәуліктік және жазда максимуммен жылдық вариацияға ие болады. Күн дискісін жаппайтын ішінара бұлттылық бұлтсыз аспанмен салыстырғанда жалпы радиацияны арттырады; толық бұлттылық, керісінше, оны азайтады. Орташа алғанда бұлттылық жалпы радиацияны азайтады. Сондықтан жазда жалпы радиацияның түстен кейін түсуі түстен кейінгіге қарағанда орта есеппен көп болады. Сол себепті бірінші жартыжылдықта екінші жартыжылдықпен салыстырғанда жоғары.
С.П. Хромов пен А.М. Петросянц бұлтсыз аспанмен Мәскеу маңындағы жаз айларында жалпы радиацияның күндізгі мәндерін береді: орта есеппен 0,78 кВт/м2, күнмен және бұлттармен - 0,80, үздіксіз бұлттармен - 0,26 кВт/м2.
Жер бетіне түскен жалпы радиация негізінен топырақтың жоғарғы жіңішке қабатында немесе судың қалың қабатында жұтылып, жылуға айналады, жартылай шағылады. Күн радиациясының жер бетіне шағылу мөлшері осы беттің табиғатына байланысты. Шағылған сәулелену мөлшерінің берілген бетке түскен сәулеленудің жалпы мөлшеріне қатынасы беттік альбедо деп аталады. Бұл қатынас пайызбен көрсетіледі.
Сонымен, жалпы сәулеленудің жалпы ағынынан ( Скүнә h + D) бір бөлігі жер бетінен шағылысады ( Скүнә h + D) Және қайда А– беткі альбедо. Жалпы радиацияның қалған бөлігі ( Скүнә h + D) (1 – А) жер бетімен сіңіп, топырақ пен судың жоғарғы қабаттарын қыздыруға кетеді. Бұл бөлік сіңірілген сәулелену деп аталады.
Топырақ бетінің альбедосы 10–30% шегінде ауытқиды; ылғалды қара топырақта ол 5%-ға дейін төмендейді, ал құрғақ жеңіл құмда 40%-ға дейін артуы мүмкін. Топырақтың ылғалдылығы жоғарылаған сайын альбедо азаяды. Өсімдік жамылғысының альбедосы – ормандар, шалғындар, егістіктер – 10–25% құрайды. Жаңа түскен қардың бетінің альбедосы 80–90%, көптен бері жауған қардың беті шамамен 50% және одан төмен. Тікелей радиацияға арналған тегіс су бетінің альбедосы бірнеше пайыздан (Күн жоғары болса) 70% (төмен болса); толқуға да байланысты. Шашыраңқы радиация үшін су беттерінің альбедосы 5–10% құрайды. Дүниежүзілік мұхиттың беткі альбедосы орта есеппен 5–20% құрайды. Бұлттардың үстіңгі бетінің альбедосы бұлт жамылғысының түрі мен қалыңдығына байланысты бірнеше пайыздан 70–80 пайызға дейін — орташа есеппен 50–60 пайызды құрайды (С.П. Хромов, М.А. Петросянц, 2004).
Берілген сандар күн радиациясының тек көрінетін ғана емес, сонымен бірге оның бүкіл спектрінде шағылысуын көрсетеді. Фотометриялық құралдар альбедоны тек көрінетін сәулелену үшін ғана өлшейді, бұл, әрине, бүкіл сәуле ағыны үшін альбедодан аздап ерекшеленуі мүмкін.
Жер беті мен бұлттардың үстіңгі қабатынан шағылысқан радиацияның басым бөлігі атмосферадан тыс ғарыш кеңістігіне шығады. Шашыраған радиацияның бір бөлігі (шамамен үштен бір бөлігі) ғарыш кеңістігіне шығады.
Шағылған және шашыраңқы күн радиациясының атмосфераға түсетін күн радиациясының жалпы мөлшеріне қатынасы Жердің планетарлық альбедосы деп аталады немесе жай ғана Жер альбедосы.
Жалпы алғанда, Жердің планетарлық альбедосы 31% құрайды. Жер планеталық альбедосының негізгі бөлігі күн радиациясының бұлттармен шағылысуы болып табылады.
