Від чого залежить кількість сумарної сонячної радіації. §21

Сонячною радіацієюназивається потік променистої енергії сонця, що йде до поверхні земної кулі. Променева енергія сонця є первинним джерелом інших видів енергії. Поглинаючись поверхнею землі та водою, вона перетворюється на теплову енергію, а в зелених рослинах – на хімічну енергію. органічних сполук. Сонячна радіація - найважливіший факторклімату та основна причина змін погоди, оскільки різні явища, що відбуваються в атмосфері, пов'язані з тепловою енергією, що отримується від сонця.

Сонячна радіація, або промениста енергія, за своєю природою є потіком електромагнітних коливань, Що поширюються прямолінійно зі швидкістю 300000 км/сек з довжиною хвилі від 280 нм до 30000 нм. Променева енергія випускається у вигляді окремих частинок, які називаються квантами, або фотонами. Для вимірювання довжини світлових хвиль користуються нанометрами (нм) або мікронами, мілімікронами (0,001 мікрона) і анстремами (0,1 мілімікрона). Розрізняють інфрачервоні невидимі теплові промені із довжиною хвилі від 760 до 2300 нм; світлові видимі промені (червоні, оранжеві, жовті, зелені, блакитні, сині та фіолетові) з довжиною хвилі від 400 (фіолетові) до 759 нм (червоні); ультрафіолетові або хімічні невидимі промені з довжиною хвилі від 280 до 390 нм. Промені з довжиною хвилі менше 280 мл до поверхні землі не доходять, внаслідок поглинання їх озоном у високих шарах атмосфери.

На межі атмосфери спектральний склад сонячних променіву відсотках такий: інфрачервоні промені 43%, світлові 52 та ультрафіолетові 5%. У земної поверхні при висоті стояння сонця 40 ° сонячна радіація має (за Н. П. Калітіна) наступний склад: інфрачервоні промені 59%, світлові 40 і ультрафіолетові 1% всієї енергії. Напруга сонячної радіаціїзбільшується з висотою над рівнем моря, і навіть тоді, коли сонячні промені падають вертикально, оскільки променям доводиться проходити меншу товщу атмосфери. В інших випадках поверхня отримуватиме сонячних променів тим менше, ніж нижче сонце, або в залежності від кута падіння променів. Напруга сонячної радіації знижується внаслідок хмарності, забруднення атмосферного повітря пилом, димом та ін.

Причому в першу чергу відбувається втрата (поглинання) короткохвильових променів, а потім теплових та світлових. Променева енергія сонця - джерело життя землі рослинних і тварин організмів і найважливіший чинник оточуючої повітряного середовища. Вона надає різноманітний вплив на організм, який при оптимальному дозуванні буває позитивним, а при надмірному (передозуванні) може бути негативним. Всі промені мають як теплове, так і хімічною дією. Причому у променів з великою довжиноюхвиль першому плані виступає теплова дія, а з меншою довжиною – хімічне.

Біологічна дія променів на організм тварини залежить від довжини хвилі та їх амплітуди: чим коротші хвилі, тим частіше їх коливання, тим більша енергія квант і тим сильніша реакціяорганізму на таке опромінення. Короткохвильові, ультрафіолетові промені при впливі на тканини викликають у них явища фотоелектричного ефектуз появою в атомах відщеплених електронів та позитивних іонів. Глибина проникнення різних променів у тіло неоднакова: інфрачервоні та червоні промені проникають на кілька сантиметрів, видимі (світлові) – на кілька міліметрів, а ультрафіолетові – лише на 0,7-0,9 мм; промені коротше 300 мілімікрон проникають у тканини тварин на глибину до 2 мілімікрон. При такій незначній глибині проникнення променів останні мають різноманітний і значний вплив на весь організм.

Сонячна радіація- дуже біологічно активний і постійно діючий фактор, що має велике значення у формуванні цілого ряду функцій організму. Так, наприклад, через посередництво очі видимі світлові променівпливають на весь організм тварин, викликаючи безумовні та умовно-рефлекторні реакції. Інфрачервоні теплові промені впливають на організм як безпосередньо, так і через навколишні тварин предмети. Тіло тварин безперервно поглинає і саме випромінює інфрачервоні промені (радіаційний обмін), і цей процес може значно змінюватись в залежності від температури шкіри тварин та навколишніх предметів. Ультрафіолетові хімічні промені, кванти яких мають значно більшу енергію, ніж кванти видимих ​​та інфрачервоних променів, відрізняються найбільшою біологічною активністю, діють на організм тварин гуморальним та нервово-рефлекторним шляхами. Уф-промені насамперед діють на екстерорецептори шкіри, а потім рефлекторно впливають на внутрішні организокрема на ендокринні залози.

