Radiația solară, terestră și atmosferică. Climatologie și meteorologi Potențial de energie solară

Pentru a determina factorii principali și minori care influențează eficiența stocării energiei solare de către un iaz de sare solară, modulul de bază al unui număr de sisteme și instalații energetice din surse regenerabile de energie (SRE), să ne întoarcem la Figura 1 - care arată paralel și mișcarea secvențială a căldurii Soarelui către saramura fierbinte a unui iaz de sare solară. Precum și schimbările continue ale valorilor diferitelor tipuri de radiații solare și valoarea lor totală de-a lungul acestei căi.

Figura 1 – Histograma modificărilor intensității radiației solare (energie) pe drumul către saramura fierbinte a unui iaz de sare solară.

Pentru a evalua eficacitatea utilizării active a diferitelor tipuri de radiații solare, vom determina care dintre factorii naturali, artificiali și operaționali au un impact pozitiv și care impact negativ asupra concentrației (creșterii aportului) radiației solare în iaz. și acumularea acesteia prin saramură fierbinte.

Pământul și atmosfera primesc 1,3∙1024 cal de căldură de la Soare pe an. Se măsoară prin intensitate, adică cantitatea de energie radiantă (în calorii) care vine de la Soare pe unitatea de timp pe suprafață perpendiculară pe razele soarelui.

Energia radiantă a Soarelui ajunge pe Pământ sub formă de radiație directă și difuză, adică. total Este absorbit de suprafața pământului și nu este complet transformat în căldură; o parte din ea se pierde sub formă de radiație reflectată.

Radiațiile directe și împrăștiate (totale), reflectate și absorbite aparțin părții de unde scurte a spectrului. Odată cu radiația cu undă scurtă, radiația cu undă lungă din atmosferă (radiația inversă) ajunge la suprafața pământului, la rândul său, suprafața pământului emite radiații cu undă lungă (radiația proprie).

Radiația solară directă se referă la principalul factor natural în furnizarea de energie la suprafața apei a unui iaz de sare solară. Radiația solară care ajunge la suprafața activă sub forma unui fascicul de raze paralele care emană direct de pe discul Soarelui se numește radiație solară directă. Radiația solară directă aparține părții de unde scurte a spectrului (cu lungimi de undă de la 0,17 la 4 microni; de fapt, razele cu o lungime de undă de 0,29 microni ajung la suprafața pământului)

Spectrul solar poate fi împărțit în trei regiuni principale:

Radiația ultravioletă (- radiații vizibile (0,4 µm - radiații infraroșii (> 0,7 µm) - 46% intensitate. Regiunea infraroșie apropiată (0,7 µm) La lungimi de undă mai mari de 2,5 µm, radiația extraterestră slabă este absorbită intens de CO2 și apă, deci doar un o mică parte din această gamă de energie solară ajunge la suprafața Pământului.

Aproape nicio radiație solară în infraroșu îndepărtat (>12 µm) nu ajunge pe Pământ.

Din punctul de vedere al aplicării energiei solare pe Pământ, ar trebui luată în considerare doar radiația în intervalul de lungimi de undă 0,29 - 2,5 µm Cea mai mare parte a energiei solare în afara atmosferei are loc în intervalul de lungimi de undă 0,2 - 4 µm, iar pe Pământul. suprafață - în intervalul 0,29 – 2,5 µm.

Să urmărim cum, în general, sunt redistribuite fluxurile de energie pe care Soarele le dă Pământului. Să luăm 100 de unități convenționale de energie solară (1,36 kW/m2) care cad pe Pământ și să urmăm căile lor în atmosferă. Un procent (13,6 W/m2), ultravioletul scurt al spectrului solar, este absorbit de moleculele din exosferă și termosferă, încălzindu-le. Alte trei procente (40,8 W/m2) din radiația aproape ultravioletă sunt absorbite de ozonul stratosferic. Coada infraroșu a spectrului solar (4% sau 54,4 W/m2) rămâne în straturile superioare ale troposferei, conținând vapori de apă (practic nu există vapori de apă deasupra).

Restul de 92 de părți de energie solară (1,25 kW/m2) se încadrează în „fereastra de transparență” a atmosferei de 0,29 microni Puterea luminii împrăștiată în atmosferă (48 de părți sau 652,8 W/m2 în total) este parțial absorbită de aceasta (. 10 cote sau 136 W/m2), iar restul este distribuit între suprafața Pământului și spațiu. Mai mult se duce în spațiul cosmic decât ajunge la suprafață, 30 de părți (408 W/m2) în sus, 8 părți (108,8 W/m2) în jos.

Aceasta a descris imaginea generală, medie, a redistribuirii energiei solare în atmosfera Pământului. Cu toate acestea, nu permite rezolvarea unor probleme speciale de utilizare a energiei solare pentru a satisface nevoile unei persoane într-o anumită zonă a reședinței și a muncii sale și iată de ce.

Atmosfera Pământului reflectă mai bine razele solare oblice, astfel încât insolația orară la ecuator și la latitudini medii este mult mai mare decât la latitudini înalte.

Valorile altitudinii solare (altitudini deasupra orizontului) de 90, 30, 20 și 12 ⁰ (masa aerului (optică) (m) a atmosferei corespunde cu 1, 2, 3 și 5) cu o atmosferă fără nori corespunde la o intensitate de aproximativ 900, 750, 600 și 400 W/m2 (la 42 ⁰ - m = 1,5 și la 15 ⁰ - m = 4). De fapt, energia totală a radiației incidente depășește valorile indicate, întrucât include nu numai componenta directă, ci și componenta împrăștiată a intensității radiației pe suprafața orizontală în aceste condiții, împrăștiată la masele de aer 1, 2, 3. și 5, respectiv egal cu 110, 90, 70 și 50 W/m2 (cu un coeficient de 0,3 - 0,7 pentru planul vertical, deoarece doar jumătate din cer este vizibilă). În plus, în zonele cerului apropiate de Soare, există un „halou circumsolar” pe o rază de ≈ 5⁰.

Cantitatea zilnică de radiație solară este maximă nu la ecuator, ci aproape de 40⁰. Acest fapt este și o consecință a înclinării axei pământului față de planul orbitei sale. În timpul solstițiului de vară, Soarele de la tropice este deasupra capului aproape toată ziua, iar durata luminii zilei este de 13,5 ore, mai mult decât la ecuator în ziua echinocțiului. Odată cu creșterea latitudinii geografice, lungimea zilei crește și, deși intensitatea radiației solare scade, valoarea maximă a insolației pe timp de zi apare la o latitudine de aproximativ 40⁰ și rămâne aproape constantă (pentru condițiile de cer fără nori) până la Cercul Arctic.

Ținând cont de tulburarea și poluarea atmosferică din deșeurile industriale, care este tipică pentru multe țări ale lumii, valorile prezentate în tabel ar trebui reduse cu cel puțin jumătate. De exemplu, pentru Anglia în 1970, înainte de începerea luptei pentru protecția mediului, cantitatea anuală de radiație solară era de numai 900 kWh/m2 în loc de 1700 kWh/m2.

Primele date despre transparența atmosferei de pe lacul Baikal au fost obținute de V.V. Bufal în 1964 Acesta a arătat că valorile radiației solare directe peste Baikal sunt în medie cu 13% mai mari decât în ​​Irkutsk. Coeficientul mediu de transparență spectrală al atmosferei de pe Baikalul de Nord vara este de 0,949, 0,906, 0,883 pentru filtrele roșu, verde și, respectiv, albastru. Vara, atmosfera este mai instabilă optic decât iarna, iar această instabilitate variază semnificativ de la după-amiază până la după-amiază. În funcție de cursul anual de atenuare de către vapori de apă și aerosoli, se modifică și contribuția acestora la atenuarea globală a radiației solare. În perioada rece a anului, aerosolii joacă rolul principal, în partea caldă - vaporii de apă. Bazinul Baikal și Lacul Baikal se disting printr-o transparență integrală relativ ridicată a atmosferei. La masa optică m = 2, valorile medii ale coeficientului de transparență variază de la 0,73 (vara) la 0,83 (iarnă). la prânz - de la 0,67 la 0,77. Aerosolii reduc semnificativ intrarea radiației solare directe în zona apei iazului și absorb în principal radiația din spectrul vizibil, cu o lungime de undă care trece cu ușurință prin stratul proaspăt al iazului, iar acest lucru este de mare importanță pentru acumularea de energie solară. energie de lângă iaz. (Un strat de apă de 1 cm grosime este practic opac la radiația infraroșie cu o lungime de undă mai mare de 1 micron). Prin urmare, apa de câțiva centimetri grosime este folosită ca filtru de protecție împotriva căldurii. Pentru sticlă, limita undelor lungi a transmisiei radiației infraroșii este de 2,7 microni.

Un număr mare de particule de praf, transportate liber în stepă, reduce, de asemenea, transparența atmosferei.

Radiația electromagnetică este emisă de toate corpurile încălzite, iar cu cât corpul este mai rece, cu atât intensitatea radiației este mai mică și cu atât maximul spectrului său este deplasat mai departe în regiunea undelor lungi. Există o relație foarte simplă [ = 0,2898 cm∙deg. (Legea lui Wien)], cu ajutorul căruia este ușor de stabilit unde se află radiația maximă a unui corp cu temperatură (⁰K). De exemplu, corpul uman, având o temperatură de 37 + 273 = 310 ⁰K, emite raze infraroșii cu un maxim apropiat de valoarea = 9,3 μm. Iar pereții, de exemplu, ai unui uscător solar, cu o temperatură de 90 ⁰C, vor emite raze infraroșii cu un maxim apropiat de valoarea = 8 microni. Radiația solară vizibilă (0,4 microni) La un moment dat, un mare progres a fost trecerea de la o lampă electrică incandescentă cu filament de carbon la o lampă modernă cu filament de tungsten Chestia este că filamentul de carbon poate fi adus la o temperatură de 2100 ⁰K , iar cel din tungsten - până la 2500 ⁰K De ce sunt atât de importante aceste 400 ⁰K Totul este că scopul unei lămpi cu incandescență nu este de a încălzi, ci de a oferi lumină maximul curbei este vizibil. Ideal ar fi să existe un filament care să reziste la temperatura suprafeței solare.

Oricine poate simți razele infraroșii care emană dintr-un corp încălzit la doar 60 - 70 ⁰C prin plasarea palmei de jos (pentru a elimina convecția termică). Sosirea radiației solare directe în zona apei iazului corespunde cu sosirea acesteia pe suprafața orizontală de iradiere. În același timp, cele de mai sus arată incertitudinea caracteristicilor cantitative ale sosirii la un moment dat în timp, atât sezonier, cât și zilnic. Singura caracteristică constantă este înălțimea Soarelui (masa optică a atmosferei).

Acumularea radiației solare de către suprafața pământului și un iaz diferă semnificativ.

Suprafețele naturale ale Pământului au abilități de reflectare (absorbție) diferite. Astfel, suprafețele întunecate (cernoziom, turbării) au o valoare scăzută de albedo de aproximativ 10%. (Albedo-ul unei suprafețe este raportul dintre fluxul de radiație reflectat de această suprafață în spațiul înconjurător și fluxul incident pe ea).