Тікелей және шағылысқан сәулеленудің бір бөлігі өсімдік фотосинтезі процесіне қатысады, сондықтан оны атайды. фотосинтетикалық белсенді сәулелену (PAR). PAR –қысқа толқынды сәулеленудің бөлігі (380-ден 710 нм-ге дейін), фотосинтезге және өсімдіктердің өндірістік процесіне қатысты ең белсенді, тікелей және шашыранды сәулелермен ұсынылған.
Өсімдіктер тікелей күн радиациясын тұтынуға қабілетті және 380-ден 710 нм-ге дейінгі толқын ұзындығы диапазонында аспан және жер бетіндегі объектілерден шағылысады. Фотосинтетикалық белсенді сәулелену ағыны күн ағынының шамамен жартысын құрайды, яғни. жалпы радиацияның жартысы, іс жүзінде ауа райы жағдайлары мен орналасуына қарамастан. Дегенмен, егер 0,5 мәні еуропалық жағдайларға тән болса, Израиль жағдайлары үшін ол сәл жоғары (шамамен 0,52). Дегенмен, өсімдіктер PAR-ды өмір бойы және әртүрлі жағдайларда бірдей пайдаланады деп айтуға болмайды. PAR пайдалану тиімділігі әртүрлі, сондықтан PAR пайдалану тиімділігін және «Фитоценоз тиімділігін» көрсететін «PAR пайдалану коэффициенті» көрсеткіштері ұсынылды. Фитоценоздардың тиімділігі өсімдік жамылғысының фотосинтездік белсенділігін сипаттайды. Бұл параметр орман фитоценоздарын бағалау үшін орманшылар арасында ең кең таралған пайдалануды тапты.
Өсімдіктердің өздері өсімдік жамылғысында PAR құра алатынын атап өту керек. Бұған жапырақтардың күн сәулелеріне қарай орналасуы, жапырақтардың айналуы, фитоценоздардың әртүрлі деңгейлерінде әртүрлі мөлшердегі және көлбеу бұрыштардағы жапырақтардың таралуы, т.б. өсімдіктер архитектурасы деп аталатын арқылы. Өсімдік жамылғысында күн сәулелері көп рет сындырып, жапырақ бетінен шағылады, сол арқылы өзінің ішкі сәулелену режимін қалыптастырады.
Өсімдік жамылғысы ішінде шашыраңқы радиацияның өсімдік жамылғысының бетіне түсетін тікелей және диффузды радиация сияқты фотосинтетикалық маңызы бар.
Жер бетінен радиация
Топырақ пен судың, қар жамылғысының және өсімдіктердің жоғарғы қабаттарының өзі ұзын толқынды сәулелер шығарады; Бұл жердегі радиацияны көбінесе жер бетінің ішкі сәулеленуі деп атайды.
Өздігінен сәулеленуді жер бетінің абсолютті температурасын білу арқылы есептеуге болады. Стефан-Больцман заңы бойынша, Жердің абсолютті қара дене емес екенін ескере отырып, сондықтан коэффициент енгізу? (әдетте 0,95-ке тең), жердің радиациясы Еформуласымен анықталады
Е s = ?? Т 4 ,
Қайда? – Стефан-Больцман тұрақтысы, Т– температура, К.
288 К кезінде, Е s = 3,73 10 2 Вт/м2. Жер бетінен радиацияның мұндай көп бөлінуі оның тез суытуына әкеліп соқтырар еді, егер бұған кері процесс – күн және атмосфералық радиацияны жер бетінің жұтуы кедергі болмаса. Жер бетінің абсолютті температуралары 190-нан 350 К-ге дейін. Мұндай температураларда шығарылатын сәулеленудің толқын ұзындығы іс жүзінде 4–120 мкм диапазонында болады, ал оның максималды энергиясы 10–15 мкм-де болады. Демек, бұл сәулеленудің бәрі инфрақызыл, көзбен қабылданбайды.
Қарсы сәулелену немесе қарсы сәулелену
Атмосфера күн радиациясын (салыстырмалы түрде аз болса да, Жерге келетін жалпы мөлшердің шамамен 15%) және жер бетінен өз радиациясын жұтып, қызады. Сонымен қатар, ол жылуды жылу өткізгіштік арқылы, сондай-ақ жер бетінен буланған су буының конденсациясы арқылы алады. Жылытылған атмосфера өздігінен сәулеленеді. Жер беті сияқты, шамамен бірдей толқын ұзындығы диапазонында көрінбейтін инфрақызыл сәуле шығарады.