Тривале вплив оптимальних доз променистої енергії призводить до адаптації шкіри, меншої реактивності її. Під впливом сонячних променів посилюються ріст волосся, функція потових та сальних залоз, потовщується роговий шар та ущільнюється епідерміс, що веде до підвищення опірності шкіри організму. У шкірі відбувається утворення біологічно активних речовин (гістаміну та гістамінно-подібних речовин), які надходять у кров. Ці промені прискорюють регенерацію клітин при загоєнні ран і виразок на шкірі. Під дією променистої енергії, особливо ультрафіолетових променів, у базальному шарі шкіри утворюється пігмент меланін, що знижує чутливість шкіри до ультрафіолетових променів. Пігмент (загар) являє собою біологічний екран, що сприяє відображенню і розсіюванню променів.

Позитивна дія сонячних променів позначається на крові. Систематична помірна дія їх значно посилює кровотворення з одночасним збільшенням у периферичній крові кількості еритроцитів та вмісту гемоглобіну. У тварин після крововтрат або перехворіли на тяжкі хвороби, особливо інфекційні, помірні опромінення сонячними променями стимулюють регенерацію крові і підвищують її згортання. Від помірної дії сонячних променів у тварин збільшується газообмін. Зростає глибина і зменшується частота дихання, збільшується кількість кисню, що вводиться, більше виділяється вуглекислоти і водяної пари, у зв'язку з чим покращується кисневе харчування тканин і підвищуються окислювальні процеси.

Збільшення білкового обміну виражається підвищеним відкладенням азоту в тканинах, у результаті приріст у молодих тварин йде швидше. Надмірне сонячне опромінення може викликати негативний білковий баланс, особливо у тварин, які страждають на гострі інфекційні хвороби, а також інші захворювання, що супроводжуються підвищеною температурою тіла. Опромінення веде до підвищеного відкладення цукру в печінці та м'язах у вигляді глікогену. У крові різко знижується кількість недоокислених продуктів (ацетонових тіл, молочної кислоти та ін.), підвищується утворення ацетилхоліну та нормалізується обмін речовин, що має особливо важливе значеннядля високопродуктивних тварин.

У виснажених тварин сповільнюється інтенсивність жирового обміну та підвищується відкладення жиру. Інтенсивне освітлення у тварин, що ожиріли, навпаки, підвищує жировий обмін і викликає посилене згоряння жиру. Тому напівсальний і сальний відгодівлю тварин доцільно проводити в умовах меншого сонячного опромінення.

Під впливом ультрафіолетових променів сонячної радіації перебувають у кормових рослинах ергостерин і в шкірі тварин дегідрохолестерин перетворюються на активні вітаміни D 2 і D 3 , які посилюють фосфорно-кальцієвий обмін; негативний баланс кальцію та фосфору переходить у позитивний, що сприяє відкладенню цих солей у кістках. Сонячне світло та штучне опромінення ультрафіолетовими променями - один із дієвих сучасних методівпрофілактики та лікування рахіту та інших захворювань тварин, пов'язаних з порушенням обміну кальцію та фосфору.

Сонячна радіація, особливо світлові та ультрафіолетові промені, є основним фактором, що викликає у тварин сезонну статеву періодичність, оскільки світло стимулює гонадотропну функцію гіпофіза та інших органів. Весною, у період збільшення напруженості сонячної радіації та світлової експозиції, секреція статевих залоз, як правило, у більшості видів тварин посилюється. Збільшення статевої активності у верблюдів, овець та кіз спостерігається з укороченням тривалості світлового дня. Якщо овець у квітні-червні утримувати в затемнених приміщеннях, то тічка у них настане не восени (як зазвичай), а в травні. Нестача світла у зростаючих тварин (у період росту та статевого дозрівання), за даними К. В. Свечина, призводить до глибоких, часто незворотних якісних змін у статевих залозах, а у дорослих тварин знижує статеву активність та запліднюваність або викликає тимчасове безпліддя.

