Slnečné, zemské a atmosférické žiarenie. Klimatológia a meteorológovia Potenciál slnečnej energie
Obrázok 1 – Histogram zmien intenzity slnečného žiarenia (energie) na ceste k horúcej soľanke solárneho soľného jazierka.
Pre posúdenie efektívnosti aktívneho využívania rôznych druhov slnečného žiarenia určíme, ktoré z prírodných, umelých a prevádzkových faktorov majú pozitívny a ktorý negatívny vplyv na koncentráciu (zvýšenie príkonu) slnečného žiarenia do jazierka. a jeho akumulácia horúcou soľankou.
Zem a atmosféra dostanú 1,3∙1024 cal tepla zo Slnka za rok. Meria sa intenzitou, t.j. množstvo energie žiarenia (v kalóriách), ktoré pochádza zo Slnka za jednotku času na plochu kolmú na slnečné lúče.
Žiarivá energia Slnka sa na Zem dostáva vo forme priameho a difúzneho žiarenia, t.j. Celkom Je absorbovaný zemským povrchom a nie je úplne premenený na teplo, časť sa stráca vo forme odrazeného žiarenia.
Priame a rozptýlené (celkové), odrazené a absorbované žiarenie patrí do krátkovlnnej časti spektra. Spolu s krátkovlnným žiarením sa na zemský povrch dostáva aj dlhovlnné žiarenie z atmosféry (protižiarenie), zemský povrch zasa vyžaruje dlhovlnné žiarenie (vlastné žiarenie).
Priame slnečné žiarenie označuje hlavný prírodný faktor dodávania energie na vodnú hladinu solárneho soľného jazierka. Slnečné žiarenie prichádzajúce na aktívny povrch vo forme lúča rovnobežných lúčov vyžarujúcich priamo zo slnečného disku sa nazýva priame slnečné žiarenie. Priame slnečné žiarenie patrí do krátkovlnnej časti spektra (s vlnovými dĺžkami od 0,17 do 4 mikrónov; v skutočnosti na zemský povrch dopadajú lúče s vlnovou dĺžkou 0,29 mikrónov)
Slnečné spektrum možno rozdeliť do troch hlavných oblastí:
Ultrafialové žiarenie (- viditeľné žiarenie (0,4 µm - infračervené žiarenie (> 0,7 µm) - 46 % intenzita. Blízka infračervená oblasť (0,7 µm) Pri vlnových dĺžkach väčších ako 2,5 µm je slabé mimozemské žiarenie intenzívne absorbované CO2 a vodou), takže iba malá časť tohto rozsahu slnečnej energie sa dostane na povrch Zeme.
Na Zem nedopadá takmer žiadne infračervené (>12 µm) slnečné žiarenie.
Z hľadiska aplikácie slnečnej energie na Zemi treba brať do úvahy len žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok 0,29 - 2,5 µm Väčšina slnečnej energie mimo atmosféry sa vyskytuje v rozsahu vlnových dĺžok 0,2 - 4 µm a na Zemi povrch - v rozsahu 0,29 – 2,5 µm.
Pozrime sa, ako sa vo všeobecnosti prerozdeľujú toky energie, ktoré Slnko dáva Zemi. Zoberme si 100 konvenčných jednotiek solárnej energie (1,36 kW/m2) dopadajúcich na Zem a sledujme ich dráhy v atmosfére. Jedno percento (13,6 W/m2), krátke ultrafialové žiarenie slnečného spektra, je absorbované molekulami v exosfére a termosfére a ohrieva ich. Ďalšie tri percentá (40,8 W/m2) blízkeho ultrafialového žiarenia absorbuje stratosférický ozón. Infračervený chvost slnečného spektra (4% alebo 54,4 W/m2) zostáva v horných vrstvách troposféry, obsahujúci vodnú paru (vyše nie je prakticky žiadna vodná para).
Zvyšných 92 podielov slnečnej energie (1,25 kW/m2) spadá do „priesvitného okna“ atmosféry 0,29 mikrónu.Svetelná energia rozptýlená v atmosfére (48 podielov alebo 652,8 W/m2 spolu) je ňou čiastočne absorbovaná ( 10 akcií alebo 136 W/m2) a zvyšok je rozdelený medzi zemský povrch a vesmír. Do vesmíru ide viac, ako sa dostane na povrch, 30 akcií (408 W/m2) hore, 8 akcií (108,8 W/m2) dole.
Toto opísalo všeobecný, spriemerovaný obraz prerozdelenia slnečnej energie v zemskej atmosfére. Nedovoľuje však riešiť konkrétne problémy využívania slnečnej energie na uspokojenie potrieb človeka v konkrétnej oblasti jeho bydliska a práce a tu je dôvod.
Zemská atmosféra lepšie odráža šikmé slnečné lúče, takže hodinové slnečné žiarenie na rovníku a v stredných zemepisných šírkach je oveľa väčšie ako vo vysokých zemepisných šírkach.
Hodnoty slnečnej nadmorskej výšky (nadmorské výšky) 90, 30, 20 a 12 ⁰ (vzdušná (optická) hmotnosť (m) atmosféry zodpovedá 1, 2, 3 a 5) s bezoblačnou atmosférou. na intenzitu približne 900, 750, 600 a 400 W/m2 (pri 42° - m = 1,5 a pri 15° - m = 4). Celková energia dopadajúceho žiarenia v skutočnosti prekračuje uvedené hodnoty, pretože zahŕňa nielen priamu zložku, ale aj rozptýlenú zložku intenzity žiarenia na vodorovnom povrchu za týchto podmienok, rozptýlenú pri vzduchových hmotách 1, 2, 3 a 5, rovnajúce sa 110, 90, 70 a 50 W/m2 (s koeficientom 0,3 – 0,7 pre vertikálnu rovinu, keďže je viditeľná len polovica oblohy). Okrem toho v oblastiach oblohy blízko Slnka existuje „cirkumsolárne halo“ v okruhu ≈ 5⁰.
Denné množstvo slnečného žiarenia nie je maximálne na rovníku, ale blízko 40⁰. Táto skutočnosť je aj dôsledkom sklonu zemskej osi k rovine jej obežnej dráhy. Počas letného slnovratu je Slnko v trópoch takmer celý deň nad hlavou a dĺžka denného svetla je 13,5 hodiny, čo je viac ako na rovníku v deň rovnodennosti. S rastúcou zemepisnou šírkou sa dĺžka dňa predlžuje a hoci intenzita slnečného žiarenia klesá, maximálna hodnota denného slnečného žiarenia sa vyskytuje v zemepisnej šírke okolo 40⁰ a zostáva takmer konštantná (pre podmienky bezoblačnej oblohy) až po polárny kruh.
S prihliadnutím na oblačnosť a znečistenie ovzdušia priemyselným odpadom, ktoré je typické pre mnohé krajiny sveta, by sa hodnoty uvedené v tabuľke mali znížiť aspoň o polovicu. Napríklad pre Anglicko v roku 1970, pred začiatkom boja o ochranu životného prostredia, bolo ročné množstvo slnečného žiarenia len 900 kWh/m2 namiesto 1700 kWh/m2.
Prvé údaje o priehľadnosti atmosféry na jazere Bajkal získal V.V. Bufal v roku 1964 Ukázalo sa, že hodnoty priameho slnečného žiarenia nad Bajkalom sú v priemere o 13 % vyššie ako v Irkutsku. Priemerný koeficient spektrálnej priehľadnosti atmosféry na severnom Bajkalu v lete je 0,949, 0,906, 0,883 pre červený, zelený a modrý filter. V lete je atmosféra opticky nestabilnejšia ako v zime a táto nestabilita sa od popoludnia do popoludnia výrazne líši. V závislosti od ročného priebehu útlmu vodnou parou a aerosólmi sa mení aj ich podiel na celkovom útlme slnečného žiarenia. V chladnej časti roka hrajú hlavnú úlohu aerosóly, v teplej časti vodné pary. Bajkalská panva a jazero Bajkal sa vyznačujú pomerne vysokou integrálnou transparentnosťou atmosféry. Pri optickej hmotnosti m = 2 sa priemerné hodnoty koeficientu priehľadnosti pohybujú od 0,73 (leto) do 0,83 (zima) Zároveň sú denné zmeny integrálnej priehľadnosti atmosféry veľké, najmä na poludnie - od 0,67 do 0,77. Aerosóly výrazne obmedzujú vstup priameho slnečného žiarenia do vodnej plochy jazierka a pohlcujú najmä žiarenie z viditeľného spektra s vlnovou dĺžkou, ktorá ľahko prechádza čerstvou vrstvou jazierka, čo má veľký význam pre akumuláciu slnečného žiarenia. energie pri jazierku. (Vrstva vody s hrúbkou 1 cm je prakticky nepriepustná pre infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou viac ako 1 mikrón). Preto sa ako tepelne ochranný filter používa voda s hrúbkou niekoľkých centimetrov. Pre sklo je hranica dlhovlnného prenosu infračerveného žiarenia 2,7 mikrónu.
Priehľadnosť atmosféry znižuje aj veľké množstvo prachových častíc, voľne transportovaných cez step.
Elektromagnetické žiarenie vyžarujú všetky ohrievané telesá a čím je teleso chladnejšie, tým je intenzita žiarenia nižšia a čím ďalej do dlhovlnnej oblasti sa posúva maximum jeho spektra. Existuje veľmi jednoduchý vzťah [ = 0,2898 cm∙deg. (Wienov zákon)], pomocou ktorého je ľahké určiť, kde sa nachádza maximálne vyžarovanie telesa s teplotou (⁰K). Napríklad ľudské telo s teplotou 37 + 273 = 310 ⁰K vyžaruje infračervené lúče s maximom blízkym hodnote = 9,3 μm. A steny napríklad solárnej sušičky s teplotou 90 ⁰C budú vyžarovať infračervené lúče s maximom blízkym hodnote = 8 mikrónov. Viditeľné slnečné žiarenie (0,4 mikrónu) Svojho času bol veľkým pokrokom prechod od klasickej žiarovky s uhlíkovým vláknom k modernej žiarovke s volfrámovým vláknom. Uhlíkové vlákno je možné priviesť na teplotu 2100 ⁰K , a volfrámová - až 2500 ⁰K . Prečo je týchto 400 ⁰K tak dôležitých? Ide o to, že účelom žiarovky nie je zohrievať, ale dávať svetlo. Preto je potrebné dosiahnuť takúto polohu že maximum krivky pripadá na viditeľné štúdium. Ideálne by bolo mať vlákno, ktoré by odolalo teplote povrchu Slnka. Ale aj prechod z 2100 na 2500 ⁰K zvyšuje podiel energie pripísateľnej viditeľnému žiareniu z 0,5 na 1,6 %.
Každý môže cítiť infračervené lúče vychádzajúce z tela zahriateho len na 60 - 70 ⁰C umiestnením dlane zospodu (aby sa eliminovala tepelná konvekcia). Príchod priameho slnečného žiarenia do vodnej plochy jazierka zodpovedá jeho príchodu na horizontálnu ožarovaciu plochu. Vyššie uvedené zároveň ukazuje neistotu kvantitatívnych charakteristík príchodu v konkrétnom časovom bode, sezónne aj denné. Jedinou konštantnou charakteristikou je výška Slnka (optická hmotnosť atmosféry).
Akumulácia slnečného žiarenia zemským povrchom a jazierkom sa výrazne líšia.
Prírodné povrchy Zeme majú rôzne reflexné (absorpčné) schopnosti. Tmavé povrchy (černozem, rašeliniská) majú teda nízku hodnotu albeda okolo 10 %. (Albedo povrchu je pomer toku žiarenia odrazeného týmto povrchom do okolitého priestoru k toku, ktorý naň dopadá).