Атмосфералық радиацияның көп бөлігі (70%) жер бетіне жетеді, қалған бөлігі ғарыш кеңістігіне кетеді. Жер бетіне түсетін атмосфералық радиация қарсы радиация деп аталады Е a, өйткені ол жердің өз радиациясына бағытталған. Жер беті келе жатқан радиацияны толығымен дерлік (95–99%) жұтады. Осылайша, қарсы радиация жұтылатын күн радиациясынан басқа жер беті үшін маңызды жылу көзі болып табылады. Қарсы радиация бұлт жамылғысы ұлғайған сайын артады, себебі бұлттардың өзі қатты сәулеленеді.
Атмосферадағы жердегі радиацияны жұтып, қарсы радиация жіберетін негізгі зат – су буы. Ол инфрақызыл сәулеленуді спектрдің кең диапазонында - 8,5 және 12 микрон арасындағы интервалды қоспағанда, 4,5-тен 80 микронға дейін сіңіреді.
Көміртек тотығы (көмірқышқыл газы) инфрақызыл сәулеленуді қатты сіңіреді, бірақ спектрдің тар аймағында ғана; озон әлсіз, сонымен қатар спектрдің тар аймағында. Рас, көмірқышқыл газы мен озонның сіңірілуі жердегі сәулелену спектріндегі энергиясы максимумға (7–15 мкм) жақын толқындарда жүреді.
Қарсы радиация әрқашан жердегіге қарағанда біршама аз. Сондықтан жер беті өзінің және қарсы сәулеленудің оң айырмашылығына байланысты жылуды жоғалтады. Жер бетінің меншікті радиациясы мен атмосфераның қарсы радиациясының айырмашылығын тиімді радиация деп атайды. Е e:
Е e = Ес – Еа.
Тиімді радиация – түнде жер бетінен сәулелену энергиясының, демек жылудың таза жоғалуы. Меншікті сәулеленуді жер бетінің температурасын біле отырып, Стефан-Больцман заңы бойынша анықтауға болады, ал қарсы сәулеленуді жоғарыдағы формула бойынша есептеуге болады.
Ашық түндерде тиімді радиация қоңыржай ендіктердегі жазық станцияларда шамамен 0,07–0,10 кВт/м2, ал биік таулы станцияларда (қарсы радиация азырақ) 0,14 кВт/м2 дейін. Қарсы сәулеленуді арттыратын бұлттылықтың жоғарылауымен тиімді сәулелену азаяды. Бұлтты ауа райында ол ашық ауа райына қарағанда әлдеқайда аз; демек, жер бетінің түнгі салқындауы аз болады.
Тиімді радиация, әрине, күндіз де бар. Бірақ күндіз ол сіңірілген күн радиациясымен жабылады немесе ішінара өтеледі. Сондықтан жер беті күндіз түнге қарағанда жылырақ, бірақ күндізгі тиімді радиация да көп.
Орта ендіктердегі жер беті тиімді сәулелену арқылы жұтылған радиациядан алатын жылу мөлшерінің жартысына жуығын жоғалтады.
Жердің радиациясын сіңіріп, жер бетіне қарсы радиацияны жібере отырып, атмосфера түнде соңғысының салқындатылуын азайтады. Күндізгі уақытта күн радиациясы арқылы жер бетінің қызуын болдырмайды. Атмосфераның жер бетінің жылулық режиміне бұл әсері жылыжайдағы шынының әсерімен сыртқы ұқсастығына байланысты жылыжай немесе жылыжай эффектісі деп аталады.
Жер бетінің радиациялық балансы
Жұтылған радиация мен тиімді сәулеленудің айырмашылығы жер бетінің радиациялық балансы деп аталады:
IN=(Скүнә h + D)(1 – А) – Е e.
Түнде жалпы радиация болмаған кезде теріс радиациялық баланс тиімді сәулеленуге тең болады.
Радиациялық баланс 10–15° биіктікте күн шыққаннан кейін түнгі теріс мәндерден күндізгі оң мәндерге ауысады. Ол көкжиектен бірдей биіктікте күн батқанға дейін оң мәндерден теріс мәндерге ауысады. Қар жамылғысы болған кезде радиациялық баланс оң мәндерге шамамен 20-25o күн биіктігінде ауысады, өйткені қардың үлкен альбедосы кезінде оның жалпы радиацияны сіңіруі төмен. Күндізгі уақытта радиациялық тепе-теңдік күн биіктігінің жоғарылауымен жоғарылайды, ал азайған сайын азаяды.