Suprafețele ușoare (nisip alb) au un albedo mare, 35 – 40%. Albedoul suprafețelor cu acoperire cu iarbă variază de la 15 la 25%. Albedo-ul coroanelor unei păduri de foioase vara este de 14–17%, iar cel al unei păduri de conifere este de 12–15%. Albedo de suprafață scade odată cu creșterea altitudinii solare.

Albedo-ul suprafețelor apei variază de la 3 la 45%, în funcție de înălțimea Soarelui și de gradul de excitare.

Când suprafața apei este calmă, albedoul depinde doar de înălțimea Soarelui (Figura 2).

Figura 2 – Dependența reflectanței radiației solare pentru o suprafață de apă calmă de înălțimea Soarelui.

Intrarea radiației solare și trecerea acesteia prin stratul de apă are propriile sale caracteristici.

În general, proprietățile optice ale apei (soluțiile sale) în regiunea vizibilă a radiației solare sunt prezentate în Figura 3.

Figura 3 – Proprietățile optice ale apei (soluțiile sale) în regiunea vizibilă a radiației solare

La limita plată a două medii, aer - apă, se observă fenomenele de reflexie și refracție a luminii.

Când lumina este reflectată, fasciculul incident, fasciculul reflectat și perpendiculara pe suprafața reflectantă, restaurate în punctul de incidență al fasciculului, se află în același plan, iar unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență. În cazul refracției, raza incidentă, perpendiculara reconstruită în punctul de incidență al razei la interfața dintre cele două medii și raza refractată se află în același plan. Unghiul de incidență și unghiul de refracție (Figura 4) sunt legate de /, unde este indicele de refracție absolut al celui de-al doilea mediu și este primul. Deoarece pentru aer, formula va lua forma

Figura 4 – Refracția razelor la trecerea din aer în apă

Când razele trec din aer în apă, ele se apropie de „perpendiculara de incidență”; de exemplu, un fascicul incident asupra apei la un unghi pe perpendiculara pe suprafața apei intră în ea la un unghi care este mai mic decât (Figura 4, a). Dar când fasciculul incident, alunecând de-a lungul suprafeței apei, cade pe suprafața apei aproape în unghi drept față de perpendiculară, de exemplu, la un unghi de 89 ⁰ sau mai puțin, atunci intră în apă la un unghi mai mic decât o linie dreaptă și anume sub un unghi de numai 48,5 ⁰. La un unghi mai mare față de perpendiculară decât 48,5 ⁰, fasciculul nu poate intra în apă: acesta este unghiul „limită” pentru apă (Figura 4, b).

În consecință, razele care cad pe apă în toate unghiurile posibile sunt comprimate sub apă într-un con destul de strâns, cu un unghi de deschidere de 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (Figura 4, c). În plus, refracția apei depinde de temperatura acesteia, dar aceste modificări sunt atât de nesemnificative încât nu pot fi de interes pentru practica inginerească pe subiectul luat în considerare.

Să urmăm acum calea razelor care se întorc (din punctul P) - de la apă la aer (Figura 5). Conform legilor opticii, căile vor fi aceleași, iar toate razele conținute în conul de 97 de grade menționat mai sus vor ieși în aer sub unghiuri diferite, distribuite pe întreg spațiul de 180 de grade deasupra apei. Razele subacvatice situate în afara unghiului menționat (97 de grade) nu vor ieși de sub apă, ci vor fi reflectate în întregime de la suprafața acesteia, ca dintr-o oglindă.

Figura 5 – Refracția razelor la trecerea din apă în aer

Dacă există doar o rază reflectată, nu există nicio rază refractată (fenomenul de reflexie internă totală).

Orice rază subacvatică care întâlnește suprafața apei la un unghi mai mare decât cel „limitator” (adică mai mare de 48,5⁰) nu este refractă, ci reflectată: suferă „reflexie internă totală”. Reflecția se numește completă în acest caz deoarece toate razele incidente sunt reflectate aici, în timp ce chiar și cea mai bună oglindă argintie lustruită reflectă doar o parte din razele incidente asupra ei și absoarbe restul. Apa în aceste condiții este o oglindă ideală. În acest caz vorbim despre lumina vizibilă. În general, indicele de refracție al apei, ca și alte substanțe, depinde de lungimea de undă (acest fenomen se numește dispersie). Ca o consecință a acestui fapt, unghiul limitativ la care are loc reflexia internă totală nu este același pentru lungimi de undă diferite, dar pentru lumina vizibilă, atunci când este reflectată la limita apă-aer, acest unghi se modifică cu mai puțin de 1⁰.

Datorită faptului că la un unghi mai mare față de perpendiculară decât 48,5⁰, o rază solară nu poate intra în apă: acesta este unghiul „limitator” pentru apă (Figura 4, b), atunci masa de apă nu se schimbă atât de mult peste întreaga gamă de altitudini solare nesemnificativ decât aerul - este întotdeauna mai mică.

Cu toate acestea, deoarece densitatea apei este de 800 de ori mai mare decât densitatea aerului, absorbția radiației solare de către apă se va modifica semnificativ. În plus, dacă radiația luminoasă trece printr-un mediu transparent, atunci spectrul unei astfel de lumini are unele caracteristici. Anumite linii din el sunt puternic atenuate, adică undele de lungimea corespunzătoare sunt puternic absorbite de mediul în cauză. Astfel de spectre sunt numite spectre de absorbție. Tipul de spectru de absorbție depinde de substanța în cauză.

Deoarece o soluție de săruri dintr-un iaz de sare solară poate conține diferite concentrații de clorură de sodiu și magneziu și rapoartele acestora, nu are rost să vorbim fără ambiguitate despre spectrele de absorbție. Deși există o mulțime de cercetări și date cu privire la această problemă.

De exemplu, studiile efectuate în URSS (Yu. Usmanov) pentru a identifica transmisia radiațiilor de diferite lungimi de undă pentru soluții de apă și clorură de magneziu de diferite concentrații au dat următoarele rezultate (Figura 6). Și B.J. Brinkworth arată dependența grafică a absorbției radiației solare și a densității de flux monocromatic a radiației solare (radiația) în funcție de lungimile de undă (Figura 7).

In consecinta, alimentarea cantitativa cu radiatii solare directe catre saramura fierbinte a iazului, dupa intrarea in apa, va depinde de: densitatea fluxului monocromatic al radiatiei solare (radiatia); de la înălțimea Soarelui. Și, de asemenea, din albedoul suprafeței iazului, din puritatea stratului superior al iazului de sare solară, format din apă dulce, cu o grosime de obicei de 0,1 - 0,3 m, unde amestecarea nu poate fi suprimată, compoziția, concentrația și grosimea soluției în stratul gradient (strat izolator cu concentrația de saramură crescând în jos), asupra purității apei și a saramurii.

Din figurile 6 și 7 rezultă că apa are cea mai mare transmisie în regiunea vizibilă a spectrului solar. Acesta este un factor foarte favorabil pentru trecerea radiației solare prin stratul proaspăt superior al iazului de sare solară.

Bibliografie

1 Osadchiy G.B. Energia solară, derivatele sale și tehnologiile de utilizare a acestora (Introducere în energie regenerabilă) / G.B. Osadchiy. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 p.
2 Twydell J. Surse de energie regenerabilă / J. Twydell, A. Ware. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 p.
3 Duffy J. A. Procese termice folosind energia solară / J. A. Duffy, W. A. ​​​​Beckman. M.: Mir, 1977. 420 p.
4 Resursele climatice ale Baikalului și bazinului său /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318 p.
5 Pikin S. A. Cristale lichide / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 p.
6 Kitaygorodsky A.I Fizica pentru toți: Fotoni și nuclee / A.I. M.: Nauka, 1984. 208 p.
7 Kuhling H. Manual de fizică. / H. Kuhling. M.: Mir, 1982. 520 p.
8 Enochovich A. S. Manual de fizică și tehnologie / A. S. Enochovich. M.: Educaţie, 1989. 223 p.
9 Perelman Ya I. Fizica distractivă. Cartea 2 / Ya I. Perelman. M.: Nauka, 1986. 272 ​​​​p.

1) În urma ciocnirii căror plăci litosferice au apărut Munții Caucaz? 2) Cum se numește știința care studiază istoria dezvoltării Pământului? 3) Când

Dați un exemplu de munți ruși incluși în centura Pamir-Chukchi?

4) Numiți cea mai veche epocă?

5) Ce perioade sunt: ​​Triasic, Jurasic, Cretacic?

6) În ce perioadă și în ce epocă au apărut primele reptile?

7) În ce perioadă a erei cenozoice au apărut maimuțele?

8) În urma activității ce forțe exogene se formează următoarele forme de relief: mașină, carling, jgheab, circ, morenă, frunți de berbec, esker, kamas?

9) Cum se numește un grup de zăcăminte dintr-un tip de mineral?

10) Care este numele modelului meteorologic pe termen lung?

11) Care este numele căldurii și luminii emise de soare?

12) Cum se numește procesul de schimbare a climei atunci când se îndepărtează de mări și oceane, în timp ce cantitatea de precipitații scade și amplitudinea fluctuațiilor de temperatură crește?

13) Cum se numește fâșia de frontieră care separă mase de aer cu proprietăți diferite?

14) La înaintare, care front produce precipitații abundente însoțite de vânturi puternice?

15) Care este principalul model de schimbări de temperatură vara în Rusia?

16) Cum se numește cantitatea de umiditate care se poate evapora de pe o suprafață în condiții atmosferice date?

17) Determinați tipul de climă din Rusia din descriere: tipic pentru regiunea Kaliningrad; Există o cantitate destul de mare de precipitații pe tot parcursul anului și nu ierni reci și umede, urmate de veri calde și umede?

18) Ce direcție a vântului predomină în Rusia?

19) Cum se numește un curent de apă care curge într-un canal depresionar?

20) Cum se numește depresiunea din relieful prin care curge râul?

21) Cum se numește cantitatea de apă care trece printr-un albia unui râu într-o anumită perioadă de timp?

22) Cum se numește creșterea temporară a apei într-un râu?

23) Cum se numește diferența de înălțime dintre izvorul și gura unui râu?

24) Dați un exemplu de râuri rusești cu inundații de primăvară?

25) Dați un exemplu de râuri rusești cu predominanța alimentării glaciare?

26) Numiți râurile care aparțin Oceanului Pacific?

27) Dați exemple de drenaj și lacuri fără scurgere din Rusia?

28) Numiți rezervorul de pe râul Volga?

29) Cum se numește o zonă plină de apă a suprafeței pământului?

30) Unde se află calotele de gheață în Rusia?

31) Unde este valea gheizerelor din Rusia?

32) Cum se numește stratul de suprafață liber al Pământului care are fertilitate?

33) Ce tip de sol este tipic pentru zona taiga?

34) Cum se numește în agricultură un set de măsuri organizatorice, economice și tehnice care vizează îmbunătățirea solurilor?