Видиме світло або ступінь освітленості значно впливає на розвиток яйцеклітин, течку, тривалість сезону і вагітності. У північній півкулі випадковий сезон буває зазвичай коротким, а в південній найбільш тривалим. Під впливом штучного освітлення тварин скорочується тривалість вагітності від кількох днів до двох тижнів. Вплив видимих ​​світлових променів на статеві залози можна широко використати у практиці. Досвідами, проведеними в лабораторії зоогігієни ВІЕВ, доведено, що освітленість приміщень геометричним коефіцієнтом 1: 10 (за КЕО, 1,2-2%) порівняно з освітленістю 1: 15-1: 20 і нижче (за КЕО, 0,2-0,5%) позитивно відбивається на клініко-фізіологічному стані супоросних свиноматок та поросят до 4-місячного віку, забезпечує отримання міцного та життєздатного потомства. Підвищуються прирости ваги поросят на 6% і збереження їх на 10-23,9%.

Сонячні промені, особливо ультрафіолетові, фіолетові та сині, вбивають або послаблюють життєздатність багатьох патогенних мікроорганізмів, затримують їхнє розмноження. Таким чином, сонячна радіація є потужним природним дезінфектором зовнішнього середовища. Під впливом сонячних променів підвищується загальний тонус організму та опірність його до інфекційних захворювань, а також зростають специфічні імунні реакції (П. Д. Комаров, А. П. Онегов та ін.). Доведено, що помірне опромінення тварин при вакцинації сприяє підвищенню титру та інших імунних тіл, зростанню фагоцитарного показника, і навпаки інтенсивне опромінення знижує імунні властивості крові.

З усього сказаного випливає, що нестачу сонячної радіації слід розглядати як дуже несприятливу. зовнішня умовадля тварин, у якому вони позбавляються найважливішого активатора фізіологічних процесів. Враховуючи це, тварин потрібно розміщувати в досить світлих приміщеннях, регулярно надавати їм маціон, а влітку утримувати на пасовищі.

Нормування природного освітлення в приміщеннях проводиться за геометричним або світлотехнічним методом. У практиці будівництва тваринницьких і птахівничих приміщень переважно застосовують геометричний метод, яким норми природного освітлення визначають ставленням площі вікон (скла без рам) до площі підлоги. Однак, незважаючи на простоту геометричного методу, норми освітленості за допомогою його встановлюються не точно, оскільки даному випадкуне беруть до уваги світло-кліматичні особливості різних географічних зон. Для більш точного визначенняосвітленості у приміщеннях користуються світлотехнічним методом, або визначенням коефіцієнта природного освітлення(КЕО). Коефіцієнтом природного освітлення називається відношення освітленості приміщення (вимірюваної точки) до зовнішньої освітленості в горизонтальній площині. КЕО виводиться за такою формулою:

K = E:E н ⋅100%

Де К - коефіцієнт природного висвітлення; Е - освітленість у приміщенні (у люксах); Е н - освітленість поза приміщенням (у люксах).

Необхідно мати на увазі, що надмірне користування сонячною радіацією, особливо в дні з високою інсоляцією, може завдати тваринам значної шкоди, зокрема викликати опік, захворювання очей, сонячний удар та ін. Чутливість до впливу сонячних променів значно підвищується від введення в організм так званих сенсибілізаторів (гематопорфірину, жовчних пігментів, хлорофілу, еозину, метиленової синьки та ін.). Вважають, що ці речовини акумулюють короткохвильові промені і перетворюють їх на довгохвильові з поглинанням частини звільненої тканинами енергії, внаслідок чого збільшується реактивність тканин.

Сонячний опік у тварин частіше спостерігають на ділянках тіла з ніжною, мало покритою волоссям, непігментованою шкірою внаслідок впливу теплових (сонячна еритема) та ультрафіолетових променів (фотохімічне запалення шкіри). У коней сонячні опіки відзначають на непігментованих місцях шкіри голови, губ, ніздрів, шиї, паху та кінцівок, а у великої рогатої худоби на шкірі сосків вимені та промежини. У південних районах можливі сонячні опіки свиней білої масті.

Сильний сонячне світломоже викликати подразнення сітківки, рогової та судинних оболонок ока та пошкодження кришталика. При тривалій та інтенсивній радіації виникають кератити, помутніння кришталика та порушення акомодації зору. Порушення акомодації частіше спостерігають у коней, якщо їх утримують у стайнях з низькими вікнами, зверненими на південну сторону, проти яких прив'язують коней.