Мәскеуде жазда ашық аспан астында радиациялық баланстың орташа күндізгі мәндерін С.П. Хромов пен М.А. Петросянцтар (2004), шамамен 0,51 кВт/м2, қыста небәрі 0,03 кВт/м2, орташа бұлтты жағдайда жазда шамамен 0,3 кВт/м2, ал қыста нөлге жақын.
1. Жойылған додо құсы қай аралдарда мекендеген?
Маврикий
Комор аралдары
Сейшель аралдары
Мальдив аралдары
2. Дүниежүзілік мұхит бетінің ең жоғары температурасы қай аралдың маңында байқалады?
Сокотра
Жаңа Британия
Канар аралдары
3. Төмендегі тілдердің қайсысы қалған үш тілге қатысы жоқ?
дат
норвег
фин
швед
4. Жер беті күн сәулесінің қанша бөлігін сіңіреді?
5. Төмендегі өнімдердің қайсысы Гананың коммерциялық экспорттық тауарына жатпайды?
Какао бұршақтары
Ағаш
6. Төмендегі француз қалаларының қайсысы шілде-тамыз айларында жауын-шашын аз болады?
Марсель
7. Пангея материгі қашан ыдырады?
10 миллион жыл бұрын
50 миллион жыл бұрын
250 миллион жыл бұрын
500 миллион жыл бұрын
8. Майон жанартауы қай аралда орналасқан?
Минданао
Калимантан
9. Осы тұжырымдардың қайсысы Софияның орналасуын дәл сипаттайды?
Дунай бассейнінде
Балқан тауларында
Родоп тауларында
Қара теңіздің жағасында
10. ОПЕК-тің штаб-пәтері қай қалада орналасқан?
Брюссель
Страсбург
11. Румынияның қай тарихи аймағындағы халықтың басым бөлігін венгрлер құрайды?
Уоллахия
Молдова
Добружа
Трансильвания
12. Байкал көлінің ағысы қай теңіз бассейніне жатады?
Лаптев
Шығыс Сібір
Берингово
Карское
13. Неліктен бұрынғы Ренессанс аралының көлемі 1950 жылдан бері екі есе дерлік өсті?
Өзен шөгіндісі
Мұздықтар алаңының ұлғаюы
Су деңгейінің төмендеуі
Жасанды бөгеттер
14. Аргентинаның халқы аз, ыстық, құрғақ, жазда қатты су тасқынына бейім аймағы қалай аталады?
Гран Чако
Риоға кіру
Патагония
15. Дравидиан тілдерінде сөйлейтін халықтар Үндістанның қай бөлігінде тұрады?
Солтүстік батыс
Солтүстік-шығыс
16. Қай қаладағы әуежайдың атауы жақында өзгертілді? Чан Кайши
Гонконг
17. Канаданың қай провинциясы жақында мұнайлы құмдарды игеруді бастады?
Онтарио
Альберта
Британдық Колумбия
18. Төмендегі арналардың қайсысында шлюз жоқ?
Киль
панамалық
Сент-Лоуренс Ривервей
Суэц
19. Нахуатль тілінде Мексикада зәулім қалалар мен ғибадатханалар салған халықтың ұрпақтары сөйлейді. Бұл қандай адамдар?
Olmec
20. Төмендегі қалалардың қайсысы Баск елінде орналасқан?
Гвадалахара
Барселона
Бильбао
21. Қытайдың қай провинциясында халық көп?
Шаньдун
Сычуань
22. 2005 жылдан кейін БҰҰ-ға қандай елдер кірді?
Черногория
Черногория және Шығыс Тимор
Черногория, Шығыс Тимор және Эритрея
23. Ұлыбританияның қай бөлігінде халық ең аз қоныстанған?
Шотландия
Солтүстік Ирландия
24. Висла жағасында орналасқан қай қаланың тарихи орталығы ЮНЕСКО-ның Бүкіләлемдік мұралар тізіміне енгізілген?
Катовице
Познань
25. Авраам Ортелий географияның қай саласында ерекшеленді?