Svetlé plochy (biely piesok) majú veľké albedo, 35 – 40 %. Albedo povrchov s trávnatým porastom sa pohybuje od 15 do 25 %. Albedo korún listnatých lesov v lete je 14–17 % a ihličnatého lesa 12–15 %. Albedo povrchu klesá so zvyšujúcou sa slnečnou výškou.
Albedo vodných plôch sa pohybuje od 3 do 45 % v závislosti od výšky Slnka a miery vzrušenia.
Keď je vodná hladina pokojná, albedo závisí len od výšky Slnka (obrázok 2).
Obrázok 2 – Závislosť odrazu slnečného žiarenia pre pokojnú vodnú hladinu od výšky Slnka.
Vstup slnečného žiarenia a jeho prechod cez vodnú vrstvu má svoje vlastné charakteristiky.
Vo všeobecnosti sú optické vlastnosti vody (jej roztokov) vo viditeľnej oblasti slnečného žiarenia prezentované na obrázku 3.
Obrázok 3 – Optické vlastnosti vody (jej roztokov) vo viditeľnej oblasti slnečného žiarenia
Na plochom rozhraní dvoch médií vzduch - voda sa pozorujú javy odrazu a lomu svetla.
Keď sa svetlo odráža, dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na odrazový povrch, obnovené v bode dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine a uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. V prípade lomu ležia dopadajúci lúč, kolmica rekonštruovaná v bode dopadu lúča na rozhranie medzi dvoma prostrediami a lomený lúč v rovnakej rovine. Uhol dopadu a uhol lomu (obrázok 4) súvisia s /, kde je absolútny index lomu druhého média a je prvý. Pretože pre vzduch bude mať vzorec formu
Obrázok 4 – Lom lúčov pri prechode zo vzduchu do vody
Keď lúče prechádzajú zo vzduchu do vody, blížia sa k „kolmici dopadu“; napríklad lúč dopadajúci na vodu pod uhlom ku kolmici k povrchu vody do nej vstupuje pod uhlom, ktorý je menší ako (obrázok 4, a). Keď však dopadajúci lúč, kĺžuci sa po hladine vody, dopadá na hladinu vody takmer v pravom uhle k kolmici, napríklad pod uhlom 89 ° alebo menej, potom vstupuje do vody pod uhlom menším ako priamku, a to pod uhlom iba 48,5°. Pri väčšom uhle k kolmici ako 48,5 ° lúč nemôže vstúpiť do vody: toto je „limitný“ uhol pre vodu (obrázok 4, b).
V dôsledku toho sú lúče dopadajúce na vodu vo všetkých možných uhloch stlačené pod vodou do pomerne tesného kužeľa s uhlom otvorenia 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (obrázok 4, c). Okrem toho lom vody závisí od jej teploty, ale tieto zmeny sú také nevýznamné, že nemôžu byť zaujímavé pre inžiniersku prax na zvažovanú tému.
Sledujme teraz cestu lúčov idúcich späť (z bodu P) - z vody do vzduchu (obrázok 5). Podľa zákonov optiky budú dráhy rovnaké a všetky lúče obsiahnuté v spomínanom 97-stupňovom kuželi budú vystupovať do vzduchu pod rôznymi uhlami rozmiestnenými po celom 180-stupňovom priestore nad vodou. Podvodné lúče nachádzajúce sa mimo spomínaného uhla (97 stupňov) nebudú vychádzať spod vody, ale budú sa úplne odrážať od jej povrchu, ako od zrkadla.
Obrázok 5 – Lom lúčov pri prechode z vody do vzduchu
Ak existuje iba odrazený lúč, neexistuje žiadny lomený lúč (fenomén úplného vnútorného odrazu).
Akýkoľvek podvodný lúč, ktorý narazí na hladinu vody pod uhlom väčším ako je „obmedzujúci“ (t. j. väčší ako 48,5°), sa neláme, ale odráža: podlieha „úplnému vnútornému odrazu“. Odraz sa v tomto prípade nazýva úplný, pretože sa tu odrážajú všetky dopadajúce lúče, zatiaľ čo aj najlepšie leštené strieborné zrkadlo odráža len časť dopadajúcich lúčov a zvyšok pohltí. Voda za týchto podmienok je ideálnym zrkadlom. V tomto prípade hovoríme o viditeľnom svetle. Všeobecne povedané, index lomu vody, podobne ako iných látok, závisí od vlnovej dĺžky (tento jav sa nazýva disperzia). V dôsledku toho hraničný uhol, pri ktorom dochádza k úplnému vnútornému odrazu, nie je rovnaký pre rôzne vlnové dĺžky, ale pre viditeľné svetlo sa pri odraze na hranici vody a vzduchu tento uhol mení o menej ako 1°.
Vzhľadom na to, že pri väčšom uhle ku kolmici ako 48,5⁰ nemôže slnečný lúč vstúpiť do vody: toto je „obmedzujúci“ uhol pre vodu (obrázok 4, b), potom sa hmotnosť vody príliš nemení. celý rozsah slnečných výšok nevýznamne ako vzduch - je vždy menší.
Keďže je však hustota vody 800-krát väčšia ako hustota vzduchu, absorpcia slnečného žiarenia vodou sa výrazne zmení. Okrem toho, ak svetelné žiarenie prechádza cez priehľadné médium, potom spektrum takéhoto svetla má určité charakteristiky. Určité čiary v ňom sú silne zoslabené, to znamená, že vlny zodpovedajúcej dĺžky sú silne absorbované príslušným médiom. Takéto spektrá sa nazývajú absorpčné spektrá. Typ absorpčného spektra závisí od danej látky.
Keďže roztok solí zo solárneho soľného jazierka môže obsahovať rôzne koncentrácie chloridu sodného a horečnatého a ich pomery, nemá zmysel hovoriť jednoznačne o absorpčných spektrách. Aj keď existuje veľa výskumov a údajov o tejto problematike.
Napríklad štúdie uskutočnené v ZSSR (Ju. Usmanov) na identifikáciu priepustnosti žiarenia rôznych vlnových dĺžok pre vodné roztoky a roztoky chloridu horečnatého rôznych koncentrácií priniesli nasledujúce výsledky (obrázok 6). A B.J.Brinkworth ukazuje grafickú závislosť absorpcie slnečného žiarenia a monochromatickej hustoty toku slnečného žiarenia (žiarenia) v závislosti od vlnových dĺžok (obrázok 7).
V dôsledku toho bude kvantitatívny prísun priameho slnečného žiarenia do horúcej soľanky z jazierka po vstupe do vody závisieť od: monochromatickej hustoty toku slnečného žiarenia (žiarenia); z výšky Slnka. A tiež od albeda hladiny jazierka, od čistoty vrchnej vrstvy solárneho soľného jazierka, pozostávajúceho zo sladkej vody, s hrúbkou zvyčajne 0,1 - 0,3 m, kde sa miešanie nedá potlačiť, zloženie, koncentrácia a hrúbka roztoku v gradientovej vrstve (izolačná vrstva s rastúcou koncentráciou soľanky smerom nadol), na čistote vody a soľanky.
Z obrázkov 6 a 7 vyplýva, že voda má najväčšiu priepustnosť vo viditeľnej oblasti slnečného spektra. To je veľmi priaznivý faktor pre prechod slnečného žiarenia cez hornú čerstvú vrstvu solárneho soľného jazierka.
Bibliografia
1 Osadchiy G.B. Solárna energia, jej deriváty a technológie na ich využitie (Úvod do obnoviteľnej energie) / G.B. Osadchiy. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 s.
2 Twydell J. Obnoviteľné zdroje energie / J. Twydell, A. Weir. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 s.
3 Duffy J. A. Tepelné procesy využívajúce slnečnú energiu / J. A. Duffy, W. A. Beckman. M.: Mir, 1977. 420 s.
4 Klimatické zdroje Bajkalu a jeho povodia /N. P. Ladeishchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318 s.
5 Pikin S. A. Tekuté kryštály / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 s.
6 Kitaygorodsky A.I. Fyzika pre každého: Fotóny a jadrá / A.I. Kitaygorodsky. M.: Nauka, 1984. 208 s.
7 Kuhling H. Príručka fyziky. / H. Kuhling. M.: Mir, 1982. 520 s.
8 Enochovich A. S. Príručka fyziky a techniky / A. S. Enochovich. M.: Školstvo, 1989. 223 s.
9 Perelman Ya. I. Zábavná fyzika. Kniha 2 / Áno. I. Perelman. M.: Nauka, 1986. 272 s.
Uveďte príklad ruských hôr zahrnutých v Pamírsko-čukčskom páse?
4) Vymenujte najstaršiu éru?
5) Aké sú obdobia obdobia: trias, jura, krieda?
6) V akom období a v akej dobe sa objavili prvé plazy?
7) V ktorom období kenozoickej éry sa objavili opice?
8) V dôsledku činnosti akej exogénnej sily vznikajú tieto reliéfne formy: auto, carling, koryto, cirkus, moréna, baranie čela, eskers, kamas?
9) Ako sa nazýva zhluk ložísk jedného druhu nerastu?
10) Ako sa nazýva dlhodobý vzor počasia?
11) Ako sa nazýva teplo a svetlo vyžarované slnkom?
12) Ako sa nazýva proces klimatických zmien pri vzďaľovaní sa od morí a oceánov, pričom množstvo zrážok klesá a amplitúda teplotných výkyvov sa zvyšuje?
13) Ako sa nazýva hraničný pás oddeľujúci vzduchové hmoty rôznych vlastností?
14) Ktorý front pri postupe produkuje výdatné zrážky sprevádzané silným vetrom?
15) Aký je hlavný model teplotných zmien v lete v Rusku?
16) Ako sa nazýva množstvo vlhkosti, ktoré sa môže za daných atmosférických podmienok odpariť z povrchu?
17) Určte typ podnebia v Rusku z popisu: typické pre Kaliningradskú oblasť; Vyskytuje sa počas roka pomerne veľké množstvo zrážok a nie studené, vlhké zimy, po ktorých nasledujú horúce, vlhké letá?
18) Aký smer vetra prevláda v Rusku?
19) Ako sa nazýva vodný tok tečúci v depresii?
20) Ako sa volá priehlbina v reliéfe, ktorým rieka preteká?
21) Ako sa nazýva množstvo vody, ktoré pretečie korytom rieky za určité časové obdobie?
22) Ako sa nazýva dočasný vzostup vody v rieke?
23)Ako sa volá výškový rozdiel medzi prameňom a ústím rieky?
24) Uveďte príklad ruských riek s jarnými záplavami?
25) Uveďte príklad ruských riek s prevahou ľadovcového napájania?
26) Vymenuj rieky patriace do Tichého oceánu?
27) Uveďte príklady drenážnych a bezodtokových jazier v Rusku?
28) Pomenujte nádrž na rieke Volga?
29) Ako sa nazýva podmáčaná oblasť zemského povrchu?
30) Kde sa v Rusku nachádzajú ľadové štíty?
31)Kde je údolie gejzírov v Rusku?
32) Ako sa nazýva sypká povrchová vrstva Zeme, ktorá má plodnosť?
33) Aký typ pôdy je typický pre zónu tajgy?
34) Ako sa v poľnohospodárstve nazýva súbor organizačných, ekonomických a technických opatrení zameraných na zlepšenie pôd?
35) Aké sú druhy vegetácie v tundre?
36) Aké druhy živočíchov stepného pásma poznáš?