35) Care sunt tipurile de vegetație din tundra?

36) Ce tipuri de animale din zona de stepă cunoașteți?

37) Dați exemple de peisaje antropice, industriale?

a) la ce altitudine s-a ridicat avionul dacă temperatura exterioară este de -30C, iar la suprafața Pământului +12 b) Care este temperatura aerului în Pamir, dacă c

in iulie la picioare sunt +36C? Înălțimea Pamirului este de 6 km.

c) Pilotul zborului Volgograd-Moscova s-a ridicat la o înălțime de 2 km. Care este presiunea aerului atmosferic la această altitudine, dacă la suprafața pământului era de 750 mm Hg?

Opțiunea 1 Potrivire: indicatoare de presiune a) 749 mm Hg;

1) sub normal;

b) 760 mmHg; 2) normal;

c) 860 mmHg; 3) peste normal.

Diferența dintre cea mai mare și cea mai scăzută valoare a temperaturii aerului

numit:

a) presiunea; b) mişcarea aerului; c) amplitudine; d) condensare.

3. Motivul distribuirii inegale a căldurii solare pe suprafața Pământului

este:

a) distanta fata de soare; b) sferice;

c) grosime diferită a stratului atmosferic;

4. Presiunea atmosferică depinde de:

a) forța vântului; b) direcția vântului; c) diferentele de temperatura aerului;

d) caracteristici de relief.

Soarele este la zenit la ecuator:

Stratul de ozon este situat în:

a) troposfera; b) stratosfera; c) mezosferă; d) exosfera; e) termosferă.

Completați spațiul liber: învelișul de aer al pământului este - _________________

8. Unde se observă cea mai mică putere a troposferei:

a) la poli; b) la latitudini temperate; c) la ecuator.

Plasați etapele de încălzire în ordinea corectă:

a) încălzirea aerului; b) razele solare; c) încălzirea suprafeţei pământului.

La ce oră vara, pe vreme senină, se observă cea mai ridicată temperatură?

aer: a) la amiază; b) înainte de prânz; c) după-amiaza.

10. Completați golul: la urcarea munților, presiunea atmosferică..., pentru fiecare

10,5 m la... mmHg.

Calculați presiunea atmosferică în Narodnaya. (Aflați înălțimea vârfurilor la

hartă, luați tensiunea arterială la poalele munților ca 760 mm Hg)

Următoarele date au fost înregistrate în timpul zilei:

max t=+2’C, min t=-8’C; Determinați amplitudinea și temperatura medie zilnică.

Opțiunea 2

1. La poalele muntelui, tensiunea arterială este de 760 mm Hg. Care va fi presiunea la o altitudine de 800 m:

a) 840 mm Hg. Artă.; b) 760 mm Hg. Artă.; c) 700 mm Hg. Artă.; d) 680 mm Hg. Artă.

2. Se calculează temperaturile medii lunare:

a) prin suma temperaturilor medii zilnice;

b) împărțirea sumei temperaturilor medii zilnice la numărul de zile dintr-o lună;

c) din diferența dintre suma temperaturilor lunilor precedente și următoare.

3. Potrivire:

indicatoare de presiune

a) 760 mm Hg. Artă.; 1) sub normal;

b) 732 mm Hg. Artă.; 2) normal;

c) 832 mm Hg. Artă. 3) peste normal.

4. Motivul distribuției neuniforme a luminii solare pe suprafața pământului

este: a) distanta fata de Soare; b) sfericitatea Pământului;

c) un strat gros al atmosferei.

5. Amplitudinea zilnică este:

a) numărul total de citiri de temperatură pe parcursul zilei;

b) diferența dintre cea mai ridicată și cea mai scăzută temperatură a aerului în

în timpul zilei;

c) variaţia temperaturii în timpul zilei.

6. Ce instrument este folosit pentru a măsura presiunea atmosferică:

a) higrometru; b) barometru; c) domnitori; d) termometrul.

7. Soarele este la zenit la ecuator:

8. Stratul atmosferei unde au loc toate fenomenele meteorologice:

a) stratosfera; b) troposfera; c) ozon; d) mezosferă.

9. Un strat al atmosferei care nu transmite raze ultraviolete:

a) troposfera; b) ozon; c) stratosfera; d) mezosferă.

10. La ce oră vara pe vreme senină este cea mai scăzută temperatură a aerului:

a) la miezul nopții; b) înainte de răsăritul soarelui; c) după apusul soarelui.

11. Calculați tensiunea arterială din Muntele Elbrus. (Găsiți înălțimea vârfurilor pe hartă, tensiunea arterială în partea de jos

Luați munții condiționat pentru 760 mm Hg. Artă.)

12. La o altitudine de 3 km, temperatura aerului = - 15 ‘C, care este temperatura aerului la

Suprafața pământului:

a) + 5’C; b) +3’C; c) 0’C; d) -4’C.

Surse de căldură. Energia termică are o importanță decisivă în viața atmosferei. Sursa principală a acestei energii este Soarele. În ceea ce privește radiația termică a Lunii, planetelor și stelelor, este atât de nesemnificativă pentru Pământ încât practic nu poate fi luată în considerare. Cu mult mai multă energie termică este furnizată de căldura internă a Pământului. Conform calculelor geofizicienilor, fluxul constant de căldură din interiorul Pământului crește temperatura suprafeței pământului cu 0°.1. Dar un astfel de aflux de căldură este încă atât de mic încât nici nu este nevoie să ținem cont de el. Astfel, singura sursă de energie termică de pe suprafața Pământului poate fi considerată doar Soarele.

Radiatie solara. Soarele, care are o temperatură a fotosferei (suprafața radiantă) de aproximativ 6000°, radiază energie în spațiu în toate direcțiile. O parte din această energie, sub forma unui fascicul imens de raze solare paralele, lovește Pământul. Se numește energia solară care ajunge la suprafața Pământului sub formă de raze directe de la Soare radiatia solara directa. Dar nu toată radiația solară direcționată spre Pământ ajunge la suprafața pământului, deoarece razele soarelui, care trec printr-un strat gros al atmosferei, sunt parțial absorbite de acesta, parțial împrăștiate de molecule și particule de aer în suspensie, iar unele sunt reflectate de nori. Acea parte a energiei solare care este disipată în atmosferă se numește radiații împrăștiate. Radiația solară împrăștiată călătorește prin atmosferă și ajunge la suprafața Pământului. Percepem acest tip de radiație ca lumină uniformă a zilei, când Soarele este complet acoperit de nori sau tocmai a dispărut sub orizont.

Radiația solară directă și difuză, care a ajuns la suprafața Pământului, nu este complet absorbită de aceasta. O parte din radiația solară este reflectată de la suprafața pământului înapoi în atmosferă și se găsește acolo sub forma unui flux de raze, așa-numitul radiatia solara reflectata.

Compoziția radiației solare este foarte complexă, ceea ce este asociat cu temperatura foarte ridicată a suprafeței radiante a Soarelui. În mod convențional, în funcție de lungimea de undă, spectrul radiației solare este împărțit în trei părți: ultraviolete (η<0,4<μ видимую глазом (η de la 0,4μ la 0,76μ) și partea infraroșie (η >0,76μ). Pe lângă temperatura fotosferei solare, compoziția radiației solare de la suprafața pământului este influențată și de absorbția și împrăștierea unei părți din razele solare pe măsură ce acestea trec prin învelișul de aer al Pământului. În acest sens, compoziția radiației solare la limita superioară a atmosferei și la suprafața Pământului va fi diferită. Pe baza calculelor și observațiilor teoretice, s-a stabilit că la limita atmosferei, radiațiile ultraviolete reprezintă 5%, razele vizibile - 52% și infraroșii - 43%. La suprafața pământului (la o altitudine solară de 40°), razele ultraviolete reprezintă doar 1%, razele vizibile reprezintă 40%, iar razele infraroșii reprezintă 59%.

Intensitatea radiației solare. Intensitatea radiației solare directe este înțeleasă ca cantitatea de căldură în calorii primită pe minut. din energia radiantă a suprafeței Soarelui în 1 cm 2, situate perpendicular pe razele soarelui.

Pentru măsurarea intensității radiației solare directe se folosesc instrumente speciale - actinometre și pirhelimetre; Cantitatea de radiație împrăștiată este determinată de un piranometru. Înregistrarea automată a duratei radiației solare se realizează prin actinografie și heliografe. Intensitatea spectrală a radiației solare este determinată de un spectrobolograf.

La limita atmosferei, unde sunt excluse efectele de absorbție și împrăștiere ale învelișului de aer al Pământului, intensitatea radiației solare directe este de aproximativ 2. fecale de 1 cm 2 suprafețe în 1 min. Această cantitate se numește constantă solară. Intensitatea radiației solare în 2 fecale de 1 cm 2 in 1 min. asigură o cantitate atât de mare de căldură în timpul anului încât ar fi suficient să topești un strat de gheață 35 m gros dacă un astfel de strat acoperea întreaga suprafață a pământului.

Numeroase măsurători ale intensității radiației solare dau motive de a crede că cantitatea de energie solară care ajunge la limita superioară a atmosferei Pământului fluctuează cu câteva procente. Oscilațiile sunt periodice și neperiodice, aparent asociate cu procese care au loc pe Soare însuși.

În plus, o anumită modificare a intensității radiației solare are loc în timpul anului datorită faptului că Pământul, în rotația sa anuală, se mișcă nu într-un cerc, ci într-o elipsă, la unul dintre focarele cărora se află Soarele. . În acest sens, distanța de la Pământ la Soare se modifică și, în consecință, intensitatea radiației solare fluctuează. Cea mai mare intensitate se observă în jurul datei de 3 ianuarie, când Pământul este cel mai aproape de Soare, iar cea mai scăzută în jurul datei de 5 iulie, când Pământul se află la distanța maximă de Soare.

Din acest motiv, fluctuațiile în intensitatea radiației solare sunt foarte mici și nu pot prezenta decât interes teoretic. (Cantitatea de energie la distanța maximă este legată de cantitatea de energie la distanța minimă ca 100:107, adică diferența este complet neglijabilă.)

Condiții de iradiere a suprafeței globului. Doar forma sferică a Pământului duce la faptul că energia radiantă a Soarelui este distribuită foarte neuniform pe suprafața Pământului. Deci, în zilele echinocțiului de primăvară și toamnă (21 martie și 23 septembrie), abia la ecuator la amiază unghiul de incidență al razelor va fi de 90° (Fig. 30), iar pe măsură ce se apropie de poli va scade de la 90 la 0°. Prin urmare,

dacă la ecuator cantitatea de radiație primită este luată ca 1, atunci la paralela a 60-a va fi exprimată ca 0,5, iar la pol va fi egală cu 0.

Globul, în plus, are o mișcare zilnică și anuală, iar axa pământului este înclinată față de planul orbital cu 66°.5. Datorită acestei înclinații, se formează un unghi de 23°30 între planul ecuatorial și planul orbital. Această împrejurare duce la faptul că unghiurile de incidență ale razelor solare pentru aceleași latitudini vor varia în intervalul de 47° (23,5 + 23,5). ).