Сонячний удар виникає внаслідок сильного та тривалого перегрівання головного мозку переважно тепловими інфрачервоними променями. Останні проникають через шкіру голови та черепну коробку, досягають мозку та викликають гіперемію та підвищення температури його. Внаслідок цього у тварини спочатку з'являється пригнічення, а потім збудження, порушуються дихальний та судинно-руховий центри. Відзначають слабкість, некоординовані рухи, задишку, прискорений пульс, гіперемію та ціаноз слизових оболонок, тремтіння та судоми. Тварина не тримається на ногах, падає на землю; тяжкі випадки нерідко закінчуються смертю тварини при явищах паралічу серця чи дихального центру. Сонячний удар особливо тяжко протікає, якщо він поєднується з тепловим ударом.

Для захисту тварин від дії прямих сонячних променів необхідно тримати їх у найспекотніші години дня в тіні. Щоб запобігти сонячному удару, зокрема у робочих коней, їм надягають білі парусинові налобники.

Земля отримує від Сонця 1,36 * 10-24 кал тепла на рік. Порівняно з цією кількістю енергії решта приходу променистої енергії на поверхню Землі мізерно мала. Так, промениста енергія зірок становить одну стомільйонну частку сонячної енергії, космічне випромінювання - дві мільярдні частки, внутрішнє тепло Землі біля її поверхні дорівнює однієї п'ятитисячної частки сонячного тепла.
Випромінювання Сонця - сонячна радіація- є основним джерелом енергії майже всіх процесів, що відбуваються в атмосфері, гідросфері та в верхніх шарахлітосфери.
За одиницю вимірювання інтенсивності сонячної радіації приймають кількість калорій тепла, поглинену 1 см2 абсолютно чорної поверхні, перпендикулярної до напрямку сонячних променів, за 1 хвилину (кал/см2*хв).

Потік променистої енергії Сонця досягає земної атмосфери, відрізняється великою сталістю. Його інтенсивність називають сонячною постійною (Io) та приймають у середньому рівною 1,88 ккал/см2 хв.
Величина сонячної постійної коливається залежно від відстані Землі від Сонця та від сонячної активності. Коливання її протягом року становлять 34-35%.
Якби сонячні промені всюди падали на земну поверхню прямовисно, то за відсутності атмосфери і при сонячній постійній 1,88 кал/см2*хв кожен квадратний сантиметрїї отримував би на рік 1000 ккал. Завдяки тому, що Земля куляста, ця кількість зменшується в 4 рази, і 1 кв. см отримує в середньому 250 ккал на рік.
Кількість сонячної радіації, що отримується поверхнею, залежить від кута падіння променів.
Максимальна кількість радіації отримує поверхню, перпендикулярна напрямку сонячних променів, тому що в цьому випадку вся енергія розподіляється на майданчик з перетином, що дорівнює перерізу пучка променів - а. При похилому падінні того ж пучка променів енергія розподіляється на велику площу(перетин в) та одиниця поверхні отримує меншу її кількість. Чим менший кут падіння променів, тим менша інтенсивність сонячної радіації.
Залежність інтенсивності сонячної радіації від кута падіння променів виражається формулою:

I1 = I0 * sin h,

R = Q * (1-α) - I,

Джерелом теплової та світлової енергії для Землі є сонячна радіація. Її величина залежить від широти місця, оскільки від екватора до полюсів кут падіння сонячних променів зменшується. Чим менший кут падіння сонячних променів, тим на велику поверхнюрозподіляється пучок сонячних променів однакового перерізу, отже на одиницю площі припадає менше енергії.

Завдяки тому, що протягом року Земля здійснює 1 оберт навколо Сонця, переміщаючись, зберігаючи сталість кута нахилу своєї осі до площини орбіти (екліптики), з'являються сезони року, що характеризуються. різними умоваминагрівання поверхні.

21 березня та 23 вересня Сонце стоїть у зеніті під екватором (Дні рівнодення). 22 червня Сонце в зеніті над Північним Тропіком, 22 грудня – над Південним На земній поверхні виділяють пояси освітленості і теплові пояси (за середньорічною ізотермою +20 про З проходить межа теплого (жаркий) пояса; між середньорічними ізотермами +20 про З та ізотермою +10 про З розташований помірний пояс; по ізотермі +10 про З – кордону холодний пояс.