37) Uveďte príklady antropogénnej, priemyselnej krajiny?
a) do akej nadmorskej výšky lietadlo vystúpilo, ak je vonku teplota -30C a na povrchu Zeme +12? b) Aká je teplota vzduchu v Pamíre, ak cv juli na nohe je +36C? Výška Pamíru je 6 km.
c) Pilot letu Volgograd-Moskva sa vzniesol do výšky 2 km. Aký je atmosférický tlak vzduchu v tejto výške, ak na povrchu zeme bol 750 mm Hg?
Možnosť 1 Zhoda: indikátory tlaku a) 749 mm Hg;1) pod normálnou hodnotou;
b) 760 mmHg; 2) normálne;
c) 860 mmHg; 3) nad normálom.
Rozdiel medzi najvyššou a najnižšou teplotou vzduchu
s názvom:
a) tlak; b) pohyb vzduchu; c) amplitúda; d) kondenzácia.
3. Príčina nerovnomerného rozloženia slnečného tepla na zemskom povrchu
je:
a) vzdialenosť od slnka; b) sférický;
c) rozdielna hrúbka atmosférickej vrstvy;
4. Atmosférický tlak závisí od:
a) sila vetra; b) smer vetra; c) rozdiely teploty vzduchu;
d) reliéfne znaky.
Slnko je v zenite na rovníku:
Ozónová vrstva sa nachádza v:
a) troposféra; b) stratosféra; c) mezosféra; d) exosféra; e) termosféra.
Doplňte prázdne: vzduchová škrupina zeme je - __________________
8. Kde je pozorovaný najmenší výkon troposféry:
a) na póloch; b) v miernych zemepisných šírkach; c) na rovníku.
Umiestnite kroky ohrevu v správnom poradí:
a) ohrev vzduchu; b) slnečné lúče; c) ohrievanie zemského povrchu.
V akom čase v lete je za jasného počasia pozorovaná najvyššia teplota?
vzduch: a) na poludnie; b) predpoludním; c) popoludní.
10. Doplňte do prázdneho: pri výstupe na hory, atmosférický tlak..., za každý
10,5 m pri... mmHg.
Vypočítajte atmosférický tlak v Narodnaya. (Nájdite výšku vrcholov v
mapu, zmerajte krvný tlak na úpätí hôr ako 760 mm Hg)
Počas dňa boli zaznamenané tieto údaje:
max t = +2 °C, min t = -8 °C; Určte amplitúdu a priemernú dennú teplotu.
Možnosť 2
1. Na úpätí hory je krvný tlak 760 mm Hg. Aký bude tlak vo výške 800 m:
a) 840 mm Hg. čl.; b) 760 mm Hg. čl.; c) 700 mm Hg. čl.; d) 680 mm Hg. čl.
2. Priemerné mesačné teploty sú vypočítané:
a) súčtom priemerných denných teplôt;
b) vydelením súčtu priemerných denných teplôt počtom dní v mesiaci;
c) z rozdielu súčtu teplôt predchádzajúceho a nasledujúceho mesiaca.
3. Zápas:
indikátory tlaku
a) 760 mm Hg. čl.; 1) pod normálnou hodnotou;
b) 732 mm Hg. čl.; 2) normálne;
c) 832 mm Hg. čl. 3) nad normálom.
4. Dôvod nerovnomerného rozloženia slnečného žiarenia po zemskom povrchu
je: a) vzdialenosť od Slnka; b) sférickosť Zeme;
c) hrubá vrstva atmosféry.
5. Denná amplitúda je:
a) celkový počet meraní teploty počas dňa;
b) rozdiel medzi najvyššou a najnižšou teplotou vzduchu v
počas dňa;
c) kolísanie teploty počas dňa.
6. Aký prístroj sa používa na meranie atmosférického tlaku:
a) vlhkomer; b) barometer; c) pravítka; d) teplomer.
7. Slnko je v zenite na rovníku:
8. Vrstva atmosféry, kde sa vyskytujú všetky poveternostné javy:
a) stratosféra; b) troposféra; c) ozón; d) mezosféra.
9. Vrstva atmosféry, ktorá neprepúšťa ultrafialové lúče:
a) troposféra; b) ozón; c) stratosféra; d) mezosféra.
10. Kedy je v lete za jasného počasia najnižšia teplota vzduchu:
a) o polnoci; b) pred východom slnka; c) po západe slnka.
11. Vypočítajte krvný tlak hory Elbrus. (Nájdite výšku vrcholov na mape, krvný tlak dole
Choďte na hory podmienečne na 760 mm Hg. čl.)
12. Vo výške 3 km je teplota vzduchu = - 15 ‘C, čo je teplota vzduchu pri.
Povrch Zeme:
a) + 5 °C; b) +3 °C; c) 0 °C; d) -4'C.
Zdroje tepla. Tepelná energia má pre život atmosféry rozhodujúci význam. Hlavným zdrojom tejto energie je Slnko. Čo sa týka tepelného žiarenia Mesiaca, planét a hviezd, to je pre Zem také nepodstatné, že sa s ním prakticky nedá počítať. Podstatne viac tepelnej energie poskytuje vnútorné teplo Zeme. Podľa výpočtov geofyzikov neustále prúdenie tepla z vnútra Zeme zvyšuje teplotu zemského povrchu o 0°.1. Ale taký prílev tepla je ešte taký malý, že ani s ním netreba počítať. Za jediný zdroj tepelnej energie na povrchu Zeme teda možno považovať iba Slnko.
Slnečné žiarenie. Slnko, ktoré má teplotu fotosféry (vyžarujúceho povrchu) asi 6000°, vyžaruje energiu do priestoru všetkými smermi. Časť tejto energie vo forme obrovského lúča paralelných slnečných lúčov dopadá na Zem. Slnečná energia, ktorá dopadá na povrch Zeme vo forme priamych lúčov zo Slnka, sa nazýva priame slnečné žiarenie. Nie všetko slnečné žiarenie nasmerované na Zem však dosiahne zemský povrch, pretože slnečné lúče, ktoré prechádzajú hrubou vrstvou atmosféry, sú ním čiastočne absorbované, čiastočne rozptýlené molekulami a suspendovanými časticami vzduchu a niektoré sú odrážané mrakmi. Tá časť slnečnej energie, ktorá sa rozptýli v atmosfére, sa nazýva tzv rozptýlené žiarenie. Rozptýlené slnečné žiarenie sa šíri atmosférou a dostáva sa na povrch Zeme. Tento typ žiarenia vnímame ako rovnomerné denné svetlo, keď je Slnko úplne zakryté mrakmi alebo sa práve stratilo pod obzorom.
Priame a difúzne slnečné žiarenie, ktoré dosiahne zemský povrch, nie je úplne absorbované. Časť slnečného žiarenia sa odráža od zemského povrchu späť do atmosféry a tam sa nachádza vo forme prúdu lúčov, tzv. odrazené slnečné žiarenie.
Zloženie slnečného žiarenia je veľmi zložité, čo súvisí s veľmi vysokou teplotou vyžarujúceho povrchu Slnka. Podľa vlnovej dĺžky sa spektrum slnečného žiarenia zvyčajne delí na tri časti: ultrafialové (η<0,4<μ видимую глазом (η od 0,4μ do 0,76μ) a infračervená časť (η >0,76μ). Zloženie slnečného žiarenia na zemskom povrchu ovplyvňuje okrem teploty slnečnej fotosféry aj pohlcovanie a rozptyl časti slnečných lúčov pri prechode vzduchovým obalom Zeme. Z tohto hľadiska bude zloženie slnečného žiarenia na hornej hranici atmosféry a na povrchu Zeme odlišné. Na základe teoretických výpočtov a pozorovaní sa zistilo, že na hranici atmosféry predstavuje ultrafialové žiarenie 5%, viditeľné lúče - 52% a infračervené - 43%. Na zemskom povrchu (v slnečnej výške 40°) tvoria ultrafialové lúče len 1 %, viditeľné 40 % a infračervené 59 %.
Intenzita slnečného žiarenia. Intenzitou priameho slnečného žiarenia sa rozumie množstvo tepla v kalóriách prijatých za minútu. zo žiarivej energie povrchu Slnka v 1 cm 2, umiestnené kolmo na slnečné lúče.
Na meranie intenzity priameho slnečného žiarenia sa používajú špeciálne prístroje - aktinometre a pyrheliometre; Množstvo rozptýleného žiarenia sa zisťuje pyranometrom. Automatickú registráciu trvania slnečného žiarenia vykonávajú aktinografy a heliografy. Spektrálna intenzita slnečného žiarenia je určená spektrobolografom.
Na hranici atmosféry, kde sú vylúčené absorbčné a rozptylové účinky vzduchového obalu Zeme, je intenzita priameho slnečného žiarenia približne 2. výkaly o 1 cm 2 povrchy za 1 min. Toto množstvo sa nazýva slnečná konštanta. Intenzita slnečného žiarenia v 2 výkaly o 1 cm 2 za 1 min. poskytuje počas roka také množstvo tepla, že by stačilo roztopiť vrstvu ľadu 35 m hrubé, ak takáto vrstva pokrývala celý zemský povrch.
Početné merania intenzity slnečného žiarenia dávajú dôvod domnievať sa, že množstvo slnečnej energie prichádzajúcej k hornej hranici zemskej atmosféry kolíše o niekoľko percent. Oscilácie sú periodické a neperiodické, zjavne spojené s procesmi prebiehajúcimi na samotnom Slnku.
Okrem toho v priebehu roka dochádza k určitej zmene intenzity slnečného žiarenia v dôsledku skutočnosti, že Zem sa pri svojej ročnej rotácii nepohybuje po kruhu, ale po elipse, v jednom z ohniskov, v ktorom sa nachádza Slnko. . V tomto smere sa mení vzdialenosť Zeme od Slnka a následne kolíše aj intenzita slnečného žiarenia. Najväčšiu intenzitu pozorujeme okolo 3. januára, keď je Zem najbližšie k Slnku, a najnižšiu okolo 5. júla, keď je Zem v maximálnej vzdialenosti od Slnka.
Z tohto dôvodu sú výkyvy v intenzite slnečného žiarenia veľmi malé a môžu byť zaujímavé len teoreticky. (Množstvo energie v maximálnej vzdialenosti súvisí s množstvom energie v minimálnej vzdialenosti 100:107, t.j. rozdiel je úplne zanedbateľný.)
Podmienky ožiarenia povrchu zemegule. Už len samotný guľovitý tvar Zeme vedie k tomu, že žiarivá energia Slnka je na zemskom povrchu rozložená veľmi nerovnomerne. Takže v dňoch jarnej a jesennej rovnodennosti (21. marca a 23. septembra) bude len na rovníku na poludnie uhol dopadu lúčov 90° (obr. 30) a pri približovaní sa k pólom bude pokles z 90 na 0°. teda
ak sa na rovníku množstvo prijatého žiarenia berie ako 1, potom na 60. rovnobežke bude vyjadrené ako 0,5 a na póle sa bude rovnať 0.
Zemeguľa má navyše denný a ročný pohyb a zemská os je voči rovine obehu naklonená o 66°.5. Vďaka tomuto sklonu vzniká medzi rovníkovou rovinou a rovinou obežnej dráhy uhol 23°30. Táto okolnosť vedie k tomu, že uhly dopadu slnečných lúčov pre rovnaké zemepisné šírky sa budú meniť v rozmedzí 47° (23,5 + 23,5 ).