În funcție de perioada anului, se modifică nu numai unghiul de incidență al razelor, ci și durata iluminării. Dacă în țările tropicale lungimea zilei și a nopții este aproximativ aceeași în toate perioadele anului, atunci în țările polare, dimpotrivă, este foarte diferită. Deci, de exemplu, la 70° N. w. vara Soarele nu apune timp de 65 de zile la 80° N. sh. - 134, iar la pol -186. Din această cauză, radiația la Polul Nord în ziua solstițiului de vară (22 iunie) este cu 36% mai mare decât la ecuator. În ceea ce privește întreaga jumătate de vară a anului, cantitatea totală de căldură și lumină primită de pol este cu doar 17% mai mică decât la ecuator. Astfel, vara în țările polare, durata iluminării compensează în mare măsură lipsa radiației care este o consecință a unghiului mic de incidență al razelor. În jumătatea de iarnă a anului, imaginea este complet diferită: cantitatea de radiații la același Pol Nord va fi egală cu 0. Ca urmare, pe parcursul anului, cantitatea medie de radiație la pol este cu 2,4 mai mică decât la ecuator. Din tot ce s-a spus, rezultă că cantitatea de energie solară pe care o primește Pământul prin radiație este determinată de unghiul de incidență al razelor și de durata iradierii.

În absența unei atmosfere la diferite latitudini, suprafața pământului ar primi următoarea cantitate de căldură pe zi, exprimată în calorii la 1 cm 2(vezi tabelul de la pagina 92).

Distribuția radiațiilor pe suprafața pământului dată în tabel este de obicei numită climat solar. Repetăm ​​că avem o astfel de distribuție a radiațiilor doar la limita superioară a atmosferei.

Slăbirea radiației solare în atmosferă. Până acum am vorbit despre condițiile de distribuție a căldurii solare pe suprafața pământului, fără a ține cont de atmosfera. Între timp, atmosfera în acest caz este de mare importanță. Radiația solară, care trece prin atmosferă, experimentează dispersie și, în plus, absorbție. Ambele procese împreună atenuează radiația solară într-o măsură semnificativă.

Razele soarelui, care trec prin atmosferă, experimentează mai întâi împrăștierea (difuzia). Imprăștirea este creată de faptul că razele de lumină, refractate și reflectate de moleculele de aer și particulele de corpuri solide și lichide din aer, deviază de la calea dreaptă. La cu adevărat „risipi”.

Imprăștirea atenuează foarte mult radiația solară. Odată cu creșterea cantității de vapori de apă și în special a particulelor de praf, dispersia crește și radiația este slăbită. În orașele mari și zonele deșertice, unde conținutul de praf din aer este cel mai mare, dispersia slăbește puterea radiației cu 30-45%. Datorită împrăștierii, se obține lumină naturală care luminează obiectele, chiar dacă razele soarelui nu cad direct asupra lor. Imprăștirea determină și culoarea cerului.

Să ne oprim acum asupra capacității atmosferei de a absorbi energia radiantă de la Soare. Principalele gaze care alcătuiesc atmosfera absorb relativ puțină energie radiantă. Impuritățile (vapori de apă, ozon, dioxid de carbon și praf), dimpotrivă, au o capacitate mare de absorbție.

În troposferă, cea mai semnificativă impuritate este vaporii de apă. Ele absorb mai ales puternic infraroșu (lungime de undă lungă), adică predominant razele termice. Și cu cât sunt mai mulți vapori de apă în atmosferă, cu atât în ​​mod natural mai mulți și. absorbţie. Cantitatea de vapori de apă din atmosferă este supusă unor schimbări mari. În condiții naturale, variază de la 0,01 la 4% (în volum).

Ozonul are o capacitate de absorbție foarte mare. Un amestec semnificativ de ozon, așa cum sa menționat deja, este situat în straturile inferioare ale stratosferei (deasupra tropopauzei). Ozonul absoarbe aproape complet razele ultraviolete (unde scurte).

Dioxidul de carbon are și o capacitate mare de absorbție. Absoarbe în principal razele cu unde lungi, adică predominant razele termice.

Praful din aer absoarbe, de asemenea, unele radiații solare. Când este încălzit de razele soarelui, poate crește semnificativ temperatura aerului.

Din cantitatea totală de energie solară care vine pe Pământ, atmosfera absoarbe doar aproximativ 15%.

Atenuarea radiației solare prin împrăștiere și absorbție de către atmosferă este foarte diferită pentru diferite latitudini ale Pământului. Această diferență depinde în primul rând de unghiul de incidență al razelor. În poziția zenitală a Soarelui, razele, căzând vertical, traversează atmosfera pe calea cea mai scurtă. Pe măsură ce unghiul de incidență scade, calea razelor se prelungește și atenuarea radiației solare devine mai semnificativă. Acesta din urmă este clar vizibil din desen (Fig. 31) și din tabelul atașat (în tabel, calea razei solare în poziția zenitală a Soarelui este luată ca una).

În funcție de unghiul de incidență al razelor, se modifică nu numai numărul de raze, ci și calitatea acestora. În perioada în care Soarele este la zenit (deasupra capului), razele ultraviolete reprezintă 4%,

vizibil - 44% și infraroșu - 52%. Când Soarele este poziționat lângă orizont, nu există deloc raze ultraviolete, vizibile 28% și infraroșu 72%.

Complexitatea influenței atmosferei asupra radiației solare este agravată și mai mult de faptul că capacitatea sa de transmisie variază foarte mult în funcție de perioada anului și de condițiile meteorologice. Deci, dacă cerul a rămas fără nori tot timpul, atunci cursul anual al afluxului de radiație solară la diferite latitudini ar putea fi exprimat grafic după cum urmează (Fig. 32) Desenul arată clar că, cu un cer fără nori la Moscova, în luna mai. Iunie și iulie, căldura ar fi primită mai mult de la radiația solară decât la ecuator. În mod similar, în a doua jumătate a lunii mai, iunie și prima jumătate a lunii iulie s-ar primi mai multă căldură la Polul Nord decât la ecuator și la Moscova. Repetăm ​​că acesta ar fi cazul cu un cer fără nori. Dar, în realitate, acest lucru nu funcționează, deoarece nebulozitatea slăbește semnificativ radiația solară. Să dăm un exemplu prezentat pe grafic (Fig. 33). Graficul arată cât de multă radiație solară nu ajunge la suprafața Pământului: o parte semnificativă a acesteia este întârziată de atmosferă și nori.

Cu toate acestea, trebuie spus că căldura absorbită de nori merge parțial pentru a încălzi atmosfera, iar parțial indirect ajunge la suprafața pământului.

Variații zilnice și anuale ale intensității solareradiații luminoase. Intensitatea radiației solare directe la suprafața Pământului depinde de înălțimea Soarelui deasupra orizontului și de starea atmosferei (conținutul de praf). Dacă. Dacă transparența atmosferei ar fi constantă pe tot parcursul zilei, atunci intensitatea maximă a radiației solare ar fi observată la prânz, iar cea minimă la răsărit și apus. În acest caz, graficul intensității zilnice a radiației solare ar fi simetric în raport cu o jumătate de zi.

Conținutul de praf, vapori de apă și alte impurități din atmosferă este în continuă schimbare. În acest sens, transparența aerului se modifică și simetria graficului intensității radiației solare este perturbată. Adesea, mai ales vara, la amiază, când suprafața pământului este încălzită intens, apar curenți puternici de aer ascendenți, iar cantitatea de vapori de apă și praf din atmosferă crește. Acest lucru are ca rezultat o reducere semnificativă a radiației solare la prânz; Intensitatea maximă a radiațiilor în acest caz se observă în orele de dinainte de amiază sau după-amiază. Variația anuală a intensității radiației solare este asociată și cu modificările înălțimii Soarelui deasupra orizontului de-a lungul anului și cu starea de transparență a atmosferei în diferite anotimpuri. În țările din emisfera nordică, cea mai mare înălțime a Soarelui deasupra orizontului are loc în luna iunie. Dar, în același timp, se observă cea mai mare pulbere a atmosferei. Prin urmare, intensitatea maximă apare de obicei nu în mijlocul verii, ci în lunile de primăvară, când Soarele răsare destul de sus* deasupra orizontului, iar atmosfera după iarnă rămâne relativ senină. Pentru a ilustra variația anuală a intensității radiației solare în emisfera nordică, prezentăm date privind valorile medii lunare ale intensității radiației la amiază în Pavlovsk.

Cantitatea de căldură din radiația solară. În timpul zilei, suprafața Pământului primește în mod continuu căldură din radiația solară directă și difuză sau numai din radiația difuză (pe vreme înnorată). Cantitatea zilnică de căldură se determină pe baza observațiilor actinometrice: luând în considerare cantitatea de radiații directe și difuze primite pe suprafața pământului. După ce s-a determinat cantitatea de căldură pentru fiecare zi, se calculează cantitatea de căldură primită de suprafața pământului pe lună sau pe an.

Cantitatea zilnică de căldură primită de suprafața pământului din radiația solară depinde de intensitatea radiației și de durata acțiunii acesteia în timpul zilei. În acest sens, afluxul minim de căldură are loc iarna, iar maximul vara. În distribuția geografică a radiației totale pe glob, creșterea acesteia se observă cu scăderea latitudinii. Această poziție este confirmată de următorul tabel.

Rolul radiațiilor directe și difuze în cantitatea anuală de căldură primită de suprafața pământului la diferite latitudini ale globului este diferit. La latitudini mari, cantitatea anuală de căldură este dominată de radiația împrăștiată. Odată cu scăderea latitudinii, radiația solară directă devine dominantă. De exemplu, în Golful Tikhaya, radiația solară difuză furnizează 70% din cantitatea anuală de căldură, iar radiația directă doar 30%. În Tașkent, dimpotrivă, radiația solară directă oferă 70%, împrăștiată doar 30%.

Reflectivitatea Pământului. Albedo. După cum sa indicat deja, suprafața Pământului absoarbe doar o parte din energia solară care ajunge la ea sub formă de radiație directă și difuză. Cealaltă parte se reflectă în atmosferă. Raportul dintre cantitatea de radiație solară reflectată de o suprafață dată și cantitatea de flux de energie radiantă incidentă pe această suprafață se numește albedo. Albedo este exprimat ca procent și caracterizează reflectivitatea unei anumite suprafețe.

Albedo depinde de natura suprafeței (proprietățile solului, prezența zăpezii, a vegetației, a apei etc.) și de unghiul de incidență al razelor Soarelui pe suprafața Pământului. Deci, de exemplu, dacă razele cad pe suprafața pământului la un unghi de 45°, atunci:

Din exemplele de mai sus este clar că reflectivitatea diferitelor obiecte nu este aceeași. Este cel mai mare lângă zăpadă și cel mai puțin lângă apă. Cu toate acestea, exemplele pe care le-am luat se referă doar la acele cazuri în care înălțimea Soarelui deasupra orizontului este de 45°. Pe măsură ce acest unghi scade, reflectivitatea crește. Deci, de exemplu, la o altitudine solară de 90°, apa reflectă doar 2%, la 50° - 4%, la 20° - 12%, la 5° - 35-70% (în funcție de starea suprafeței apei ).