Океанология
Метеорология
Геология
Картография
26. Мартин Бохеймнің ең үлкен жетістігі қандай?
Әлемдегі алғашқы басып шығарылған карта
Әлемдегі бірінші глобус
Конформды проекция
Ежелгі білім энциклопедиясын құрастыру
27. Ішкі босқындардың ең көп саны қай елде?
Хорватия
Босния және Герцеговина
Әзірбайжан
28. Бір күн шамамен 1 жылға байланысты, өйткені бойлықтың 1 градусы:
360 минут
60 минут
60 градус
Экватор ұзындығы
29. Координаталары 12° с.с. нүктеден шығу үшін қай бағытта қозғалу керек. 176° В координаталары 30° с.б. нүктеге дейін. 174° E?
Солтүстік-шығысқа қарай
Оңтүстік-батысқа қарай
Солтүстік-батысқа қарай
Оңтүстік-шығысқа қарай
30. Төмендегілердің қайсысына ең жас жер қыртысы тән?
Шығыс Африка рифті
Шығыс Тынық мұхитының көтерілуі
Канадалық қалқан
Амазонка бассейні
31. Сан-Андреас жыртылу аймағында қандай тектоникалық плиталардың қозғалыстары байқалады?
Пластинаның соқтығысуы
Пластиналарды сырғыту
Әртүрлі пластиналарды көтеру және түсіру
Бір ось бойынша әртүрлі бағыттағы пластиналардың көлденең жылжуы
32. Төмендегі елдердің қайсысында халық санының миграциялық құлдырауы байқалады?
Ирландия
33. Дүние жүзі халқының қанша бөлігі қалаларда тұрады?
34. Төмендегі елдердің қайсысы туристердің келу саны бойынша көшбасшы болып табылады?
Франция
Вьетнам
35. Қай елдер Дүниежүзілік мұхитқа шыға алмайды және Дүниежүзілік мұхитқа шыға алмайтын мемлекеттермен ғана шектеседі?
Өзбекстан
Өзбекстан және Лихтенштейн
Өзбекстан, Лихтенштейн және Венгрия
Өзбекстан, Лихтенштейн, Венгрия және Орталық Африка Республикасы
36. Төмендегі тау жыныстарының қайсысы метаморфты?
Әктас
Базальт
37. Оңтүстік магниттік полюс қай ендікте орналасқан?
38. Төмендегі аралдардың қайсысы маржан тектес болып табылады?
Хоккайдо
Киритимати
Сейшель аралдары
39. Осы тұжырымдардың қайсысы Коста-Рикаға қатысты дұрыс емес?
Тұрақты армияның болмауы
Сауаттылық деңгейі жоғары
Жергілікті халықтың жоғары үлесі
Ақ популяцияның жоғары үлесі
40. Неліктен Герхард Меркатордың цилиндрлік проекциясын топографиялық есептеулер үшін қолдануға болмайды?
Экватордағы объектілердің аудандары бұрмаланған
Жоғары ендіктердегі объектілердің аймақтары бұрмаланған
Бұрыштар бұрмаланған
Дәрежелік тор бұрмаланған
41. 22° солтүстік ендік бойымен өтетін шекараға қатысты аумақтық дауға қай мемлекеттер айналысады?
Үндістан және Пәкістан
АҚШ және Канада
Египет және Судан
Намибия және Ангола
42. Жақында қай елдер Бакаси түбегінің мұнайға бай ауданына қатысты дауды аяқтады?
Нигерия және Камерун
Конго және Ангола
Габон және Камерун
Гвинея және Сьерра-Леоне
43. Көрсетілген карта масштабтарының қайсысы жер бедерін неғұрлым егжей-тегжейлі көрсетеді?
44. Сингапур халқының тығыздығы қандай?
3543 адам/км 2
6573 адам/км 2
7350 адам/км 2
9433 адам/км 2
45. Жер шарындағы халқы ең көп төрт елдің үлесі қандай?
46. Дарвиннен Элис-Спрингске бара жатқанда қандай климаттық белдеулерден өтесіз?
Қоңыржай теңіз, субэкваторлық ылғалды, субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ
Субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ, тропиктік шөл
Субэкваторлық ылғалды, субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ
Субэкваторлық ылғалды, субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ, тропиктік шөл
47. Тайфундардың әсерін қандай жағдай жоя алады?