V závislosti od ročného obdobia sa mení nielen uhol dopadu lúčov, ale aj dĺžka osvetlenia. Ak je v tropických krajinách dĺžka dňa a noci vo všetkých ročných obdobiach približne rovnaká, tak v polárnych krajinách je to naopak veľmi rozdielne. Napríklad pri 70° N. w. v lete Slnko nezapadne 65 dní pri 80° severnej šírky. sh.- 134 a na póle -186. Z tohto dôvodu je radiácia na severnom póle v deň letného slnovratu (22. júna) o 36 % väčšia ako na rovníku. Pokiaľ ide o celú letnú polovicu roka, celkové množstvo tepla a svetla prijatého pólom je len o 17% menšie ako na rovníku. Tak v lete v polárnych krajinách trvanie osvetlenia do značnej miery kompenzuje nedostatok žiarenia, ktorý je dôsledkom malého uhla dopadu lúčov. V zimnej polovici roka je obraz úplne odlišný: množstvo žiarenia na tom istom severnom póle sa bude rovnať 0. Výsledkom je, že v priebehu roka je priemerné množstvo žiarenia na póle o 2,4 menšie ako na póle. rovník. Zo všetkého povedaného vyplýva, že množstvo slnečnej energie, ktorú Zem získa žiarením, je určené uhlom dopadu lúčov a dĺžkou ožiarenia.
Pri absencii atmosféry v rôznych zemepisných šírkach by zemský povrch dostal nasledujúce množstvo tepla za deň, vyjadrené v kalóriách na 1 cm 2(pozri tabuľku na strane 92).
Rozloženie žiarenia po zemskom povrchu uvedené v tabuľke sa zvyčajne nazýva slnečná klíma. Opakujeme, že takéto rozloženie žiarenia máme len na hornej hranici atmosféry.
Oslabenie slnečného žiarenia v atmosfére. Doteraz sme hovorili o podmienkach distribúcie slnečného tepla po zemskom povrchu, bez toho, aby sme brali do úvahy atmosféru. Medzitým je atmosféra v tomto prípade veľmi dôležitá. Slnečné žiarenie prechádzajúce atmosférou sa rozptyľuje a okrem toho absorbuje. Oba tieto procesy spolu do značnej miery tlmia slnečné žiarenie.
Slnečné lúče prechádzajúce atmosférou zažívajú v prvom rade rozptyl (difúziu). Rozptyl vzniká tým, že svetelné lúče, lámané a odrazené od molekúl vzduchu a častíc pevných a tekutých telies vo vzduchu, sa odchyľujú od priamej dráhy Komu naozaj "rozptýliť".
Rozptyl výrazne tlmí slnečné žiarenie. S nárastom množstva vodnej pary a najmä prachových častíc sa zväčšuje rozptyl a zoslabuje sa žiarenie. Vo veľkých mestách a púštnych oblastiach, kde je obsah prachu vo vzduchu najväčší, rozptyl oslabuje silu žiarenia o 30 – 45 %. Vďaka rozptylu sa získava denné svetlo, ktoré osvetľuje predmety, aj keď na ne priamo nedopadajú slnečné lúče. Rozptyl určuje aj farbu oblohy.
Zastavme sa teraz pri schopnosti atmosféry absorbovať žiarivú energiu zo Slnka. Hlavné plyny, ktoré tvoria atmosféru, absorbujú relatívne málo žiarivej energie. Nečistoty (vodná para, ozón, oxid uhličitý a prach) majú naopak vysokú absorpčnú schopnosť.
V troposfére je najvýznamnejšou nečistotou vodná para. Obzvlášť silne absorbujú infračervené (dlhovlnné), t.j. prevažne tepelné lúče. A čím viac vodnej pary v atmosfére, tým prirodzene viac a. absorpcie. Množstvo vodnej pary v atmosfére podlieha veľkým zmenám. V prírodných podmienkach sa pohybuje od 0,01 do 4 % (objemovo).
Ozón má veľmi vysokú absorpčnú kapacitu. Výrazná prímes ozónu, ako už bolo spomenuté, sa nachádza v spodných vrstvách stratosféry (nad tropopauzou). Ozón takmer úplne absorbuje ultrafialové (krátkovlnné) lúče.
Oxid uhličitý má tiež vysokú absorpčnú kapacitu. Pohlcuje hlavne dlhovlnné, t.j. prevažne tepelné lúče.
Prach vo vzduchu tiež pohlcuje časť slnečného žiarenia. Pri zahrievaní slnečnými lúčmi dokáže výrazne zvýšiť teplotu vzduchu.
Z celkového množstva slnečnej energie prichádzajúcej na Zem absorbuje atmosféra len asi 15 %.
Útlm slnečného žiarenia rozptylom a absorpciou atmosférou je pre rôzne zemepisné šírky Zeme veľmi rozdielny. Tento rozdiel závisí predovšetkým od uhla dopadu lúčov. V zenitovej polohe Slnka vertikálne dopadajúce lúče prechádzajú atmosférou najkratšou cestou. S klesajúcim uhlom dopadu sa dráha lúčov predlžuje a tlmenie slnečného žiarenia sa stáva výraznejším. Ten je dobre viditeľný z nákresu (obr. 31) a priloženej tabuľky (v tabuľke je dráha slnečného lúča v zenitovej polohe Slnka braná ako jedna).
V závislosti od uhla dopadu lúčov sa mení nielen počet lúčov, ale aj ich kvalita. V období, keď je Slnko v zenite (nad hlavou), tvoria ultrafialové lúče 4 %,
viditeľné – 44 % a infračervené – 52 %. Keď je Slnko blízko obzoru, ultrafialové lúče tam nie sú vôbec, viditeľné 28 % a infračervené 72 %.
Zložitosť vplyvu atmosféry na slnečné žiarenie ešte zhoršuje skutočnosť, že jej prenosová kapacita sa značne líši v závislosti od ročného obdobia a poveternostných podmienok. Ak by teda obloha zostala po celý čas bez mráčika, potom by sa dal ročný priebeh prílevu slnečného žiarenia v rôznych zemepisných šírkach graficky vyjadriť nasledovne (obr. 32) Na výkrese je jasne vidieť, že pri bezoblačnej oblohe v máji v Moskve V júni a júli by sa zo slnečného žiarenia prijalo viac tepla ako na rovníku. Podobne v druhej polovici mája, júna a prvej polovice júla by sa na severnom póle dostalo viac tepla ako na rovníku a v Moskve. Opakujeme, že to bude prípad bezoblačnej oblohy. Ale v skutočnosti to nefunguje, pretože oblačnosť výrazne oslabuje slnečné žiarenie. Uveďme príklad znázornený na grafe (obr. 33). Graf ukazuje, koľko slnečného žiarenia nedosiahne zemský povrch: jeho významnú časť oneskoruje atmosféra a mraky.
Treba však povedať, že teplo pohltené mrakmi ide sčasti na zohrievanie atmosféry a sčasti sa nepriamo dostáva na zemský povrch.
Denné a ročné zmeny intenzity slnečného žiareniasvetelného žiarenia. Intenzita priameho slnečného žiarenia na zemský povrch závisí od výšky Slnka nad horizontom a od stavu atmosféry (obsahu prachu v nej). Ak. Ak by bola priehľadnosť atmosféry konštantná počas celého dňa, potom by bola maximálna intenzita slnečného žiarenia pozorovaná na poludnie a minimálna pri východe a západe slnka. V tomto prípade by bol graf dennej intenzity slnečného žiarenia symetrický vzhľadom na pol dňa.
Obsah prachu, vodných pár a iných nečistôt v atmosfére sa neustále mení. V tomto smere sa mení priehľadnosť vzduchu a narúša sa symetria grafu intenzity slnečného žiarenia. Často, najmä v lete, na poludnie, keď sa zemský povrch intenzívne zahrieva, vznikajú silné vzostupné prúdy vzduchu a zvyšuje sa množstvo vodnej pary a prachu v atmosfére. To má za následok výrazné zníženie slnečného žiarenia na poludnie; Maximálna intenzita žiarenia je v tomto prípade pozorovaná v predpoludňajších alebo popoludňajších hodinách. Ročné kolísanie intenzity slnečného žiarenia súvisí aj so zmenami výšky Slnka nad obzorom počas roka a so stavom priehľadnosti atmosféry v rôznych ročných obdobiach. V krajinách severnej pologule je najvyššia výška Slnka nad obzorom v mesiaci jún. Zároveň sa však pozoruje najväčšia prašnosť atmosféry. Maximálna intenzita preto zvyčajne nenastáva uprostred leta, ale v jarných mesiacoch, keď Slnko vystupuje dosť vysoko* nad obzor a atmosféra po zime zostáva relatívne čistá. Na ilustráciu ročného kolísania intenzity slnečného žiarenia na severnej pologuli uvádzame údaje o priemerných mesačných hodnotách intenzity poludňajšieho žiarenia v Pavlovsku.
Množstvo tepla zo slnečného žiarenia. Počas dňa povrch Zeme nepretržite prijíma teplo z priameho a difúzneho slnečného žiarenia alebo len z difúzneho žiarenia (v zamračenom počasí). Denné množstvo tepla sa určuje na základe aktinometrických pozorovaní: s prihliadnutím na množstvo priameho a difúzneho žiarenia prijatého na zemský povrch. Po určení množstva tepla na každý deň sa vypočíta množstvo tepla prijatého zemským povrchom za mesiac alebo za rok.
Denné množstvo tepla prijatého zemským povrchom zo slnečného žiarenia závisí od intenzity žiarenia a dĺžky jeho pôsobenia počas dňa. V tomto ohľade sa minimálny prílev tepla vyskytuje v zime a maximálny v lete. V geografickom rozložení celkového žiarenia okolo zemegule sa jeho nárast pozoruje s klesajúcou zemepisnou šírkou. Túto pozíciu potvrdzuje nasledujúca tabuľka.
Úloha priameho a difúzneho žiarenia v ročnom množstve tepla prijatého zemským povrchom v rôznych zemepisných šírkach zemegule je rôzna. Vo vysokých zemepisných šírkach dominuje ročnému množstvu tepla rozptýlené žiarenie. S klesajúcou zemepisnou šírkou sa stáva dominantným priame slnečné žiarenie. Napríklad v Tikhaya Bay poskytuje difúzne slnečné žiarenie 70 % ročného množstva tepla a priame žiarenie len 30 %. V Taškente naopak priame slnečné žiarenie poskytuje 70 %, rozptýlené len 30 %.
Odrazivosť Zeme. Albedo. Ako už bolo naznačené, zemský povrch pohltí len časť slnečnej energie, ktorá sa k nemu dostane vo forme priameho a difúzneho žiarenia. Druhá časť sa odráža do atmosféry. Pomer množstva slnečného žiarenia odrazeného daným povrchom k množstvu žiarivého energetického toku dopadajúceho na tento povrch sa nazýva albedo. Albedo je vyjadrené v percentách a charakterizuje odrazivosť daného povrchu.
Albedo závisí od charakteru povrchu (vlastnosti pôdy, prítomnosť snehu, vegetácie, vody a pod.) a od uhla dopadu slnečných lúčov na zemský povrch. Napríklad, ak lúče dopadajú na zemský povrch pod uhlom 45°, potom:
Z vyššie uvedených príkladov je zrejmé, že odrazivosť rôznych predmetov nie je rovnaká. Najväčší je pri snehu a najmenej pri vode. Príklady, ktoré sme zobrali, sa však týkajú len tých prípadov, keď je výška Slnka nad horizontom 45°. Keď sa tento uhol zmenšuje, odrazivosť sa zvyšuje. Takže napríklad pri slnečnej výške 90° voda odráža len 2%, pri 50° - 4%, pri 20° - 12%, pri 5° - 35-70% (v závislosti od stavu vodnej hladiny ).
Pri bezoblačnej oblohe odráža povrch zemegule v priemere 8 % slnečného žiarenia. Navyše 9 % odráža atmosféra. Zemeguľa ako celok s bezoblačnou oblohou teda odráža 17 % žiarivej energie Slnka, ktorá na ňu dopadá. Ak je obloha pokrytá mrakmi, potom sa od nich odráža 78% žiarenia. Ak zoberieme prírodné podmienky, na základe pomeru medzi bezoblačnou oblohou a oblohou pokrytou mrakmi, ktoré sú pozorované v skutočnosti, tak odrazivosť Zeme ako celku je rovná 43%.
