1.3 Суммарная радиация
Под суммарной радиацией принято понимать сумму рассеянной и прямой радиации на горизонтальную поверхность, достигающих земной поверхности одновременно. Таким образом, интенсивность суммарной радиации есть
Q=S′+D. (9)
В ясный, безоблачный день суммарная радиация состоит из прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность и рассеянной радиации. При облачной погоде, когда солнце закрыто облаками, суммарная радиация состоит только из рассеянной.
Для практических целей наибольшее значение имеет изучение именно суммарной радиации, а не в отдельности прямой и рассеянной. Состав суммарной радиации, т. е. Соотношение между прямой и рассеянной радиацией, может меняться в широких пределах в зависимости от высоты солнца, прозрачности атмосферы, широты места и пр. До восхода солнца весь приход радиации, хотя и незначительный, обусловлен одной рассеянной радиацией. С момента восхода солнца прямая и рассеянная радиация увеличивается, но первая быстрее, и уже при незначительной высоте солнца около 8° величины их выравниваются, затем доля рассеянной радиации уменьшается до полудня, после чего изменения идут в обратном порядке. Чем прозрачнее атмосфера, тем меньше значение рассеянной радиации в общей величине суммарной и тем раньше, т. е. При меньшей высоте солнца, происходит выравнивание величин прямой и рассеянной радиации. Если при низком положении солнца суммарная радиация состоит почти целиком из рассеянной радиации, то при высоте солнца, равной 50°, и безоблачном небе последняя составляет лишь 10—20%. Соотношение между прямой солнечной и рассеянной радиацией для безоблачного дня наглядно видно на рис.6, на котором показано это соотношение по измерениям Н. Н. Калитина для разных пунктов наблюдения: Павловска, Ялты, Нальчика и ст. Кругозор на горе Эльбрус (h = 3200 м). На рисунке 8 видно, что для наблюдательного пункта Кругозор, где прозрачность воздуха большая, а интенсивность рассеянной радиации невелика, выравнивание величин радиации происходит уже при высоте солнца 4˚. Для Павловска, где прозрачность атмосферы меньше, выравнивание происходило при высоте солнца 6˚. В Нальчике величины прямой солнечной и рассеянной радиации выравниваются при h = 8˚. В Ялте, где в день наблюдения прозрачность воздуха была очень малой, величины радиации выравнялись при h= 14˚. На основании рис.8 заключаем, что при различной прозрачности даже для безоблачного неба рассеянная радиация составляет значительный процент от суммарной. Состав суммарной радиации неодинаков для различных пунктов земного шара. Весной и летом прямой солнечной радиации везде получается больше, чем рассеянной.
Зимой и осенью на севере больше рассеянной радиации, а на юге — прямой. Существенное влияние на суточные суммы суммарной радиации оказывает облачность. При небе, полностью закрытом облаками, суточные суммы суммарной радиации оказываются в 2—3 раза меньше, чем при ясном небе. Годовой ход месячных сумм суммарной радиации также существенно зависит от годового хода среднемесячной облачности.
На рис. 1.2 и 1.3 изображен годовой ход месячных сумм суммарной радиации и среднемесячной облачности в Ташкенте и Владивостоке по данным Т. Г. Берлянд. На рисунках видно, что в Ташкенте, где среднемесячная облачность имеет минимум в летние месяцы (август), максимальные суммы суммарной радиации приходятся на конец июля.
Суммы суммарной радиации также существенно зависят от широты места. Суточные суммы с уменьшением широты места увеличиваются, причем чем меньше широта, тем равномернее распределяется суммарная радиация в течение года. Так, колебания месячных величин для Павловска (φ = 60°) 12—407 кал, для Вашингтона (φ = 38,9°) они меньше 142—486 кал, а для Такубаи (φ=19°) 307—556 кал/см2сутки. Годовые суммы суммарной радиации при перемещении с севера на юг увеличиваются. Однако в отдельные месяцы на севере, в условиях Арктики, можно получить суммарную радиацию даже большую, чем в более южных местах. Например, в Бухте Тихой в мае суммарной радиации получается на 27% больше, чем в Павловске, и только на 3% меньше, чем в Феодосии, а в июне здесь же радиации больше, чем в Павловске, на 30% и больше, чем в Феодосии, на 5%. Объясняется это тем, что в Бухте Тихой в эти месяцы непрерывный полярный день, т. е. солнце не заходит за горизонт. Интересные данные получены за два года наблюдений в Антарктиде. Оказалось, что суммы суммарной радиации в Антарктиде в самом теплом месяце (декабре) примерно в 1,5 раза больше, чем на тех же широтах в Арктике, т. е. Примерно такие, как на широтах Крыма или Ташкента. Даже за год суммарная радиация в Антарктиде больше, чем в Санкт-Петербурге, и почти такая же, как в Воронеже. Такой большой приход тепла от солнца в Антарктиде объясняется следующими факторами: большая сухость воздуха, большая высота над уровнем моря (в среднем 2 км), большое альбедо снежной глянцевитой поверхности (70— 90%), увеличивающее рассеянную радиацию.