În medie, cu un cer fără nori, suprafața globului reflectă 8% din radiația solară. În plus, 9% este reflectat de atmosferă. Astfel, globul în întregime, cu un cer fără nori, reflectă 17% din energia radiantă a Soarelui căzând pe el. Dacă cerul este acoperit cu nori, atunci 78% din radiație este reflectată de ei. Dacă luăm condiții naturale, pe baza raportului dintre un cer fără nori și un cer acoperit cu nori, care se observă în realitate, atunci reflectivitatea Pământului în ansamblu este egală cu 43%.

Radiația terestră și atmosferică. Pământul, primind energie solară, se încălzește și el însuși devine o sursă de radiație de căldură în spațiu. Cu toate acestea, razele emise de suprafața pământului sunt foarte diferite de razele soarelui. Pământul emite doar raze infraroșii (termice) invizibile cu unde lungi (λ 8-14 μ). Energia emisă de suprafața pământului se numește radiatii terestre. Radiațiile de pe Pământ apar... zi și noapte. Cu cât temperatura corpului emițător este mai mare, cu atât intensitatea radiației este mai mare. Radiația terestră este determinată în aceleași unități ca și radiația solară, adică în calorii de la 1 cm 2 suprafețe în 1 min. Observațiile au arătat că cantitatea de radiații terestre este mică. De obicei ajunge la 15-18 sutimi dintr-o calorie. Dar, acționând continuu, poate da un efect termic semnificativ.

Cea mai puternică radiație terestră se obține cu un cer fără nori și o bună transparență a atmosferei. Acoperirea norilor (în special norii de jos) reduce semnificativ radiația terestră și o aduce adesea la zero. Aici putem spune că atmosfera, împreună cu norii, este o bună „pătură” care protejează Pământul de răcirea excesivă. Părți ale atmosferei, precum zonele suprafeței pământului, emit energie în funcție de temperatura lor. Această energie se numește radiatii atmosferice. Intensitatea radiației atmosferice depinde de temperatura părții radiante a atmosferei, precum și de cantitatea de vapori de apă și dioxid de carbon conținute în aer. Radiația atmosferică aparține grupului de unde lungi. Se răspândește în atmosferă în toate direcțiile; o anumită cantitate ajunge la suprafața pământului și este absorbită de acesta, cealaltă parte merge în spațiul interplanetar.

DESPRE sosirea și consumul energiei solare pe Pământ. Suprafața pământului, pe de o parte, primește energie solară sub formă de radiație directă și difuză, iar pe de altă parte, pierde o parte din această energie sub formă de radiație terestră. Ca urmare a sosirii și consumului de energie solară, se obține un anumit rezultat. În unele cazuri acest rezultat poate fi pozitiv, în altele negativ. Să dăm exemple din ambele.

8 ianuarie. Ziua este senină. Pe 1 cm 2 suprafața pământului primită în 20 de zile fecale radiația solară directă și 12 fecale radiații împrăștiate; în total, aceasta dă 32 cal.În același timp, din cauza radiațiilor 1 cm? suprafața pământului a pierdut 202 cal. Ca urmare, în limbaj contabil, bilanţul are o pierdere de 170 fecale(sold negativ).

6 iulie. Cerul este aproape fără nori. 630 primite din radiația solară directă fecale, din radiația împrăștiată 46 cal.În total, așadar, suprafața pământului a primit 1 cm 2 676 cal. 173 pierdut prin radiația terestră cal. Bilanțul arată un profit de 503 fecale(bilanţul este pozitiv).

Din exemplele date, printre altele, este complet clar de ce latitudinile temperate sunt reci iarna și calde vara.

Utilizarea radiației solare în scopuri tehnice și casnice. Radiația solară este o sursă naturală inepuizabilă de energie. Cantitatea de energie solară de pe Pământ poate fi judecată după acest exemplu: dacă, de exemplu, folosim căldura radiației solare care cade pe doar 1/10 din suprafața URSS, atunci putem obține energie egală cu munca de 30 mii hidrocentrale Nipru.

Oamenii au căutat de mult să folosească energia liberă a radiațiilor solare pentru nevoile lor. Până în prezent, au fost create multe centrale solare diferite care funcționează folosind radiația solară și sunt utilizate pe scară largă în industrie și pentru a satisface nevoile interne ale populației. În regiunile de sud ale URSS, încălzitoarele solare de apă, cazanele, instalațiile de desalinizare a apei sărate, uscătoarele solare (pentru uscarea fructelor), bucătăriile, băile, sere și dispozitivele în scopuri medicinale funcționează pe baza utilizării pe scară largă a radiației solare în industrie și utilități publice. Radiația solară este utilizată pe scară largă în stațiuni pentru a trata și îmbunătăți sănătatea oamenilor.

- Sursă-

Polovinkin, A.A. Fundamentele geoștiinței generale/ A.A. Polovinkin - M.: Editura de stat educațională și pedagogică a Ministerului Educației din RSFSR, 1958. - 482 p.

Vizualizări post: 312

Energia radiantă de la Soare este practic singura sursă de căldură pentru suprafața Pământului și atmosfera sa. Radiația venită de la stele și Lună este de 30-10 de 6 ori mai mică decât radiația solară. Fluxul de căldură din adâncurile Pământului către suprafață este de 5000 de ori mai mic decât căldura primită de la Soare.

O parte din radiația solară este lumină vizibilă. Astfel, Soarele este pentru Pământ o sursă nu numai de căldură, ci și de lumină, care este importantă pentru viața de pe planeta noastră.

Energia radiantă a Soarelui este transformată în căldură parțial în atmosfera însăși, dar în principal pe suprafața pământului, unde merge pentru a încălzi straturile superioare ale solului și ale apei, iar din acestea aerul. Suprafața pământului încălzită și atmosfera încălzită emit la rândul lor radiații infraroșii invizibile. Prin eliberarea de radiații în spațiul cosmic, suprafața pământului și atmosfera se răcesc.

Experiența arată că temperaturile medii anuale ale suprafeței pământului și ale atmosferei oriunde pe Pământ se modifică puțin de la an la an. Dacă luăm în considerare condițiile de temperatură de pe Pământ pe perioade lungi de timp, putem accepta ipoteza că Pământul se află în echilibru termic: sosirea căldurii de la Soare este echilibrată de pierderea acesteia în spațiul cosmic. Dar întrucât Pământul (cu atmosfera sa) primește căldură prin absorbția radiației solare și pierde căldură prin propria radiație, ipoteza echilibrului termic înseamnă simultan că Pământul se află și în echilibru radiativ: afluxul de radiații de unde scurte către el este echilibrat. prin eliberarea de radiații cu undă lungă în spațiu.

Radiația solară directă

Radiația care vine la suprafața pământului direct de pe discul Soarelui se numește radiatia solara directa. Radiația solară se răspândește de la Soare în toate direcțiile. Dar distanța de la Pământ la Soare este atât de mare încât radiația directă cade pe orice suprafață de pe Pământ sub forma unui fascicul de raze paralele, emanând parcă din infinit. Chiar și întregul glob este atât de mic în comparație cu distanța până la Soare, încât toată radiația solară care cade pe el poate fi considerată un fascicul de raze paralele fără erori vizibile.

Este ușor de înțeles că cantitatea maximă de radiație posibilă în condiții date este primită de o unitate de suprafață situată perpendicular pe razele solare. Va exista mai puțină energie radiantă pe unitate de suprafață orizontală. Ecuația de bază pentru calcularea radiației solare directe se bazează pe unghiul de incidență a razelor solare sau, mai precis, pe altitudinea Soarelui ( h): S" = S păcat h; Unde S"– radiația solară incidentă pe o suprafață orizontală, S– radiatia solara directa cu raze paralele.

Fluxul radiației solare directe pe o suprafață orizontală se numește insolație.

Modificări ale radiației solare în atmosferă și pe suprafața pământului

Aproximativ 30% din radiația solară directă care cade pe Pământ este reflectată înapoi în spațiul cosmic. Restul de 70% intră în atmosferă. Trecând prin atmosferă, radiația solară este parțial împrăștiată de gazele și aerosolii atmosferici și se transformă într-o formă specială de radiație împrăștiată. Radiația solară parțial directă este absorbită de gazele și impuritățile atmosferice și se transformă în căldură, de exemplu. merge să încălzească atmosfera.

Nedispersată și neabsorbită în atmosferă, radiația solară directă ajunge la suprafața pământului. O mică parte din ea este reflectată de ea, iar cea mai mare parte a radiației este absorbită de suprafața pământului, în urma căreia suprafața pământului se încălzește. O parte din radiația împrăștiată ajunge și la suprafața pământului, este parțial reflectată de acesta și parțial este absorbită de acesta. Cealaltă parte a radiației împrăștiate urcă în spațiul interplanetar.

Ca urmare a absorbției și împrăștierii radiațiilor în atmosferă, radiația directă care ajunge la suprafața pământului diferă de cea care a ajuns la limita atmosferei. Fluxul radiației solare scade, iar compoziția sa spectrală se modifică, deoarece razele de diferite lungimi de undă sunt absorbite și împrăștiate în atmosferă în moduri diferite.

În cel mai bun caz, adică la cea mai înaltă poziție a Soarelui și cu suficientă puritate a aerului, pe suprafața Pământului se poate observa un flux de radiație directă de aproximativ 1,05 kW/m 2 . În munți, la altitudini de 4–5 km, s-au observat fluxuri de radiații de până la 1,2 kW/m2 sau mai mult. Pe măsură ce Soarele se apropie de orizont și grosimea aerului străbătut de razele solare crește, fluxul de radiații directe scade din ce în ce mai mult.

Aproximativ 23% din radiația solară directă este absorbită în atmosferă. Mai mult, această absorbție este selectivă: diferite gaze absorb radiația în diferite părți ale spectrului și în grade diferite.

Azotul absoarbe radiația doar la lungimi de undă foarte scurte în partea ultravioletă a spectrului. Energia radiației solare în această parte a spectrului este complet neglijabilă, astfel încât absorbția de către azot nu are practic niciun efect asupra fluxului radiației solare. Într-o măsură puțin mai mare, dar încă foarte puțin, oxigenul absoarbe radiația solară - în două regiuni înguste ale părții vizibile a spectrului și în partea sa ultravioletă.

Ozonul este un absorbant mai puternic al radiației solare. Absoarbe radiațiile solare ultraviolete și vizibile. În ciuda faptului că conținutul său în aer este foarte mic, acesta absoarbe radiațiile ultraviolete în straturile superioare ale atmosferei atât de puternic încât unde mai scurte de 0,29 microni nu se observă deloc în spectrul solar de la suprafața pământului. Absorbția totală a radiației solare de către ozon ajunge la 3% din radiația solară directă.