Zemské a atmosférické žiarenie. Zem, ktorá prijíma slnečnú energiu, sa zahrieva a sama sa stáva zdrojom tepelného žiarenia do vesmíru. Lúče vyžarované zemským povrchom sú však veľmi odlišné od slnečných lúčov. Zem vyžaruje iba dlhovlnné (λ 8-14 μ) neviditeľné infračervené (tepelné) lúče. Energia vyžarovaná zemským povrchom je tzv pozemské žiarenie.Žiarenie zo Zeme vzniká... deň a noc. Čím vyššia je teplota emitujúceho telesa, tým väčšia je intenzita žiarenia. Zemské žiarenie sa určuje v rovnakých jednotkách ako slnečné žiarenie, t.j. v kalóriách od 1 cm 2 povrchy za 1 min. Pozorovania ukázali, že množstvo pozemského žiarenia je malé. Zvyčajne dosahuje 15-18 stotín kalórií. Ale pri nepretržitom pôsobení môže poskytnúť významný tepelný efekt.
Najsilnejšie pozemské žiarenie sa získava pri bezoblačnej oblohe a dobrej priehľadnosti atmosféry. Oblačnosť (najmä nízka oblačnosť) výrazne znižuje terestrickú radiáciu a často ju znižuje na nulu. Tu môžeme povedať, že atmosféra spolu s oblakmi je dobrá „deka“, ktorá chráni Zem pred nadmerným ochladzovaním. Časti atmosféry, podobne ako oblasti zemského povrchu, vyžarujú energiu podľa svojej teploty. Táto energia sa nazýva atmosférické žiarenie. Intenzita atmosférického žiarenia závisí od teploty vyžarujúcej časti atmosféry, ako aj od množstva vodnej pary a oxidu uhličitého obsiahnutých vo vzduchu. Atmosférické žiarenie patrí do skupiny dlhovlnných. Šíri sa v atmosfére všetkými smermi; jeho určité množstvo sa dostane na zemský povrch a je ním absorbované, druhá časť ide do medziplanetárneho priestoru.
O príchod a spotreba slnečnej energie na Zem. Zemský povrch na jednej strane prijíma slnečnú energiu vo forme priameho a difúzneho žiarenia a na druhej strane časť tejto energie stráca vo forme pozemského žiarenia. V dôsledku príchodu a spotreby slnečnej energie sa získa určitý výsledok. V niektorých prípadoch môže byť tento výsledok pozitívny, v iných negatívny. Uveďme príklady oboch.
8. januára. Deň je bez mráčika. Dňa 1 cm 2 zemský povrch dostal za 20 dní výkaly priame slnečné žiarenie a 12 výkaly rozptýlené žiarenie; celkovo to dáva 32 kal. Zároveň v dôsledku žiarenia 1 cm? Zemský povrch sa stratil 202 kal. Výsledkom je, že v účtovnom jazyku má súvaha stratu 170 výkaly(záporný zostatok).
6. júla. Obloha je takmer bez mráčika. 630 prijatých z priameho slnečného žiarenia výkaly, z rozptýleného žiarenia 46 kal. Celkovo teda zemský povrch dostal 1 cm 2 676 kal. 173 stratených pozemským žiarením kal. V súvahe je uvedený zisk 503 výkaly(bilancia je kladná).
Z uvedených príkladov je okrem iného úplne jasné, prečo sú mierne zemepisné šírky v zime chladné a v lete teplé.
Využitie slnečného žiarenia na technické a domáce účely. Slnečné žiarenie je nevyčerpateľný prírodný zdroj energie. Množstvo slnečnej energie na Zemi možno posúdiť na tomto príklade: ak napríklad využijeme teplo slnečného žiarenia dopadajúce len na 1/10 plochy ZSSR, môžeme získať energiu rovnajúcu sa práci. z 30 tisíc vodných elektrární Dneper.
Ľudia sa oddávna snažia využiť voľnú energiu slnečného žiarenia pre svoje potreby. K dnešnému dňu bolo vytvorených mnoho rôznych solárnych elektrární, ktoré pracujú s využitím slnečného žiarenia a sú široko používané v priemysle a na uspokojenie domácich potrieb obyvateľstva. V južných oblastiach ZSSR fungujú solárne ohrievače vody, kotly, zariadenia na odsoľovanie slanej vody, solárne sušičky (na sušenie ovocia), kuchyne, kúpele, skleníky a zariadenia na lekárske účely na základe širokého využívania slnečného žiarenia v priemysel a verejné služby. Slnečné žiarenie je široko používané v strediskách na liečbu a zlepšenie zdravia ľudí.
- zdroj-
Polovinkin, A.A. Základy všeobecnej geovedy/ A.A. Polovinkin.- M.: Štátne vzdelávacie a pedagogické nakladateľstvo Ministerstva školstva RSFSR, 1958. - 482 s.
Zobrazenia príspevku: 312
Žiarivá energia zo Slnka je prakticky jediným zdrojom tepla pre povrch Zeme a jej atmosféru. Žiarenie prichádzajúce z hviezd a Mesiaca je 30?10 6-krát menšie ako slnečné žiarenie. Tepelný tok z hlbín Zeme na povrch je 5000-krát menší ako teplo prijaté zo Slnka.
Časť slnečného žiarenia je viditeľné svetlo. Slnko je teda pre Zem zdrojom nielen tepla, ale aj svetla, ktoré je dôležité pre život na našej planéte.
Žiarivá energia Slnka sa premieňa na teplo čiastočne v samotnej atmosfére, ale hlavne na zemskom povrchu, kde ide ohrievať vrchné vrstvy pôdy a vody a z nich vzduch. Rozohriaty zemský povrch a zohriata atmosféra zase vyžarujú neviditeľné infračervené žiarenie. Uvoľnením žiarenia do vesmíru sa zemský povrch a atmosféra ochladzujú.
Skúsenosti ukazujú, že priemerné ročné teploty zemského povrchu a atmosféry kdekoľvek na Zemi sa z roka na rok menia len málo. Ak vezmeme do úvahy teplotné podmienky na Zemi počas dlhých časových období, môžeme prijať hypotézu, že Zem je v tepelnej rovnováhe: príchod tepla zo Slnka je vyvážený jeho stratou do vesmíru. Ale keďže Zem (s atmosférou) prijíma teplo absorbovaním slnečného žiarenia a teplo stráca vlastným žiarením, hypotéza o tepelnej rovnováhe súčasne znamená, že aj Zem je v radiačnej rovnováhe: prílev krátkovlnného žiarenia na ňu je vyrovnaný. uvoľnením dlhovlnného žiarenia do vesmíru .
Priame slnečné žiarenie
Žiarenie prichádzajúce na zemský povrch priamo z disku Slnka sa nazýva priame slnečné žiarenie. Slnečné žiarenie sa šíri zo Slnka všetkými smermi. Ale vzdialenosť od Zeme k Slnku je taká veľká, že priame žiarenie dopadá na akýkoľvek povrch na Zemi v podobe zväzku rovnobežných lúčov, vyžarujúcich akoby z nekonečna. Dokonca aj celá zemeguľa ako celok je v porovnaní so vzdialenosťou od Slnka taká malá, že všetko slnečné žiarenie na ňu dopadajúce možno považovať za zväzok rovnobežných lúčov bez výraznej chyby.
Je ľahké pochopiť, že maximálne možné množstvo žiarenia za daných podmienok prijíma jednotka plochy umiestnená kolmo na slnečné lúče. Na jednotku horizontálnej plochy bude menej žiarivej energie. Základná rovnica pre výpočet priameho slnečného žiarenia je založená na uhle dopadu slnečných lúčov, presnejšie na výške Slnka ( h): S" = S hriech h; Kde S"- slnečné žiarenie dopadajúce na vodorovný povrch, S– priame slnečné žiarenie s paralelnými lúčmi.
Tok priameho slnečného žiarenia na vodorovný povrch sa nazýva insolácia.
Zmeny slnečného žiarenia v atmosfére a na zemskom povrchu
Asi 30 % priameho slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem sa odráža späť do vesmíru. Zvyšných 70% ide do atmosféry. Pri prechode atmosférou je slnečné žiarenie čiastočne rozptýlené atmosférickými plynmi a aerosólmi a mení sa na špeciálnu formu rozptýleného žiarenia. Čiastočne priame slnečné žiarenie je pohlcované atmosférickými plynmi a nečistotami a mení sa na teplo, t.j. ide zohriať atmosféru.
Nerozptýlené a neabsorbované v atmosfére priame slnečné žiarenie dopadá na zemský povrch. Jeho malá časť sa od nej odráža a väčšinu žiarenia pohltí zemský povrch, v dôsledku čoho sa zemský povrch ohrieva. Časť rozptýleného žiarenia sa dostáva aj na zemský povrch, čiastočne sa od neho odráža a čiastočne ho pohlcuje. Druhá časť rozptýleného žiarenia smeruje hore do medziplanetárneho priestoru.
V dôsledku absorpcie a rozptylu žiarenia v atmosfére sa priame žiarenie, ktoré dopadá na zemský povrch, líši od toho, ktoré dorazilo na hranicu atmosféry. Tok slnečného žiarenia klesá a mení sa jeho spektrálne zloženie, pretože lúče rôznych vlnových dĺžok sú absorbované a rozptýlené v atmosfére rôznymi spôsobmi.
V najlepšom prípade, t.j. v najvyššej polohe Slnka a pri dostatočnej čistote vzduchu možno na zemský povrch pozorovať priamy tok žiarenia okolo 1,05 kW/m 2 . V horách vo výškach 4–5 km boli pozorované toky žiarenia až 1,2 kW/m2 a viac. Keď sa Slnko približuje k horizontu a zväčšuje sa hrúbka vzduchu, ktorým slnečné lúče prechádzajú, tok priameho žiarenia sa čoraz viac zmenšuje.
Asi 23 % priameho slnečného žiarenia je absorbovaných v atmosfére. Okrem toho je táto absorpcia selektívna: rôzne plyny absorbujú žiarenie v rôznych častiach spektra a v rôznej miere.
Dusík absorbuje žiarenie len pri veľmi krátkych vlnových dĺžkach v ultrafialovej časti spektra. Energia slnečného žiarenia v tejto časti spektra je úplne zanedbateľná, takže absorpcia dusíkom nemá prakticky žiadny vplyv na tok slnečného žiarenia. V trochu väčšej miere, ale stále veľmi málo, kyslík pohlcuje slnečné žiarenie – v dvoch úzkych oblastiach viditeľnej časti spektra a v jeho ultrafialovej časti.
Ozón je silnejší absorbér slnečného žiarenia. Pohlcuje ultrafialové a viditeľné slnečné žiarenie. Napriek tomu, že jeho obsah vo vzduchu je veľmi malý, pohlcuje ultrafialové žiarenie v horných vrstvách atmosféry tak silno, že vlny kratšie ako 0,29 mikrónu v slnečnom spektre pri zemskom povrchu vôbec nepozorujeme. Celková absorpcia slnečného žiarenia ozónom dosahuje 3 % priameho slnečného žiarenia.