Сонячні промені проходять через прозору атмосферу, не нагріваючи її, вони досягають земної поверхні, нагрівають її, а від неї за рахунок довгохвильового випромінювання нагрівається повітря. Ступінь нагрівання поверхні, а значить і повітря, залежать, перш за все, від широти місцевості, а також від 1) висоти над рівнем моря (з підйомом вгору температура повітря зменшується в середньому на 0,6 ºС на 100 м.; 2) особливостей поверхні, що підстилає яка може бути різною за кольором і мати різне альбедо- Відбиваючу здатність гірських порід. Також різні поверхнімають різну теплоємність та тепловіддачу. Вода через високу теплоємність повільно нагрівається та повільно, а суша навпаки. 3) від узбереж углиб материків кількість водяної пари в повітрі зменшується, а чим прозоріше атмосфера, тим менше розсіюється в ній сонячних променів краплями води, і більше сонячних променів досягає поверхні Землі.

Вся сукупність сонячної матерії та енергії, що надходить на землю називається Сонячна радіація. Вона ділиться на пряму та розсіяну. Пряма радіація- Це сукупність прямих сонячних променів, що пронизують атмосферу при безхмарному небі. Розсіяна радіація- Частина радіації, що розсіюється в атмосфері, промені при цьому йдуть у всіх напрямках. П + Р = Сумарна радіація. Частина сумарної радіації відбита від Землі називається відбита радіація. Частина сумарної радіації поглинена поверхнею Землі – поглинена радіація. Теплова енергія, що рухається від нагрітої атмосфери до Землі, назустріч потоку тепла від Землі називається зустрічне випромінювання атмосфери.

Річна кількість сумарної сонячної радіації в ккал/см 2 рік (за Т.В. Власової).

Ефективне випромінювання- Величина, що виражає фактичний перехід тепла від поверхні Землі до атмосфери. Різниця між випромінюванням Землі та зустрічним випромінюванням атмосфери визначає прогрів поверхні. Від ефективного випромінювання безпосередньо залежить радіаційний баланс – результат взаємодії двох процесів приходу та витрати сонячної радіації. На величину балансу багато в чому впливає хмарність. Там, де вона значна в нічний час, вона перехоплює довгохвильове випромінювання Землі, не даючи йому піти в космос.

Від надходження сонячної радіації безпосередньо залежать температури підстилаючої поверхні та приземних шарів повітря та тепловий баланс.

Тепловий баланс визначає температуру, її величину та зміну на тій поверхні, яка безпосередньо нагрівається сонячними променями. Нагріваючись, ця поверхня, передає тепло (в довгохвильовому діапазоні) як нижче шарів, що лежить, так і атмосфері. Саму поверхню називають діяльною поверхнею.

Основні складові теплового балансу атмосфери та поверхні Землі як цілого

У добовому ході температури поверхні, сухої та позбавленої рослинності, у ясний день максимум настає після 14 годин, а мінімум – близько сходу Сонця. Порушувати добовий перебіг температури може хмарність, вологість та рослинність поверхні.

Денні максимуми температури поверхні суші можуть становити +80 про З і більше. Добові коливання досягають 40 о. Величини екстремальних значень та амплітуди температур залежать від широти місця, пори року, хмарності, теплових властивостей поверхні, її кольору, шорсткості, характеру рослинного покриву, орієнтування схилів (експозиції).

Нагріваючись, поверхня передає тепло ґрунтогрунтам. На передачу тепла від шару до шару витрачається час і моменти настання максимальних і мінімальних значень температури протягом доби запізнюється на кожні 10 см приблизно на 3 години. Чим глибший шар, тим менше тепла він отримує і тим слабше в ньому коливання температур. На глибині в середньому близько 1 м добові коливання температури ґрунту "загасають". Шар, в якому вони припиняються, називається шаром постійної добової температури.

На глибині 5-10 м у тропічних широтах та 25 м у високих широтах знаходиться шар постійної річної температури, де температура близька до середньої річній температуріповітря над поверхнею.

Вода повільніше нагрівається та повільніше віддає тепло. До того ж сонячне проміння може проникати на велику глибинубезпосередньо нагріваючи більш глибокі шари. Перенесення тепла на глибину йде не так за рахунок молекулярної теплопровідності, а більшою мірою за рахунок перемішування вод турбулентним шляхом або перебігами. При охолодженні поверхневих шарів води виникає теплова конвекція, що також супроводжується перемішуванням.