Dioxidul de carbon (dioxidul de carbon) absoarbe puternic radiația în regiunea infraroșu a spectrului, dar conținutul său în atmosferă este încă mic, astfel încât absorbția sa de radiație solară directă este în general scăzută. Dintre gaze, principalul absorbant al radiațiilor din atmosferă este vaporii de apă, concentrați în troposferă și mai ales în partea inferioară a acesteia. Din fluxul total de radiație solară, vaporii de apă absoarbe radiații în intervalele de lungimi de undă situate în regiunile vizibile și în infraroșu apropiat ale spectrului. Norii și impuritățile atmosferice absorb, de asemenea, radiația solară, adică. particule de aerosoli suspendate în atmosferă. În general, absorbția vaporilor de apă și absorbția aerosolilor reprezintă aproximativ 15%, iar 5% este absorbită de nori.

În fiecare loc individual, absorbția se modifică în timp în funcție atât de conținutul variabil de substanțe absorbante din aer, în principal vapori de apă, nori și praf, cât și de înălțimea Soarelui deasupra orizontului, adică. pe grosimea stratului de aer traversat de razele în drumul lor spre Pământ.

Radiația solară directă pe calea sa prin atmosferă este atenuată nu numai prin absorbție, ci și prin împrăștiere și este atenuată mai semnificativ. Imprăștirea este un fenomen fizic fundamental în interacțiunea luminii cu materia. Poate apărea la toate lungimile de undă ale spectrului electromagnetic, în funcție de raportul dintre dimensiunea particulelor de împrăștiere și lungimea de undă a radiației incidente din unda incidentă și o reradiază în toate direcțiile. Astfel, particula poate fi considerată o sursă punctuală de energie împrăștiată. Risipirea numită transformarea unei părți din radiația solară directă, care înainte de împrăștiere se propagă sub formă de raze paralele într-o anumită direcție, în radiație care se deplasează în toate direcțiile. Imprăștirea are loc în aerul atmosferic neomogen din punct de vedere optic, care conține cele mai mici particule de impurități lichide și solide - picături, cristale, aerosoli minuscule, de ex. într-un mediu în care indicele de refracție variază de la un punct la altul. Dar aerul curat, lipsit de impurități, este și un mediu optic neomogen, deoarece în el, datorită mișcării termice a moleculelor, apar în mod constant condensări și rarefacții și fluctuații de densitate. Când întâlnesc molecule și impurități în atmosferă, razele soarelui își pierd direcția liniară de propagare și sunt împrăștiate. Radiația se răspândește de la particulele care împrăștie într-un asemenea mod ca și cum ar fi emițători.

Conform legilor împrăștierii, în special, conform legii lui Rayleigh, compoziția spectrală a radiației împrăștiate diferă de compoziția spectrală a radiației directe. Legea lui Rayleigh spune că împrăștierea razelor este invers proporțională cu puterea a patra a lungimii de undă:

S ? = 32? 3 (m-1) / 3n? 4

Unde S? – coeficient dispersie; m– indicele de refracție în gaz; n– numărul de molecule pe unitatea de volum; ? – lungimea de undă.

Aproximativ 26% din energia fluxului total de radiație solară este convertită în radiații împrăștiate în atmosferă. Aproximativ 2/3 din radiația împrăștiată ajunge apoi la suprafața pământului. Dar acesta va fi un tip special de radiație, semnificativ diferit de radiația directă. În primul rând, radiația împrăștiată vine la suprafața pământului nu de pe discul solar, ci din întreaga boltă a cerului. Prin urmare, este necesar să se măsoare debitul său pe o suprafață orizontală. De asemenea, se măsoară în W/m2 (sau kW/m2).

În al doilea rând, radiația împrăștiată diferă de radiația directă în compoziția spectrală, deoarece razele de lungimi de undă diferite sunt împrăștiate în grade diferite. În spectrul radiațiilor împrăștiate, raportul energiei diferitelor lungimi de undă în comparație cu spectrul radiațiilor directe este modificat în favoarea razelor cu lungime de undă mai scurtă. Cu cât dimensiunea particulelor de împrăștiere este mai mică, cu atât razele cu unde scurte sunt mai puternic împrăștiate în comparație cu razele cu undă lungă.

Fenomene asociate cu împrăștierea radiațiilor

Răspândirea radiațiilor este asociată cu fenomene precum culoarea albastră a cerului, amurgul și zorii, precum și vizibilitatea. Culoarea albastră a cerului este culoarea aerului însuși, datorită împrăștierii razelor soarelui în el. Aerul este transparent într-un strat subțire, la fel cum apa este transparentă într-un strat subțire. Dar într-o grosime groasă a atmosferei, aerul are o culoare albastră, la fel cum apa deja într-o grosime relativ mică (câțiva metri) are o culoare verzuie. Deci, cum are loc împrăștierea luminii moleculare invers? 4, apoi în spectrul de lumină împrăștiată trimisă de bolta cerului, energia maximă este mutată în albastru. Odată cu înălțimea, pe măsură ce densitatea aerului scade, i.e. numărul de particule care se împrăștie, culoarea cerului devine mai închisă și se transformă în albastru profund, iar în stratosferă - în negru-violet. Cu cât mai multe impurități în aer sunt mai mari ca molecule decât moleculele de aer, cu atât este mai mare proporția razelor cu unde lungi în spectrul radiației solare și cu atât culoarea cerului devine mai albicioasă. Când diametrul particulelor de ceață, nori și aerosoli devine mai mare de 1-2 microni, atunci razele de toate lungimile de undă nu mai sunt împrăștiate, ci sunt reflectate în mod egal difuz; prin urmare, obiectele îndepărtate în ceață și întuneric prăfuit nu mai sunt acoperite cu un albastru, ci cu o perdea albă sau gri. De aceea, norii pe care cade lumina soarelui (adică albă) par albi.

Răspândirea radiației solare în atmosferă are o mare importanță practică, deoarece creează lumină difuză în timpul zilei. În absența unei atmosfere pe Pământ, ar exista lumină doar acolo unde lumina directă a soarelui sau razele solare reflectate de suprafața pământului și obiectele de pe acesta ar cădea. Datorită luminii difuze, întreaga atmosferă în timpul zilei servește ca sursă de iluminare: în timpul zilei este și lumină acolo unde razele soarelui nu cad direct și chiar și atunci când soarele este ascuns de nori.

După apusul soarelui seara, întunericul nu vine imediat. Cerul, în special în acea parte a orizontului în care Soarele a apus, rămâne strălucitor și trimite pe suprafața pământului radiații dispersate, în scădere treptat. În mod similar, dimineața, chiar înainte de răsăritul soarelui, cerul se luminează cel mai mult în direcția răsăritului și trimite lumină difuză către pământ. Acest fenomen de întuneric incomplet se numește amurg - seara și dimineața. Motivul pentru aceasta este iluminarea straturilor înalte ale atmosferei de către Soare sub orizont și împrăștierea luminii solare de către acestea.

Așa-numitul amurg astronomic continuă seara până când Soarele apune sub orizont la 18 o; în acest punct este atât de întuneric încât cele mai slabe stele sunt vizibile. Amurgul astronomic al dimineții începe când soarele are aceeași poziție sub orizont. Prima parte a crepusculului astronomic de seară sau ultima parte a amurgului dimineții, când soarele se află sub orizont la cel puțin 8°, se numește amurg civil. Durata crepusculului astronomic variază în funcție de latitudine și perioada anului. La latitudini medii este de la 1,5 la 2 ore, la tropice mai puțin, la ecuator puțin mai mult de o oră.

Vara, la latitudini mari, este posibil ca soarele să nu cadă deloc sub orizont sau să se scufunde foarte puțin adânc. Dacă soarele coboară sub orizont cu mai puțin de 18 grade, atunci nu apare deloc întuneric complet și amurgul de seară se contopește cu cel de dimineață. Acest fenomen se numește nopți albe.

Amurgul este însoțit de schimbări frumoase, uneori foarte spectaculoase, ale culorii cerului spre Soare. Aceste schimbări încep înainte de apus și continuă după răsărit. Au un caracter destul de natural și se numesc zori. Culorile caracteristice ale zorilor sunt violet și galben. Dar intensitatea și varietatea nuanțelor de culoare ale zorilor variază foarte mult în funcție de conținutul de impurități de aerosoli din aer. Tonurile de iluminare ale norilor la amurg sunt, de asemenea, variate.

În porțiunea de cer opusă soarelui se observă un contra-zori, tot cu modificarea tonurilor de culoare, cu predominanță de violet și violet-violet. După apus, umbra Pământului apare în această parte a cerului: un segment cenușiu-albastru care crește în înălțime și în lateral. Fenomenele zorilor se explică prin împrăștierea luminii de către cele mai mici particule de aerosoli atmosferici și prin difracția luminii de către particule mai mari.

Obiectele îndepărtate sunt mai puțin vizibile decât cele apropiate, și nu numai pentru că dimensiunea lor aparentă scade. Chiar și obiectele foarte mari aflate la o anumită distanță de observator devin greu de distins din cauza turbidității atmosferei prin care sunt vizibile. Această ceață este cauzată de împrăștierea luminii în atmosferă. Este clar că crește odată cu creșterea impurităților aerosolilor din aer.

Pentru multe scopuri practice, este foarte important să știm la ce distanță contururile obiectelor din spatele perdelei de aer încetează să se mai distingă. Distanța la care contururile obiectelor încetează să se mai distingă în atmosferă se numește interval de vizibilitate, sau pur și simplu vizibilitate. Intervalul de vizibilitate este cel mai adesea determinat de ochi folosind anumite obiecte preselectate (întunecate pe cer), distanța până la care este cunoscută. Există, de asemenea, o serie de instrumente fotometrice pentru determinarea vizibilității.

În aerul foarte curat, de exemplu de origine arctică, intervalul de vizibilitate poate ajunge la sute de kilometri, deoarece atenuarea luminii de la obiectele din astfel de aer se produce datorită împrăștierii în principal de către moleculele de aer. În aerul care conține mult praf sau produse de condens, raza de vizibilitate poate fi redusă la câțiva kilometri sau chiar metri. Astfel, în ceață ușoară, intervalul de vizibilitate este de 500–1000 m, iar în ceață densă sau bavuri puternice de nisip poate scădea la zeci sau chiar câțiva metri.

Radiația totală, reflectarea radiației solare, radiația absorbită, PAR, albedo Pământului

Toată radiația solară care vine la suprafața pământului - directă și difuză - se numește radiație totală. Astfel, radiația totală

Q = S* păcat h + D,

Unde S– iluminare energetică prin radiație directă,

D– iluminare energetică prin radiație împrăștiată,

h– altitudinea Soarelui.

Pe cer senin, radiația totală are o variație zilnică cu un maxim în jurul prânzului și o variație anuală cu un maxim vara. Înnorarea parțială care nu acoperă discul solar crește radiația totală în comparație cu un cer fără nori; tulburarea completă, dimpotrivă, o reduce. În medie, tulbureala reduce radiația totală. Prin urmare, vara, sosirea radiațiilor totale după-amiaza este în medie mai mare decât după-amiaza. Din același motiv, este mai mare în prima jumătate a anului decât în ​​a doua.