Oxid uhličitý (oxid uhličitý) silne pohlcuje žiarenie v infračervenej oblasti spektra, ale jeho obsah v atmosfére je stále malý, takže jeho pohlcovanie priameho slnečného žiarenia je vo všeobecnosti nízke. Z plynov je hlavným absorbérom žiarenia v atmosfére vodná para, sústredená v troposfére a najmä v jej spodnej časti. Z celkového toku slnečného žiarenia vodná para absorbuje žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok nachádzajúcich sa vo viditeľnej a blízkej infračervenej oblasti spektra. Slnečné žiarenie pohlcujú aj mraky a atmosférické nečistoty, t.j. aerosólové častice suspendované v atmosfére. Celkovo predstavuje absorpcia vodnej pary a aerosólu asi 15 % a 5 % absorbujú mraky.
Na každom jednotlivom mieste sa absorpcia v čase mení v závislosti jednak od premenlivého obsahu absorbujúcich látok vo vzduchu, hlavne vodnej pary, oblakov a prachu, jednak od výšky Slnka nad horizontom, t.j. na hrúbke vzduchovej vrstvy, ktorou prechádzajú lúče na ceste k Zemi.
Priame slnečné žiarenie na ceste atmosférou je tlmené nielen absorpciou, ale aj rozptylom a je tlmené výraznejšie. Rozptyl je základným fyzikálnym javom pri interakcii svetla s hmotou. Môže sa vyskytovať na všetkých vlnových dĺžkach elektromagnetického spektra, v závislosti od pomeru veľkosti rozptylových častíc k vlnovej dĺžke dopadajúceho žiarenia, pri rozptyle častica nachádzajúca sa v dráhe šírenia elektromagnetickej vlny nepretržite „vyťahuje“ energiu. z dopadajúcej vlny a opätovne ju vyžaruje do všetkých smerov. Časticu teda možno považovať za bodový zdroj rozptýlenej energie. Rozptyľovanie nazývaná premena časti priameho slnečného žiarenia, ktoré sa pred rozptylom šíri vo forme rovnobežných lúčov v určitom smere, na žiarenie šíriace sa všetkými smermi. K rozptylu dochádza v opticky nehomogénnom atmosférickom vzduchu obsahujúcom najmenšie čiastočky kvapalných a pevných nečistôt – kvapky, kryštály, drobné aerosóly, t.j. v prostredí, kde sa index lomu mení bod od bodu. Čistý vzduch bez nečistôt je však aj opticky nehomogénne médium, pretože v ňom v dôsledku tepelného pohybu molekúl neustále vznikajú kondenzácie a zriedenia a kolísanie hustoty. Pri stretnutí s molekulami a nečistotami v atmosfére slnečné lúče strácajú lineárny smer šírenia a sú rozptýlené. Žiarenie sa šíri z rozptýlených častíc takým spôsobom, ako keby boli sami žiaričmi.
Podľa zákonov rozptylu, najmä podľa Rayleighovho zákona, sa spektrálne zloženie rozptýleného žiarenia líši od spektrálneho zloženia priameho žiarenia. Rayleighov zákon hovorí, že rozptyl lúčov je nepriamo úmerný štvrtej mocnine vlnovej dĺžky:
S ? = 32? 3 (m-1) / 3n? 4
Kde S? – koeficient disperzia; m– index lomu plynu; n– počet molekúl na jednotku objemu; ? – vlnová dĺžka.
Asi 26 % energie z celkového toku slnečného žiarenia sa premení na rozptýlené žiarenie v atmosfére. Asi 2/3 rozptýleného žiarenia sa potom dostanú na zemský povrch. Ale to bude špeciálny typ žiarenia, výrazne odlišný od priameho žiarenia. Po prvé, rozptýlené žiarenie neprichádza na zemský povrch zo slnečného disku, ale z celej nebeskej klenby. Preto je potrebné merať jeho prietok na vodorovnú plochu. Tiež sa meria vo W/m2 (alebo kW/m2).
Po druhé, rozptýlené žiarenie sa líši od priameho žiarenia v spektrálnom zložení, pretože lúče rôznych vlnových dĺžok sú rozptýlené v rôznych stupňoch. V spektre rozptýleného žiarenia sa mení pomer energie rôznych vlnových dĺžok v porovnaní so spektrom priameho žiarenia v prospech lúčov s kratšími vlnovými dĺžkami. Čím menšia je veľkosť rozptylových častíc, tým silnejšie sú krátkovlnné lúče rozptýlené v porovnaní s dlhovlnnými lúčmi.
Javy spojené s rozptylom žiarenia
Rozptyl žiarenia je spojený s takými javmi, ako je modrá farba oblohy, súmrak a úsvit, ako aj viditeľnosť. Modrá farba oblohy je farbou vzduchu samotného, v dôsledku rozptylu slnečných lúčov v ňom. Vzduch je priehľadný v tenkej vrstve, rovnako ako voda je priehľadná v tenkej vrstve. Ale v hrubej hrúbke atmosféry má vzduch modrú farbu, rovnako ako voda už v relatívne malej hrúbke (niekoľko metrov) má zelenkastú farbu. Ako teda dochádza k inverznému rozptylu molekulárneho svetla? 4, potom v spektre rozptýleného svetla vyslaného nebeskou klenbou je maximálna energia posunutá do modrej. S výškou, keď hustota vzduchu klesá, t.j. počet rozptýlených častíc, farba oblohy stmavne a zmení sa na tmavo modrú a v stratosfére na čiernofialovú. Čím viac nečistôt je vo vzduchu väčších ako molekuly vzduchu, tým väčší je podiel dlhovlnných lúčov v spektre slnečného žiarenia a tým belasejšia je farba oblohy. Keď je priemer častíc hmly, oblakov a aerosólov väčší ako 1–2 mikróny, lúče všetkých vlnových dĺžok sa už nerozptyľujú, ale odrážajú sa rovnako difúzne; preto vzdialené predmety v hmle a prašnej tme už nezakrýva modrá, ale biela alebo sivá záclona. Preto sa oblaky, na ktoré dopadá slnečné (t. j. biele) svetlo, javia ako biele.
Rozptyl slnečného žiarenia v atmosfére má veľký praktický význam, pretože počas dňa vytvára rozptýlené svetlo. Pri absencii atmosféry na Zemi by bolo svetlo len tam, kde by dopadalo priame slnečné svetlo alebo slnečné lúče odrazené od zemského povrchu a predmetov na ňom. Vďaka rozptýlenému svetlu slúži ako zdroj osvetlenia celá atmosféra počas dňa: cez deň je svetlo aj tam, kde slnečné lúče priamo nedopadajú, a to aj vtedy, keď je slnko zakryté mrakmi.
Po večernom západe slnka tma nepríde hneď. Obloha, najmä v tej časti horizontu, kde zapadlo Slnko, zostáva svetlá a na zemský povrch vysiela postupne klesajúce rozptýlené žiarenie. Podobne aj ráno, ešte pred východom Slnka, sa obloha najviac rozjasní v smere východu Slnka a na zem vysiela rozptýlené svetlo. Tento jav neúplnej tmy sa nazýva súmrak – večer a ráno. Dôvodom je osvetlenie vysokých vrstiev atmosféry Slnkom pod horizontom a rozptyl slnečného svetla nimi.
Takzvaný astronomický súmrak pokračuje večer, kým Slnko nezapadne pod obzor na 18 o; v tomto bode je taká tma, že sú viditeľné aj tie najslabšie hviezdy. Astronomický ranný súmrak začína, keď má slnko rovnakú polohu pod obzorom. Prvá časť večerného astronomického súmraku alebo posledná časť ranného súmraku, keď je slnko pod obzorom aspoň 8°, sa nazýva občiansky súmrak. Trvanie astronomického súmraku sa líši v závislosti od zemepisnej šírky a ročného obdobia. V stredných zemepisných šírkach je to od 1,5 do 2 hodín, v trópoch menej, pri rovníku o niečo dlhšie ako jedna hodina.
Vo vysokých zemepisných šírkach v lete nemusí slnko vôbec klesnúť pod horizont alebo môže klesať veľmi plytko. Ak slnko klesne pod obzor o menej ako 18 stupňov, úplná tma vôbec nenastane a večerné šero sa spája s ranným. Tento jav sa nazýva biele noci.
Súmrak je sprevádzaný krásnymi, niekedy až veľmi efektnými zmenami farby oblohy smerom k Slnku. Tieto zmeny začínajú pred západom slnka a pokračujú po východe slnka. Majú celkom prirodzený charakter a nazývajú sa úsvitom. Charakteristické farby úsvitu sú fialová a žltá. Ale intenzita a rozmanitosť farebných odtieňov úsvitu sa značne líši v závislosti od obsahu aerosólových nečistôt vo vzduchu. Rôznorodé sú aj tóny nasvietenia oblakov za súmraku.
V časti oblohy oproti slnku sa pozoruje protiúsvit aj so zmenou farebných tónov s prevahou fialovej a purpurovofialovej. Po západe slnka sa v tejto časti oblohy objaví tieň Zeme: šedomodrý segment rastúci do výšky a do strán. Javy úsvitu sa vysvetľujú rozptylom svetla najmenšími časticami atmosférických aerosólov a difrakciou svetla väčšími časticami.
Vzdialené objekty sú menej viditeľné ako blízke, a to nielen preto, že sa ich zdanlivá veľkosť zmenšuje. Dokonca aj veľmi veľké objekty v určitej vzdialenosti od pozorovateľa sa stávajú zle viditeľnými v dôsledku zákalu atmosféry, cez ktorú sú viditeľné. Tento zákal je spôsobený rozptylom svetla v atmosfére. Je zrejmé, že sa zvyšuje s pribúdajúcimi aerosólovými nečistotami vo vzduchu.
Pre mnohé praktické účely je veľmi dôležité vedieť, v akej vzdialenosti prestávajú byť rozoznateľné obrysy predmetov za vzduchovou clonou. Vzdialenosť, pri ktorej prestávajú byť obrysy objektov v atmosfére rozlíšiteľné, sa nazýva rozsah viditeľnosti alebo jednoducho viditeľnosť. Rozsah viditeľnosti sa najčastejšie určuje okom pomocou určitých, vopred zvolených objektov (tmavých proti oblohe), ktorých vzdialenosť je známa. Existuje aj množstvo fotometrických prístrojov na určenie viditeľnosti.
Vo veľmi čistom vzduchu, napríklad arktického pôvodu, môže dosah viditeľnosti dosahovať stovky kilometrov, pretože k zoslabovaniu svetla z predmetov v takomto vzduchu dochádza v dôsledku rozptylu hlavne molekulami vzduchu. Vo vzduchu, ktorý obsahuje veľa prachu alebo kondenzačných produktov, môže byť dosah viditeľnosti znížený na niekoľko kilometrov alebo dokonca metrov. V slabej hmle je teda dosah viditeľnosti 500 – 1000 m a pri hustej hmle alebo silných pieskových otrasoch sa môže znížiť na desiatky alebo dokonca niekoľko metrov.
Celkové žiarenie, odraz slnečného žiarenia, absorbované žiarenie, PAR, albedo Zeme
Všetko slnečné žiarenie prichádzajúce na zemský povrch – priame aj difúzne – sa nazýva celkové žiarenie. Teda celková radiácia
Q = S* hriech h + D,
Kde S- energetické osvetlenie priamym žiarením,
D- energetické osvetlenie rozptýleným žiarením,
h- výška Slnka.
Pri bezoblačnej oblohe má celkové žiarenie denné kolísanie s maximom okolo poludnia a ročné kolísanie s maximom v lete. Čiastočná oblačnosť, ktorá nepokrýva slnečný disk, zvyšuje celkové žiarenie v porovnaní s bezoblačnou oblohou; úplná oblačnosť ju naopak znižuje. V priemere oblačnosť znižuje celkovú radiáciu. Preto je v lete príchod celkovej radiácie popoludní v priemere väčší ako popoludní. Z rovnakého dôvodu je v prvom polroku vyššia ako v druhom.