На відміну від суші, добові коливання температури на поверхні океану менше. У високих широтах у середньому всього 0,1ºС, в помірних – 0,4ºС, у тропічних – 0,5ºС, глибина проникнення цих коливань 15-20 м.

Річні амплітуди температури на поверхні океану від 1ºС в екваторіальних широтах до 10,2ºС у помірних. Річні коливання температури проникають на глибину 200-300 м-коду.

Моменти максимумів температури водойм запізнюються порівняно з сушею. Максимум настає близько 15-16 години, мінімум – через 2-3 години після сходу Сонця. Річний максимум температури на поверхні океану в північній півкулі посідає серпень, мінімум – на лютий.

Найважливішим джерелом, від якого поверхня Землі та атмосфера одержують теплову енергію, є Сонце. Воно посилає у світовий простір колосальну кількість променистої енергії: теплової, світлової, ультрафіолетової. Електромагнітні хвилі, що випромінюються Сонцем, поширюються зі швидкістю 300 000 км/с.

Від величини кута падіння сонячних променів залежить нагрівання земної поверхні. Всі сонячні промені приходять на поверхню Землі паралельно один одному, але так як Земля має кулясту форму, сонячні промені падають на різні ділянки поверхні під різними кутами. Коли Сонце в зеніті, його промені падають прямовисно і Земля нагрівається сильніше.

Вся сукупність променистої енергії, що посилається Сонцем, називається сонячною радіацією,зазвичай вона виявляється у калоріях на одиницю поверхні на рік.

Сонячна радіація визначає температурний режимповітряної тропосфери Землі.

Слід зазначити, що Загальна кількість сонячного випромінюваннябільш ніж у два мільярди разів перевищує кількість енергії, яку отримує Земля.

Радіація, що досягає земної поверхні, складається з прямої та розсіяної.

Радіація, що приходить на Землю безпосередньо від Сонця у вигляді прямих сонячних променів при безхмарному небі, називається прямий.Вона несе наї Велика кількістьтепла та світла. Якби наша планета не мала атмосфери, земна поверхня отримувала тільки пряму радіацію.

Однак, проходячи через атмосферу, приблизно четверта частина сонячної радіації розсіюється молекулами газів та домішками, відхиляється від прямого шляху. Деяка їхня частина досягає поверхні Землі, утворюючи розсіяну сонячну радіацію.Завдяки розсіяній радіації світло проникає й у місця, куди прямі сонячні промені (пряма радіація) не проникають. Ця радіація створює денне світло і надає кольору небу.

Сумарна сонячна радіація

Усі сонячні промені, що надходять на Землю, становлять сумарну сонячну радіацію,тобто сукупність прямої та розсіяної радіації (рис. 1).

Мал. 1. Сумарна сонячна радіація протягом року

Розподіл сонячної радіації по земній поверхні

Сонячна радіація розподіляється землі нерівномірно. Це залежить:

1. від щільності та вологості повітря - що вони вище, тим менше радіації отримує земна поверхня;

2. від географічної широти території — кількість радіації зростає від полюсів до екватора. Кількість прямої сонячної радіації залежить від довжини шляху, що проходить сонячне проміння в атмосфері. Коли Сонце знаходиться в зеніті (кут падіння променів 90°), його промені потрапляють на Землю найкоротшим шляхом та інтенсивно віддають свою енергію. малої площі. На Землі це відбувається у смузі між 23° з. ш. та 23° пд. ш., тобто між тропіками. У міру віддалення від цієї зони на південь чи північ довжина шляху сонячних променів збільшується, т. е. зменшується кут їх падіння на земну поверхню. Промені починають падати на Землю під меншим кутом, ніби ковзаючи, наближаючись у районі полюсів до дотичної лінії. В результаті той же потік енергії розподіляється на велику площу, тому збільшується кількість відбитої енергії. Таким чином, в районі екватора, де сонячні промені падають на земну поверхню під кутом 90°, кількість отримуваної земної поверхнею прямої сонячної радіації вище, а в міру пересування до полюсів ця кількість різко скорочується. Крім того, від широти місцевості залежить і тривалість дня в різні часироку, що також визначає величину сонячної радіації, що надходить на земну поверхню;

3. від річного та добового рухуЗемлі - у середніх і високих широтах надходження сонячної радіації сильно змінюється на пори року, що пов'язано зі зміною висоти Сонця і тривалості дня;

4. від характеру земної поверхні — що світліша поверхня, то більше вписувалося сонячних променів вона відбиває. Здатність поверхні відбивати радіацію називається альбедо(Від лат. Білизна). Особливо сильно відбиває радіацію сніг (90%), слабкіший пісок (35%), ще слабкіший чорнозем (4%).

