Лекція 7 Сонячна радіація і радіаційний баланс.

План

1. Сонце та види потоків сонячної радіації.

2. Вплив сонячної радіації на атмосферні процеси та біосферу.

3. Спектральний склад сонячної радіації. Поглинання та розсіювання Сонячного випромінювання в атмосфері в залежності від висоти сонця.

4. Біологічне значення основних частин спектру. Фото-синтетично активна радіація (ФАР).

5. Радіаційний баланс і його складові.

Сонце – розпечена газова куля, об’єм якої в 1.300.000 раз більше об’єму Землі, а маса складає 99, 87% маси всієї сонячної системи. Із всієї величезної кількості енергії, що випромінюється Сонцем в оточуючий простір (≈3,73×10²⁶ВТ) до Землі доходить біля 1/200.000.000 частини, що в перерахунку на 1км² поверхні Землі (разом з атмосферою) складає приблизно 33×10⁸ Вт і відповідає потужності 330 000 кВт (потужніть Братської ГЕС біля 4000000кВт дорівнює потужності сонячної радіації що надходить всього на 12 км² Земної поверхні.

Потужність потоку сонячної радіації у міжнародній системі одиниць СІ вирішається в ватах на 1м² за 1 хвилину [ккал /(1см² × хв)],що дорівнює 698 Вт/м² . На верхню межу атмосфери при середній відстані від Землі до Сонця на поверхню, перпендикулярну сонячним променям, надходить кількість сонячної радіації, що дорівнює 1, 98 ккал//(1см² × хв) (1382 Вт/м² ). Ця величина називається сонячною постійною.

В атмосфері спостерігаються три види потоків сонячної радіації, пряма, розсіяна і відбита.

Радіація, що надходить на Землю безпосередньо від сонячного диску у вигляді пучка паралельних промінів називається прямою радіацією. Частина сонячної радіації, проходячи через атмосферу, розсіюється молекулами атмосферних газів і аерозолем і називається розсіяною радіацією.

Пряма радіація, що надходить на горизонтальну поверхню і розсіяна радіація, діючи разом складають сумарну радіацію. Частина сонячної радіації, відбита земною поверхнею, хмарами і т.і. називається відбитою радіацією. Розділ метеорології, що вивчає потоки променевої енергії в атмосфері, називається актинометрією.

6.2. Вплив сонячної радіації на атмосферні процеси та біосферу.

Сонячна радіація є основним джерелом енергії майже для всіх природних процесів, що відбуваються в атмосфері і на поверхні Землі, і одним із головних кліматоутворюючих факторів. Сонячні промені, проходячи через атмосферу викликають різні явища. Внаслідок їх розсіювання спостерігаються блакитний колір неба, сутінки, червоний колір сонця на небосхилі.

При заломленні променів у краплях води і кристаликах льоду ми спостерігаємо радугу, вінці, коли наворує Сонце та інші оптичні явища. Сонячна радіація нерівномірно нагріває поверхню суші та Світового океану, викликаючи переміщення повітряних мас, висхідні потоки повітря та його перемішування. Цим забезпечується постійність основного газового складу атмосфери. Під дією сонячної радіації випаровується величезна кількість води з поверхні водоймищ, грунту, рослин, яка є основним джерелом опадів.

Сонячна енергія – джерело життя на Землі. Посередником, що пов’язує променеву енергію Сонця з життям людини, є земна рослина, яка перетворює в процесі фотосинтезу енергію Сонця в органічну речовину. В ході цього процесу рослини з вуглекислого газу, води та мінеральних речовин грунту, синтезують первинні органічні речовини, виділяючи в атмосферу кисень. Органічні речовини рослин служать основою живлення для всіх організмів, а також важливішим джерелом енергії для людства ( кам’яне вугілля, нафта, торф є продуктами фотосинтезу в попередні епохи).

Інтенсивністю сонячної радіації визначається характер рослинності та видовий склад тваринного світу. Всі живі організми чуттєво реагують на зміни інтенсивності сонячної радіації та її спектрального складу, на довжину дня. Сонячна радіація випливає на хімічний склад рослин.