S.P. Khromov a A.M. Petrosyants udáva poludňajšie hodnoty celkového žiarenia v letných mesiacoch pri Moskve pri bezoblačnej oblohe: v priemere 0,78 kW/m2, so Slnkom a oblačnosťou - 0,80, so súvislou oblačnosťou - 0,26 kW/m2.
Celkové žiarenie dopadajúce na zemský povrch sa väčšinou absorbuje v hornej tenkej vrstve pôdy alebo v hrubšej vrstve vody a mení sa na teplo a čiastočne sa odráža. Veľkosť odrazu slnečného žiarenia od zemského povrchu závisí od charakteru tohto povrchu. Pomer množstva odrazeného žiarenia k celkovému množstvu žiarenia dopadajúceho na daný povrch sa nazýva povrchové albedo. Tento pomer je vyjadrený v percentách.
Takže z celkového toku celkového žiarenia ( S hriech h + D) jeho časť sa odráža od zemského povrchu ( S hriech h + D)A kde A– povrchové albedo. Zvyšok celkového žiarenia ( S hriech h + D) (1 – A) je absorbovaný zemským povrchom a ide ohrievať vrchné vrstvy pôdy a vody. Táto časť sa nazýva absorbované žiarenie.
Albedo povrchu pôdy sa pohybuje v rozmedzí 10–30 %; vo vlhkej černozeme klesá na 5% a v suchom svetlom piesku sa môže zvýšiť až o 40%. So zvyšujúcou sa vlhkosťou pôdy sa albedo znižuje. Albedo vegetačného krytu - lesy, lúky, polia - je 10–25%. Albedo povrchu čerstvo napadnutého snehu je 80 – 90 %, dlho stojaceho snehu je asi 50 % a nižšie. Albedo hladkej vodnej hladiny pre priame žiarenie sa pohybuje od niekoľkých percent (ak je Slnko vysoko) do 70 % (ak je nízke); záleží aj od vzrušenia. Pre rozptýlené žiarenie je albedo vodných plôch 5–10 %. V priemere je albedo povrchu svetového oceánu 5–20 %. Albedo horného povrchu oblakov sa pohybuje od niekoľkých percent do 70–80 % v závislosti od typu a hrúbky oblačnosti – v priemere 50–60 % (S.P. Khromov, M.A. Petrosyants, 2004).
Uvedené čísla sa týkajú odrazu slnečného žiarenia nielen viditeľného, ale v celom jeho spektre. Fotometrické prostriedky merajú albedo len pre viditeľné žiarenie, ktoré sa, samozrejme, môže mierne líšiť od albeda pre celý tok žiarenia.
Prevažná časť žiarenia odrazeného zemským povrchom a horným povrchom oblakov ide mimo atmosféry do kozmického priestoru. Časť (asi jedna tretina) rozptýleného žiarenia tiež uniká do vesmíru.
Pomer odrazeného a rozptýleného slnečného žiarenia unikajúceho do vesmíru k celkovému množstvu slnečného žiarenia vstupujúceho do atmosféry sa nazýva planetárne albedo Zeme, alebo jednoducho Zemské albedo.
Celkovo sa planetárne albedo Zeme odhaduje na 31 %. Hlavnou súčasťou planetárneho albeda Zeme je odraz slnečného žiarenia oblakmi.
Časť priameho a odrazeného žiarenia sa podieľa na procese fotosyntézy rastlín, preto sa nazýva fotosynteticky aktívneho žiarenia (PAR). PAR –časť krátkovlnného žiarenia (od 380 do 710 nm), najaktívnejšie vo vzťahu k fotosyntéze a výrobnému procesu rastlín, predstavuje priame aj rozptýlené žiarenie.
Rastliny sú schopné spotrebovávať priame slnečné žiarenie a odrážať sa od nebeských a pozemských objektov v rozsahu vlnových dĺžok od 380 do 710 nm. Tok fotosynteticky aktívneho žiarenia je približne polovičný oproti slnečnému toku, t.j. polovicu celkového žiarenia, prakticky bez ohľadu na poveternostné podmienky a lokalitu. Aj keď, ak je pre európske pomery typická hodnota 0,5, tak pre izraelské je o niečo vyššia (asi 0,52). Nedá sa však povedať, že rastliny využívajú PAR rovnomerne počas celého života a za rôznych podmienok. Efektívnosť využívania PAR je rôzna, preto boli navrhnuté ukazovatele „koeficient využitia PAR“, ktorý odráža efektívnosť využívania PAR a „účinnosť fytocenózy“. Účinnosť fytocenóz charakterizuje fotosyntetickú aktivitu rastlinného krytu. Tento parameter našiel medzi lesníkmi najrozšírenejšie využitie na hodnotenie lesných fytocenóz.
Je potrebné zdôrazniť, že samotné rastliny sú schopné vytvárať PAR vo vegetačnom kryte. Dosahuje sa to vďaka usporiadaniu listov smerom k slnečným lúčom, rotácii listov, rozmiestneniu listov rôznych veľkostí a uhlov sklonu na rôznych úrovniach fytocenóz, t.j. cez takzvanú vegetačnú architektúru. Vo vegetačnom kryte sa slnečné lúče mnohokrát lámu a odrážajú od povrchu listov, čím si vytvárajú vlastný vnútorný režim žiarenia.
Žiarenie rozptýlené v rastlinnej pokrývke má rovnaký fotosyntetický význam ako priame a difúzne žiarenie prichádzajúce na povrch rastlinnej pokrývky.
Žiarenie zo zemského povrchu
Samotné vrchné vrstvy pôdy a vody, snehová pokrývka a vegetácia vyžarujú dlhovlnné žiarenie; Toto pozemské žiarenie sa častejšie nazýva vlastné žiarenie zemského povrchu.
Vlastné vyžarovanie možno vypočítať na základe znalosti absolútnej teploty zemského povrchu. Podľa Stefanovho-Boltzmannovho zákona, berúc do úvahy, že Zem nie je absolútne čierne teleso, a preto zaviesť koeficient? (zvyčajne sa rovná 0,95), pozemné žiarenie E určený vzorcom
E s = ?? T 4 ,
Kde? – Stefan-Boltzmannova konštanta, T- teplota, K.
Pri 288 K, E s = 3,73 102 W/m2. Takéto veľké uvoľnenie žiarenia zo zemského povrchu by viedlo k jeho rýchlemu ochladeniu, ak by tomu nezabránil opačný proces – pohlcovanie slnečného a atmosférického žiarenia zemským povrchom. Absolútne teploty zemského povrchu sa pohybujú medzi 190 a 350 K. Pri takýchto teplotách má emitované žiarenie prakticky vlnové dĺžky v rozmedzí 4–120 μm a jeho maximálna energia sa vyskytuje pri 10–15 μm. V dôsledku toho je všetko toto žiarenie infračervené, ktoré oko nevníma.
Protižiarenie alebo protižiarenie
Atmosféra sa zahrieva, pohlcuje slnečné žiarenie (aj keď v relatívne malej časti, asi 15 % z celkového množstva prichádzajúceho na Zem), ako aj vlastné žiarenie zo zemského povrchu. Okrem toho prijíma teplo zo zemského povrchu vedením tepla, ako aj kondenzáciou vodnej pary, ktorá sa vyparila zo zemského povrchu. Zohriata atmosféra vyžaruje sama seba. Rovnako ako zemský povrch vyžaruje neviditeľné infračervené žiarenie v približne rovnakom rozsahu vlnových dĺžok.
Väčšina (70 %) atmosférického žiarenia dopadá na zemský povrch, zvyšok smeruje do vesmíru. Atmosférické žiarenie prichádzajúce na zemský povrch sa nazýva protižiarenie E a, pretože smeruje k vlastnému žiareniu zemského povrchu. Zemský povrch takmer úplne absorbuje prichádzajúce žiarenie (95 – 99 %). Protižiarenie je teda popri absorbovanom slnečnom žiarení dôležitým zdrojom tepla pre zemský povrch. Protižiarenie sa zvyšuje s rastúcou oblačnosťou, pretože samotné oblaky silne vyžarujú.
Hlavnou látkou v atmosfére, ktorá pohlcuje pozemské žiarenie a vysiela protižiarenie, je vodná para. Pohlcuje infračervené žiarenie v širokom rozsahu spektra - od 4,5 do 80 mikrónov, s výnimkou intervalu medzi 8,5 a 12 mikrónov.
Oxid uhoľnatý (oxid uhličitý) silne absorbuje infračervené žiarenie, ale len v úzkej oblasti spektra; ozón je slabší a tiež v úzkej oblasti spektra. Je pravda, že absorpcia oxidom uhličitým a ozónom sa vyskytuje vo vlnách, ktorých energia v spektre pozemského žiarenia je blízka maximu (7–15 μm).
Protižiarenie je vždy o niečo menšie ako pozemské. Preto zemský povrch stráca teplo v dôsledku pozitívneho rozdielu medzi vlastným a protižiarením. Rozdiel medzi vlastným žiarením zemského povrchu a protižiarením atmosféry sa nazýva efektívne žiarenie E e:
E e = E s – E a.
Efektívne žiarenie je čistá strata sálavej energie, a teda tepla, zo zemského povrchu v noci. Vlastné žiarenie je možné určiť podľa Stefanovho-Boltzmannovho zákona pri znalosti teploty zemského povrchu a protižiarenie možno vypočítať pomocou vyššie uvedeného vzorca.
Efektívne žiarenie za jasných nocí je asi 0,07–0,10 kW/m2 na nížinných staniciach v miernych zemepisných šírkach a až 0,14 kW/m2 na staniciach vo vysokých horách (kde je protižiarenie menšie). So zvyšujúcou sa oblačnosťou, ktorá zvyšuje protižiarenie, efektívna radiácia klesá. Pri zamračenom počasí je to oveľa menej ako pri jasnom počasí; v dôsledku toho je nočné ochladzovanie zemského povrchu menšie.
Efektívne žiarenie samozrejme existuje aj počas dňa. Ale cez deň je blokovaný alebo čiastočne kompenzovaný absorbovaným slnečným žiarením. Preto je zemský povrch cez deň teplejší ako v noci, ale efektívna radiácia cez deň je tiež väčšia.
V priemere zemský povrch v stredných zemepisných šírkach stráca efektívnym žiarením asi polovicu množstva tepla, ktoré prijíma z absorbovaného žiarenia.
Tým, že atmosféra absorbuje zemské žiarenie a vysiela protižiarenie na zemský povrch, znižuje ochladzovanie zemského povrchu v noci. Cez deň málo bráni ohrievaniu zemského povrchu slnečným žiarením. Tento vplyv atmosféry na tepelný režim zemského povrchu sa nazýva skleníkový alebo skleníkový efekt vďaka vonkajšej analógii s účinkom skla v skleníku.
Radiačná bilancia zemského povrchu
Rozdiel medzi absorbovaným žiarením a efektívnym žiarením sa nazýva radiačná bilancia zemského povrchu:
IN=(S hriech h + D)(1 – A) – E e.
V noci, keď nedochádza k celkovému žiareniu, sa negatívna radiačná bilancia rovná efektívnemu žiareniu.
Radiačná bilancia sa pohybuje od nočných záporných hodnôt k denným kladným hodnotám po východe slnka v nadmorskej výške 10–15°. Prechádza z kladných do záporných hodnôt pred západom slnka v rovnakej výške nad horizontom. V prítomnosti snehovej pokrývky sa radiačná bilancia pohybuje do kladných hodnôt len v slnečnej nadmorskej výške okolo 20–25 o, keďže pri veľkom albede snehu je jeho absorpcia celkového žiarenia nízka. Počas dňa sa radiačná bilancia zvyšuje s rastúcou slnečnou výškou a klesá s jej poklesom.