S.P. Hromov și A.M. Petrosyants dă valori la amiază ale radiației totale în lunile de vară în apropiere de Moscova, cu un cer fără nori: în medie 0,78 kW/m2, cu Soare și nori - 0,80, cu nori continui - 0,26 kW/m2.

Căzând pe suprafața pământului, radiația totală este absorbită în mare parte în stratul subțire superior al solului sau într-un strat mai gros de apă și se transformă în căldură și este parțial reflectată. Cantitatea de reflectare a radiației solare de către suprafața pământului depinde de natura acestei suprafețe. Raportul dintre cantitatea de radiație reflectată și cantitatea totală de radiație incidentă pe o anumită suprafață se numește albedo de suprafață. Acest raport este exprimat ca procent.

Deci, din fluxul total de radiație totală ( S păcat h + D) o parte din ea este reflectată de suprafața pământului ( S păcat h + D)Si unde A– albedo de suprafață. Restul radiației totale ( S păcat h + D) (1 – A) este absorbit de suprafața pământului și merge să încălzească straturile superioare ale solului și apei. Această parte se numește radiație absorbită.

Albedo-ul suprafeței solului variază între 10–30%; în cernoziomul umed scade până la 5%, iar în nisip ușor uscat poate crește până la 40%. Pe măsură ce umiditatea solului crește, albedo scade. Albedoul acoperirii cu vegetație - păduri, pajiști, câmpuri - este de 10–25%. Albedo-ul suprafeței zăpezii proaspăt căzute este de 80–90%, cel al zăpezii de lungă durată este de aproximativ 50% și mai mic. Albedo-ul unei suprafețe netede de apă pentru radiații directe variază de la câteva procente (dacă Soarele este înalt) la 70% (dacă este scăzut); depinde si de entuziasm. Pentru radiațiile împrăștiate, albedo-ul suprafețelor apei este de 5-10%. În medie, albedo-ul de suprafață al Oceanului Mondial este de 5-20%. Albedo-ul suprafeței superioare a norilor variază de la câteva procente la 70–80%, în funcție de tipul și grosimea acoperirii norilor – în medie 50–60% (S.P. Khromov, M.A. Petrosyants, 2004).

Cifrele date se referă la reflexia radiației solare, nu numai vizibilă, ci pe întregul spectru al acesteia. Mijloacele fotometrice măsoară albedo numai pentru radiația vizibilă, care, desigur, poate diferi ușor de albedo pentru întregul flux de radiație.

Partea predominantă a radiației reflectate de suprafața pământului și de suprafața superioară a norilor trece dincolo de atmosferă în spațiul cosmic. O parte (aproximativ o treime) din radiația împrăștiată scapă și ea în spațiul cosmic.

Raportul dintre radiația solară reflectată și împrăștiată care scapă în spațiu și cantitatea totală de radiație solară care intră în atmosferă se numește albedo planetar al Pământului, sau pur și simplu albedo-ul Pământului.

În general, albedo-ul planetar al Pământului este estimat la 31%. Partea principală a albedo-ului planetar al Pământului este reflectarea radiației solare de către nori.

O parte din radiația directă și reflectată este implicată în procesul de fotosinteză a plantelor, motiv pentru care se numește radiații active fotosintetic (PAR). PAR – o parte a radiației cu undă scurtă (de la 380 la 710 nm), cea mai activă în raport cu fotosinteza și procesul de producție al plantelor, este reprezentată atât de radiația directă, cât și de cea împrăștiată.

Plantele sunt capabile să consume radiația solară directă și reflectată de obiectele cerești și terestre în intervalul de lungimi de undă de la 380 la 710 nm. Fluxul de radiație fotosintetic activă este aproximativ jumătate din fluxul solar, adică. jumătate din radiația totală, practic indiferent de condițiile meteorologice și de locație. Deși, dacă valoarea de 0,5 este tipică pentru condițiile europene, atunci pentru condițiile israeliene este puțin mai mare (aproximativ 0,52). Cu toate acestea, nu se poate spune că plantele folosesc PAR în mod egal pe tot parcursul vieții și în condiții diferite. Eficiența utilizării PAR este diferită, astfel că au fost propuși indicatorii „coeficient de utilizare PAR”, care reflectă eficiența utilizării PAR și „eficiența fitocenozei”. Eficiența fitocenozelor caracterizează activitatea fotosintetică a învelișului vegetal. Acest parametru a găsit cea mai răspândită utilizare în rândul pădurarilor pentru evaluarea fitocenozelor forestiere.

Trebuie subliniat faptul că plantele însele sunt capabile să formeze PAR în acoperirea de vegetație. Acest lucru se realizează datorită așezării frunzelor spre razele soarelui, rotației frunzelor, distribuției frunzelor de diferite dimensiuni și unghiurilor de înclinare la diferite niveluri ale fitocenozelor, adică. prin așa-numita arhitectură a vegetației. În învelișul de vegetație, razele soarelui sunt refractate de multe ori și reflectate de suprafața frunzelor, formând astfel propriul regim intern de radiație.

Radiația împrăștiată în învelișul vegetal are aceeași semnificație fotosintetică ca și radiația directă și difuză care ajunge la suprafața acoperirii plantelor.

Radiația de la suprafața pământului

Straturile superioare de sol și apă, stratul de zăpadă și vegetația în sine emit radiații cu unde lungi; Această radiație terestră este mai des numită radiație intrinsecă a suprafeței pământului.

Autoradiația poate fi calculată prin cunoașterea temperaturii absolute a suprafeței pământului. Conform legii Stefan-Boltzmann, ținând cont de faptul că Pământul nu este un corp absolut negru și prin urmare introducerea unui coeficient? (de obicei egală cu 0,95), radiație la sol E determinat de formula

E s = ?? T 4 ,

Unde? – constanta Stefan-Boltzmann, T- temperatura, K.

La 288 K, E s = 3,73 10 2 W/m2. O eliberare atât de mare de radiații de pe suprafața pământului ar duce la răcirea sa rapidă dacă aceasta nu ar fi împiedicată prin procesul invers - absorbția radiațiilor solare și atmosferice de către suprafața pământului. Temperaturile absolute ale suprafeței terestre sunt cuprinse între 190 și 350 K. La astfel de temperaturi, radiația emisă are practic lungimi de undă în intervalul 4–120 μm, iar energia sa maximă are loc la 10–15 μm. În consecință, toată această radiație este infraroșie, nepercepută de ochi.

Contra radiații sau contra radiații

Atmosfera se încălzește, absorbind atât radiația solară (deși într-o fracțiune relativ mică, aproximativ 15% din cantitatea totală care vine pe Pământ), cât și propria radiație de la suprafața pământului. În plus, primește căldură de la suprafața pământului prin conducție termică, precum și prin condensarea vaporilor de apă care s-au evaporat de pe suprafața pământului. Atmosfera încălzită se radiază singură. La fel ca suprafața pământului, emite radiații infraroșii invizibile în aproximativ același interval de lungimi de undă.

Cea mai mare parte (70%) a radiațiilor atmosferice ajunge la suprafața pământului, restul merge în spațiul cosmic. Radiația atmosferică care ajunge la suprafața pământului se numește contraradiație E a, deoarece este îndreptată spre radiația proprie a suprafeței pământului. Suprafața pământului absoarbe aproape în întregime radiația care vine din sens opus (95–99%). Astfel, contraradiația este o sursă importantă de căldură pentru suprafața pământului, pe lângă radiația solară absorbită. Contraradiația crește odată cu creșterea acoperirii norilor, deoarece norii înșiși radiază puternic.

Principala substanță din atmosferă care absoarbe radiațiile terestre și trimite contraradiații este vaporii de apă. Absoarbe radiația infraroșie într-o gamă largă a spectrului - de la 4,5 la 80 de microni, cu excepția intervalului cuprins între 8,5 și 12 microni.

Monoxidul de carbon (dioxidul de carbon) absoarbe puternic radiația infraroșie, dar numai într-o regiune îngustă a spectrului; ozonul este mai slab și, de asemenea, într-o regiune îngustă a spectrului. Adevărat, absorbția de către dioxid de carbon și ozon are loc în unde a căror energie în spectrul radiațiilor terestre este aproape de maxim (7–15 μm).

Contraradiația este întotdeauna ceva mai mică decât cea terestră. Prin urmare, suprafața pământului pierde căldură din cauza diferenței pozitive dintre radiația proprie și cea inversă. Diferența dintre radiația proprie de pe suprafața pământului și contraradiația atmosferei se numește radiație efectivă E e:

E e = E s – E A.

Radiația eficientă este pierderea netă de energie radiantă și, prin urmare, de căldură de la suprafața pământului pe timp de noapte. Radiația proprie poate fi determinată conform legii Stefan-Boltzmann, cunoscând temperatura suprafeței pământului, iar contraradiația poate fi calculată folosind formula de mai sus.

Radiația efectivă în nopțile senine este de aproximativ 0,07–0,10 kW/m2 la stațiile de câmpie la latitudini temperate și de până la 0,14 kW/m2 la stațiile de munte înalte (unde contraradiația este mai mică). Odată cu creșterea tulburării, care crește contraradiația, radiația efectivă scade. Pe vreme înnorată este mult mai puțin decât pe vreme senină; în consecință, răcirea pe timp de noapte a suprafeței pământului este mai mică.

Radiația eficientă, desigur, există și în timpul zilei. Dar în timpul zilei este blocat sau parțial compensat de radiația solară absorbită. Prin urmare, suprafața pământului este mai caldă ziua decât noaptea, dar radiația efectivă în timpul zilei este și ea mai mare.

În medie, suprafața pământului la latitudini medii pierde prin radiația efectivă aproximativ jumătate din cantitatea de căldură pe care o primește din radiația absorbită.

Absorbind radiația terestră și trimițând contra radiații la suprafața pământului, atmosfera reduce astfel răcirea acesteia din urmă pe timp de noapte. În timpul zilei, împiedică încălzirea suprafeței pământului de către radiația solară. Această influență a atmosferei asupra regimului termic al suprafeței pământului se numește efect de seră, sau efect de seră, datorită analogiei externe cu efectul sticlei într-o seră.

Bilanțul radiațiilor de pe suprafața pământului

Diferența dintre radiația absorbită și radiația efectivă se numește bilanțul radiațiilor de pe suprafața pământului:

ÎN=(S păcat h + D)(1 – A) – E e.

Noaptea, când nu există radiație totală, balanța negativă a radiațiilor este egală cu radiația efectivă.

Bilanțul radiațiilor trece de la valori negative pe timp de noapte la valori pozitive pe timp de zi după răsăritul soarelui la o altitudine de 10-15°. Trece de la valori pozitive la valori negative înainte de apusul soarelui la aceeași înălțime deasupra orizontului. În prezența stratului de zăpadă, bilanţul radiaţiilor se deplasează la valori pozitive numai la o altitudine solară de aproximativ 20–25 o, deoarece cu un albedo mare de zăpadă, absorbția sa de radiație totală este scăzută. În timpul zilei, balanța radiațiilor crește odată cu creșterea altitudinii solare și scade odată cu scăderea acesteia.