Экватордағы орналасуы
15° солтүстік ендікте орналасқан
Теңіздің үстінде болу
Тропикте болу
48. Замбези өзеніндегі судың ең жоғары деңгейі қашан?
49. Амазонканың Рио-Негро саласының суының қара-қызыл түсті болуының себебі неде?
Өзендегі өнеркәсіптік судың ластануы
Өсімдік қоқысында бар таниндер
Анд тауындағы тастар
Экваторлық топырақтардың су эрозиясы
50. Координаталары 18° S болатын нүкте. 176° В аралдарында орналасқан:
Каролин
Қоғамдар
Гавайи
Төмендегі елдер тізімінен туу көрсеткіші ең жоғары 5 елді таңдап, осы елдерді кему ретімен орналастырыңыз:
Израиль
Гватемала
Испания
Төмендегі елдер тізімінен ең ұзын жағалау сызығы бар 5 елді таңдап, оларды мәндерінің кему ретімен орналастырыңыз:
Малайзия
Австралия
Украина
Индонезия
Венесуэла
Бразилия
Бангладеш
Коста-Рика
Контурлық картада Оңтүстік Америкадағы халқы ең көп 5 елді белгілеңіз.
Контурлық картада босқындар саны ең көп Африканың 5 елін белгілеңіз.
ЖАУАПТАР
1 - Маврикий
2 - Сокотра
3 - фин
4 - шамамен 50%
6 - Марсель
7 – Ықтимал жауапқа ең жақын жауап – «250 миллион жыл бұрын».
9 - Сынақ тұжырымын дұрыс деп санауға болмайды. «Дунай бассейнінде» опциясы толығымен дұрыс, бірақ дәл емес: позицияның мұндай анықтамасы Софияға назар аудармайды. «Балқан тауларында» опциясы орналасқан жерді дәлірек көрсетеді, бірақ «Балқан таулары» ұғымының өзі бұлыңғыр.
11 - Трансильвания
12 - Карское
13 - Су деңгейінің төмендеуі
14 - Патагония
16 - Тайбэй
17 - Альберта
18 - Суэц
19 - Ацтектер
20 - Бильбао
21 - Сычуань
22 - Черногория
23 - Шотландия
24 - Краков
25 - Картография
26 - Глобус
27 – Босния және Герцеговина
28 - Экватор ұзындығы
29 - солтүстік-батысқа қарай
30 - Шығыс Тынық мұхитының көтерілуі
31 - Көлденең ығысу...
32 – Нақты деректер болмаса да, бұл Иранға қатысты болса керек.
33 - 49% (бірақ 2007 жылғы есептеулер қала тұрғындарының саны қазірдің өзінде 50% -дан астам екенін көрсетеді).
34 - Франция
35 – Өзбекстан және Лихтенштейн
36 - мәрмәр
38 - Киритимати
39 - Тұрақты армияның болмауы. Дегенмен, басқа белгілерді жоққа шығаруға болмайды, өйткені «Биік» сөзінің мағынасы анықталмаған. Тест дұрыс емес.
40 - жоғары ендіктердегі объектілердің аумақтары бұрмаланған. Бірақ 4-ші нұсқа мағынасыз емес. Тест дұрыс емес.
41 - Египет және Судан
42 - Нигерия және Камерун
44 - 7350. Бірақ мұндай сұрақтар қоюға болмайды.
45 - шамамен 43%
46 - 2 жауап
47 - Экваторда
49 - таниндер
Нигер, Египет, Йемен, Оңтүстік Африка, Лаос, Малайзия, Австралия, Швеция, Индонезия, Бразилия. Алайда тапсырма дұрыс емес. Жағалау сызығының ұзындығы, негізінен, өлшеуге келмейтін мөлшер. См.: Қ.С. Лазаревич.Жағалау сызығының ұзындығы//География, No/2004.
Сұрақтардың мәтіні есте қалады және бастапқыдан сәл өзгеше болуы мүмкін: АҚШ Ұлттық географиялық қоғамы жарысқа қатысушыларға да, топ жетекшілеріне де тапсырма бермейді.
Трансильваниядағы венгрлер көпшілікті құрайды деген пікір даулы. Румыниялықтардың бұл мәселеге көзқарасы басқаша.