Priemerné poludňajšie hodnoty radiačnej bilancie v Moskve v lete za jasnej oblohy, udávané S.P. Khromov a M.A. Petrosyants (2004), sú okolo 0,51 kW/m2, v zime len 0,03 kW/m2, pri priemernej oblačnosti v lete okolo 0,3 kW/m2 a v zime blízko nule.
1. Na ktorých ostrovoch žil vyhynutý vták dodo?
Maurícius
Komory
Seychely
Maledivy
2. Pri ktorom ostrove je pozorovaná najvyššia povrchová teplota Svetového oceánu?
Socotra
Nový Británia
Kanarske ostrovy
3. Ktorý z nasledujúcich jazykov nesúvisí s ostatnými tromi?
dánčina
nórsky
fínsky
švédsky
4. Aký podiel slnečného žiarenia pohltí povrch Zeme?
5. Ktorý z nasledujúcich produktov nie je komerčným vývozným artiklom Ghany?
Kakaové bôby
Drevo
6. Ktoré z nasledujúcich francúzskych miest má v mesiacoch júl – august najmenej zrážok?
Marseilles
7. Kedy sa rozpadol kontinent Pangea?
pred 10 miliónmi rokov
pred 50 miliónmi rokov
pred 250 miliónmi rokov
pred 500 miliónmi rokov
8. Na ktorom ostrove sa nachádza sopka Mayon?
Mindanao
Kalimantan
9. Ktorý z týchto výrokov najpresnejšie vystihuje polohu Sofie?
V povodí Dunaja
V balkánskych horách
V pohorí Rodopy
Na brehu Čierneho mora
10. V ktorom meste sa nachádza sídlo OPEC?
Brusel
Štrasburg
11. V ktorom historickom regióne Rumunska je väčšina obyvateľov Maďarov?
Valašsko
Moldavsko
Dobrudža
Transylvánia
12. Do ktorej morskej oblasti patrí tok jazera Bajkal?
Laptev
Východná Sibírska
Beringovo
Karskoje
13. Prečo sa bývalý renesančný ostrov od roku 1950 takmer zdvojnásobil?
Riečny sediment
Nárast plochy ľadovcov
Klesajúca hladina vody
Umelé násypy
14. Ako sa volá riedko obývaná, horúca a suchá oblasť Argentíny, ktorá je v lete náchylná na silné záplavy?
Gran Chaco
Entre Rios
Patagónia
15. V ktorej časti Indie žijú národy, ktoré hovoria drávidskymi jazykmi?
Severozápad
Severovýchod
16. V ktorom meste bolo letisko nedávno premenované? Čankajšek
Hong Kong
17. Ktorá kanadská provincia nedávno začala s ťažbou ropných pieskov?
Ontario
Alberta
Britská Kolumbia
18. Ktorý z nasledujúcich kanálov nemá brány?
Kiel
panamský
St. Lawrence Riverway
Suez
19. Jazykom Nahuatl hovoria potomkovia ľudí, ktorí postavili majestátne mestá a chrámy v Mexiku. Čo sú to za ľudia?
Olmec
20. Ktoré z nasledujúcich miest sa nachádza v Baskicku?
Guadalajara
Barcelona
Bilbao
21. Ktorá provincia v Číne má najviac obyvateľov?
Shandong
Sichuan
22. Ktoré krajiny vstúpili do OSN po roku 2005?
Čierna Hora
Čierna Hora a Východný Timor
Čierna Hora, Východný Timor a Eritrea
23. Ktorá časť Veľkej Británie je najmenej husto osídlená?
Škótsko
Severné Írsko
24. Ktoré mesto ležiace na brehu Visly má svoje historické centrum zapísané v zozname svetového dedičstva UNESCO?
Katowice
Poznaň
25. V akej zemepisnej oblasti sa vyznamenal Abraham Ortelius?
oceánológia
Meteorológia
Geológia
Kartografia
26. Aký je najväčší úspech Martina Boeheima?
Prvá tlačená mapa na svete
Prvý glóbus na svete
Konformná projekcia
Zostavenie encyklopédie starovekých vedomostí
27. Ktorá krajina má najväčší počet vnútorných utečencov?
Chorvátsko
Bosna a Hercegovina
Azerbajdžan
28. Deň súvisí s 1 rokom približne tak, ako 1 stupeň zemepisnej dĺžky je:
360 minút
60 minút
60 stupňov
Dĺžka rovníka
29. Akým smerom by ste sa mali pohybovať, aby ste sa dostali z bodu so súradnicami 12°N. 176° zd do bodu so súradnicami 30° severnej šírky. 174°E?
Na severovýchod
Na juhozápad
Na severozápad
Na juhovýchod
30. Ktorá z uvedených možností sa vyznačuje najmladšou kôrkou?
Východoafrický rift
Vzostup východného Pacifiku
Kanadský štít
Amazonská nížina
31. Aké pohyby tektonických platní sú pozorované v zóne zlomu San Andreas?
Kolízia platní
Posúvanie tanierov
Zdvíhanie a spúšťanie rôznych tanierov
Horizontálne posunutie dosiek v rôznych smeroch pozdĺž jednej osi
32. V ktorej z týchto krajín dochádza k migračnému poklesu obyvateľstva?
Írsko
33. Aký podiel svetovej populácie žije v mestských oblastiach?
34. Ktorá z nasledujúcich krajín je lídrom v počte príjazdov turistov?
Francúzsko
Vietnam
35. Ktoré krajiny nemajú prístup do Svetového oceánu a susedia len so štátmi, ktoré tiež nemajú prístup do Svetového oceánu?
Uzbekistan
Uzbekistan a Lichtenštajnsko
Uzbekistan, Lichtenštajnsko a Maďarsko
Uzbekistan, Lichtenštajnsko, Maďarsko a Stredoafrická republika
36. Ktorá z uvedených hornín je metamorfovaná?
Vápenec
Čadič
37. V akej zemepisnej šírke sa nachádza južný magnetický pól?
38. Ktorý z uvedených ostrovov je koralového pôvodu?
Hokkaido
Kiritimati
Seychely
39. Ktoré z týchto tvrdení o Kostarike nie je pravdivé?
Nedostatok pravidelnej armády
Vysoká miera gramotnosti
Vysoký podiel pôvodného obyvateľstva
Vysoký podiel bielej populácie
40. Prečo nemožno použiť cylindrickú projekciu Gerharda Mercatora na topografické výpočty?
Oblasti objektov na rovníku sú skreslené
Oblasti objektov vo vysokých zemepisných šírkach sú skreslené
Uhly sú skreslené
Mriežka stupňov je skreslená
41. Ktoré štáty vedú územný spor o hranicu pozdĺž 22° severnej zemepisnej šírky?
India a Pakistan
USA a Kanade
Egypt a Sudán
Namíbia a Angola
42. Ktoré krajiny nedávno ukončili spor o oblasť polostrova Bakassi bohatú na ropu?
Nigéria a Kamerun
KDR a Angola
Gabon a Kamerun
Guinea a Sierra Leone
43. Ktorá z uvedených mierok mapy zobrazuje terén najpodrobnejšie?
44. Aká je hustota obyvateľstva Singapur?
3543 osôb/km 2
6573 osôb/km 2
7350 osôb/km 2
9433 osôb/km 2
45. Aký je podiel štyroch najľudnatejších krajín na populácii Zeme?
46. Ktoré podnebné pásma budete prechádzať pri ceste z Darwinu do Alice Springs?
Mierny prímorský, subekvatoriálny vlhký, subekvatoriálny suchý, tropický suchý
Subekvatoriálna suchá, tropická suchá, tropická púšť
Subekvatoriálne vlhké, subekvatoriálne suché, tropické suché
Subekvatoriálne vlhké, subekvatoriálne suché, tropické suché, tropická púšť
47. Aký stav môže eliminovať vplyv tajfúnov?
Poloha na rovníku
Nachádza sa na 15° severnej zemepisnej šírky
Byť nad morom
Byť v trópoch
48. Kedy je najvyšší stav vody v rieke Zambezi?
49. Čo je príčinou čierno-červenej farby vody v prítoku Amazonky Rio Negro?
Priemyselné znečistenie vody v rieke
Taníny obsiahnuté v podstielke rastlín
Skaly z Ánd
Vodná erózia rovníkových pôd
50. Bod so súradnicami 18° j.z. 176° z nachádza sa na ostrovoch:
Caroline
Spoločnosti
havajský
Zo zoznamu krajín nižšie vyberte 5 krajín s najvyššou mierou pôrodnosti a zoraďte tieto krajiny v zostupnom poradí:
Izrael
Guatemale
Španielsko
Zo zoznamu krajín nižšie vyberte 5 krajín s najdlhším pobrežím a zoraďte ich v zostupnom poradí podľa ich hodnoty:
Malajzia
Austrália
Ukrajina
Indonézia
Venezuela
Brazília
Bangladéš
Kostarika
Na obrysovej mape označte 5 najľudnatejších krajín Južnej Ameriky.
Na obrysovej mape označte 5 afrických krajín s najväčším odlivom utečencov.
ODPOVEDE
1 - Maurícius
2 - Sokotra
3 - Fínsky
4 – približne 50 %
6 - Marseille
7 - Najbližšia odpoveď je „pred 250 miliónmi rokov“.
9 - Skúšobnú formuláciu nemožno považovať za správnu. Možnosť „V povodí Dunaja“ je úplne správna, ale nie presná: takáto definícia polohy sa nezameriava na Sofiu. Možnosť „V balkánskych horách“ presnejšie označuje polohu, ale samotný pojem „balkánske hory“ je vágny.
11 - Sedmohradsko
12 - Karskoe
13 - Pokles hladiny vody
14 - Patagónia
16 - Tchaj-pej
17 - Alberta
18 - Suez
19 - Aztékovia
20 - Bilbao
21 - Sichuan
22 - Čierna Hora
23 - Škótsko
24 - Krakov
25 - Kartografia
26 - Glóbus
27 - Bosna a Hercegovina
28 - Dĺžka rovníka
29 - Na severozápad
30 - Východný Tichomorský vzostup
31 - Horizontálne posunutie...
32 - Zdá sa, že sa to týka Iránu, aj keď neexistujú presné údaje.
33 - 49% (aj keď prepočty za rok 2007 hovoria, že počet obyvateľov miest je už viac ako 50%).
34 - Francúzsko
35 - Uzbekistan a Lichtenštajnsko
36 - Mramor
38 - Kiritimati
39 - Nedostatok pravidelnej armády. Iné znamenia však nemožno odmietnuť, pretože Význam slova „vysoký“ nie je definovaný. Test je nesprávny.
40 - Oblasti objektov vo vysokých zemepisných šírkach sú skreslené. Štvrtá možnosť však nie je bezvýznamná. Test je nesprávny.
41 - Egypt a Sudán
42 - Nigéria a Kamerun
44 - 7350. Ale takéto otázky sa nedajú klásť.
45 – približne 43 %
46 - 2. odpoveď
47 - Na rovníku
49 - Triesloviny
Niger, Egypt, Jemen, Južná Afrika, Laos, Malajzia, Austrália, Švédsko, Indonézia, Brazília. Úloha je však nesprávna. Dĺžka pobrežia je v zásade nemerateľná veličina. Cm.: K.S. Lazarevič. Dĺžka pobrežia//Geografia, č./2004.
Znenie otázok je naspamäť a môže sa mierne líšiť od pôvodných: Americká National Geographic Society nevydáva úlohy ani účastníkom súťaže, ani vedúcim tímov.
Tvrdenie, že Maďari tvoria väčšinu v Transylvánii, je diskutabilné. Rumuni majú na túto vec iný názor.