Valorile medii la amiază ale balanței radiațiilor la Moscova vara pe cer senin, date de S.P. Hromov și M.A. Petrosyants (2004), au aproximativ 0,51 kW/m2, iarna doar 0,03 kW/m2, în condiții medii de noros vara aproximativ 0,3 kW/m2, iar iarna aproape de zero.

1. Pe ce insule a trăit pasărea dodo dispărută?

Mauritius

Comore

Seychelles

Maldive

2. În apropiere de care insulă se observă cea mai mare temperatură de suprafață a Oceanului Mondial?

Socotra

Nou Britannia

Insulele Canare

3. Care dintre următoarele limbi nu are legătură cu celelalte trei?

danez

norvegian

finlandeză

suedez

4. Ce proporție de lumină solară este absorbită de suprafața Pământului?

5. Care dintre următoarele produse nu este un articol comercial de export din Ghana?

Boabe de cacao

Lemn

6. Care dintre următoarele orașe franceze înregistrează cele mai puține precipitații în iulie - august?

Marsilia

7. Când s-a destrămat continentul Pangea?

acum 10 milioane de ani

acum 50 de milioane de ani

acum 250 de milioane de ani

acum 500 de milioane de ani

8. Pe ce insulă se află vulcanul Mayon?

Mindanao

Kalimantan

9. Care dintre aceste afirmații descrie cel mai bine locația Sofia?

În bazinul Dunării

În Munții Balcani

În Munții Rodopi

Pe malul Mării Negre

10. În ce oraș se află sediul OPEC?

Bruxelles

Strasbourg

11. În ce regiune istorică a României este majoritatea populației maghiari?

Țara Românească

Moldova

Dobrogea

Transilvania

12. Cărui bazin marin aparține debitul lacului Baikal?

Laptev

Siberia de Est

Beringovo

Karskoye

13. De ce fosta Insulă Renașterii aproape că și-a dublat dimensiunea din 1950?

Sedimentul fluviului

Creșterea zonei ghețarilor

Scaderea nivelului apei

Diguri artificiale

14. Cum se numește regiunea puțin populată, fierbinte și uscată din Argentina, predispusă la inundații severe în timpul verii?

Gran Chaco

Entre Rios

Patagonia

15. În ce parte a Indiei locuiesc popoarele care vorbesc limbi dravidiene?

Nord Vest

nord-est

16. În ce oraș a fost recent redenumit aeroportul după numele? Ciang Kai-shek

Hong Kong

17. Care provincie canadiană a început recent dezvoltarea nisipurilor petroliere?

Ontario

Alberta

British Columbia

18. Care dintre următoarele canale nu are gateway-uri?

Kiel

panameză

Râul Sf. Lawrence

Suez

19. Limba nahuatl este vorbită de descendenții oamenilor care au construit orașele și templele maiestuoase din Mexic. Ce fel de oameni sunt aceștia?

Olmec

20. Care dintre următoarele orașe se află în Țara Bascilor?

Guadalajara

Barcelona

Bilbao

21. Care provincie din China are cea mai mare populație?

Shandong

Sichuan

22. Ce țări au aderat la ONU după 2005?

Muntenegru

Muntenegru și Timorul de Est

Muntenegru, Timorul de Est și Eritreea

23. Care parte a Marii Britanii este cea mai puțin dens populată?

Scoţia

Irlanda de Nord

24. Ce oraș, situat pe malul Vistulei, are centrul istoric inclus în Lista Patrimoniului Mondial UNESCO?

Katowice

Poznan

25. În ce domeniu al geografiei s-a remarcat Abraham Ortelius?

Oceanologie

Meteorologie

Geologie

Cartografie

26. Care este cea mai mare realizare a lui Martin Boeheim?

Prima hartă tipărită din lume

Primul glob din lume

Proiecție conformă

Compilarea unei enciclopedii a cunoștințelor antice

27. Care țară are cel mai mare număr de refugiați interni?

Croaţia

Bosnia si Hertegovina

Azerbaidjan

28. O zi este legată de aproximativ 1 an, deoarece 1 grad de longitudine înseamnă:

360 de minute

60 de minute

60 de grade

Lungimea ecuatorului

29. În ce direcție ar trebui să vă deplasați pentru a ajunge din punctul cu coordonatele 12° N? 176° V până la un punct cu coordonatele 30° N. 174°E?

Spre nord-est

Spre sud-vest

Spre nord-vest

Spre sud-est

30. Care dintre următoarele se caracterizează prin crusta cea mai tânără?

Rift din Africa de Est

Ascensiunea Pacificului de Est

scut canadian

Bazinul Amazonului

31. Ce mișcări ale plăcilor tectonice se observă în zona Faliei San Andreas?

Ciocnirea plăcilor

Alunecarea plăcilor

Ridicarea și coborârea diferitelor plăci

Deplasarea orizontală a plăcilor în direcții diferite de-a lungul unei axe

32. În care dintre aceste țări există o scădere a populației migrației?

Irlanda

33. Ce proporție din populația lumii trăiește în zone urbane?

34. Care dintre următoarele țări este lider în numărul de sosiri de turiști?

Franţa

Vietnam

35. Ce țări nu au acces la Oceanul Mondial și se învecinează doar cu state care nici nu au acces la Oceanul Mondial?

Uzbekistan

Uzbekistan și Liechtenstein

Uzbekistan, Liechtenstein și Ungaria

Uzbekistan, Liechtenstein, Ungaria și Republica Centrafricană

36. Care dintre următoarele roci este metamorfică?

Calcar

Bazalt

37. La ce latitudine este situat Polul Sud Magnetic?

38. Care dintre următoarele insule este de origine corală?

Hokkaido

Kiritimati

Seychelles

39. Care dintre aceste afirmații nu este adevărată în ceea ce privește Costa Rica?

Lipsa unei armate regulate

Rată ridicată de alfabetizare

Proporție mare de populație indigenă

Proporție mare de populație albă

40. De ce nu poate fi folosită proiecția cilindrică a lui Gerhard Mercator pentru calcule topografice?

Zonele obiectelor de la ecuator sunt distorsionate

Zonele obiectelor aflate la latitudini mari sunt distorsionate

Unghiurile sunt distorsionate

Grila de grade este distorsionată

41. Ce state sunt implicate într-o dispută teritorială cu privire la granița care se întinde de-a lungul 22° latitudine nordică?

India și Pakistan

SUA și Canada

Egipt și Sudan

Namibia și Angola

42. Ce țări au încheiat recent o dispută privind zona bogată în petrol a Peninsulei Bakassi?

Nigeria și Camerun

RDC și Angola

Gabon și Camerun

Guineea și Sierra Leone

43. Care dintre scările indicate de hartă afișează terenul în cel mai detaliu?

44. Care este densitatea populației din Singapore?

3543 persoane/km2

6573 persoane/km2

7350 persoane/km2

9433 persoane/km2

45. Care este ponderea celor mai populate patru țări în populația Pământului?

46. ​​​​Ce zone climatice veți traversa când călătoriți de la Darwin la Alice Springs?

Maritime temperate, umede subecuatoriale, uscate subecuatoriale, uscate tropicale

Subecuatoriu uscat, tropical uscat, desert tropical

Subecuatoriu umed, subecuatorial uscat, tropical uscat

Subecuatoriu umed, subecuatorial uscat, tropical uscat, desert tropical

47. Ce condiție poate elimina influența taifunurilor?

Locație pe ecuator

Situat la 15° latitudine nordică

Fiind deasupra mării

Fiind la tropice

48. Când este cel mai înalt nivel al apei din râul Zambezi?

49. Care este motivul culorii negru-roșie a apei din afluentul Rio Negro al Amazonului?

Poluarea apei industriale în râu

Taninuri conținute în așternutul vegetal

Stânci din Anzi

Eroziunea prin apă a solurilor ecuatoriale

50. Punct cu coordonatele 18° S. 176° V situat pe insule:

Caroline

Societăţile

Hawaiian

Din lista de țări de mai jos, selectați cele 5 cu cele mai mari rate de fertilitate și clasați aceste țări în ordine descrescătoare:

Israel

Guatemala

Spania

Din lista de țări de mai jos, selectați cele 5 cu cea mai lungă linie de coastă și clasați-le în ordinea descrescătoare a valorii lor:

Malaezia

Australia

Ucraina

Indonezia

Venezuela

Brazilia

Bangladesh

Costa Rica

Pe o hartă, marcați cele mai populate 5 țări din America de Sud.

Pe o hartă schiță, marcați cele 5 țări africane cu cel mai mare flux de refugiați.

RĂSPUNSURI

1 - Mauritius

2 - Socotra

3 - finlandeză

4 - Aproximativ 50%

6 - Marsilia

7 - Cel mai apropiat răspuns este „acum 250 de milioane de ani”.

9 - Formularea testului nu poate fi considerată corectă. Opțiunea „În bazinul Dunării” este complet corectă, dar nu exactă: o astfel de definiție a poziției nu se concentrează pe Sofia. Opțiunea „În Munții Balcani” indică mai precis locația, dar conceptul de „Munții Balcanici” în sine este vag.

11 - Transilvania

12 - Karskoe

13 - Scăderea nivelului apei

14 - Patagonia

16 - Taipei

17 - Alberta

18 - Suez

19 - Azteci

20 - Bilbao

21 - Sichuan

22 - Muntenegru

23 - Scoția

24 - Cracovia

25 - Cartografie

26 - Glob

27 - Bosnia și Herțegovina

28 - Lungimea ecuatorului

29 - Spre nord-vest

30 - Ascensiunea Pacificului de Est

31 - Decalaj orizontal...

32 - Aparent, aceasta se referă la Iran, deși nu există date exacte.

33 - 49% (deși calculele pentru 2007 arată că numărul locuitorilor orașului este deja de peste 50%).

34 - Franța

35 - Uzbekistan și Liechtenstein

36 - Marmură

38 - Kiritimati

39 - Lipsa unei armate regulate. Cu toate acestea, alte semne nu pot fi respinse, deoarece Sensul cuvântului „înalt” nu este definit. Testul este incorect.

40 - Zonele obiectelor aflate la latitudini mari sunt distorsionate. Dar a 4-a opțiune nu este lipsită de sens. Testul este incorect.

41 - Egipt și Sudan

42 - Nigeria și Camerun

44 - 7350. Dar astfel de întrebări nu pot fi puse.

45 - Aproximativ 43%

46 - al doilea răspuns

47 - La ecuator

49 - Taninuri

Niger, Egipt, Yemen, Africa de Sud, Laos, Malaezia, Australia, Suedia, Indonezia, Brazilia. Sarcina, însă, este incorectă. Lungimea liniei de coastă este, în principiu, o cantitate de nemăsurat. Cm.: K.S. Lazarevici. Lungimea litoralului//Geografie, Nr./2004.

Formularea întrebărilor este din memorie și poate diferi ușor de cele originale: Societatea National Geographic din SUA nu emite sarcini nici participanților la competiție, nici liderilor de echipă.

Afirmația că maghiarii constituie majoritatea în Transilvania este discutabilă. Românii au un alt punct de vedere asupra acestei chestiuni.