Земна поверхня поглинає сонячну радіацію (поглинена радіація),нагрівається і сама випромінює тепло в атмосферу (Відбита радіація).Нижні шари атмосфери значною мірою затримують земне випромінювання. Поглинена земною поверхнею радіація витрачається на нагрівання ґрунту, повітря, води.

Та частина сумарної радіації, яка залишається після відображення та теплового випромінювання земної поверхні, називається радіаційним балансом.Радіаційний баланс земної поверхні змінюється протягом доби та по сезонах року, проте в середньому за рік має позитивне значення усюди, за винятком крижаних пустель Гренландії та Антарктиди. Максимальних значень радіаційний баланс досягає в низьких широтах (між 20° пн. ш. і 20° пд. ш.) — понад 42*10 2 Дж/м 2 , на широті близько 60° обох півкуль він знижується до 8*10 2 13*10 2 Дж/м2.

Сонячні промені віддають атмосфері до 20% своєї енергії, яка розподіляється по всій товщі повітря, і тому нагрівання повітря, що викликається ними, відносно невелике. Сонце нагріває поверхню Землі, яка передає тепло атмосферному повітріза рахунок конвекції(Від лат. convectio- доставка), тобто вертикального переміщення нагрітого біля земної поверхні повітря, на місце якого опускається холодніше повітря. Саме так атмосфера отримує більшу частинутепла - у середньому втричі більше, ніж безпосередньо від Сонця.

Присутність у Вуглекислий газі водяної пари не дозволяє теплу, відбитому від земної поверхні, безперешкодно йти в космічний простір. Вони створюють парниковий ефект,завдяки якому перепад температури Землі протягом доби вбирається у 15 °З. За відсутності в атмосфері вуглекислого газу земна поверхня остигала за ніч на 40-50 °С.

Внаслідок зростання масштабів господарської діяльностілюдини — спалювання вугілля та нафти на ТЕС, викидів промисловими підприємствами, збільшення автомобільних викидів - вміст вуглекислого газу в атмосфері підвищується, що веде до посилення парникового ефектуі загрожує глобальною зміноюклімату.

Сонячні промені, пройшовши атмосферу, потрапляють на поверхню Землі та нагрівають її, а та, у свою чергу, віддає тепло атмосфері. Цим пояснюється характерна особливістьтропосфери: Зниження температури повітря з висотою. Але трапляються випадки, коли вищі шари атмосфери виявляються теплішими, ніж нижчі. Таке явище зветься температурної інверсії(Від латів. inversio - перевертання).

Сліпучий сонячний диск у всі часи розбурхував уми людей, служив благодатною темою для легенд та міфів. Ще з давніх-давен люди здогадувалися про його вплив на Землю. Як близькі були наші далекі пращуридо істини. Саме променистої енергії Сонця ми завдячуємо існуванням життя Землі.

Що ж є радіоактивне випромінювання нашого світила і як воно впливає на земні процеси?

Що таке сонячна радіація

Сонячна радіація - це сукупність сонячної матерії та енергії, що надходить Землю. Енергія поширюється у вигляді електромагнітних хвиль зі швидкістю 300 тисяч кілометрів на секунду, проходить через атмосферу та досягає Землі за 8 хвилин. Діапазон хвиль, що беруть участь у цьому «марафоні», дуже широкий - від радіохвиль до рентгенівських променів, включаючи видиму частинуспектра. Земна поверхня перебуває під впливом як прямих, і розсіяних земної атмосферою, сонячних променів. Саме розсіянням в атмосфері синьо-блакитних променів пояснюється блакитність неба у ясний день. Жовто-жовтогарячий колір сонячного дискаобумовлений тим, що відповідні хвилі проходять майже без розсіювання.

Із запізненням на 2–3 доби землі сягає сонячний вітер», що є продовженням сонячної корони і що складається з ядер атомів легких елементів (водню і гелію), а також електронів. Цілком природно, що сонячна радіація має сильний вплив на організм людини.

Вплив сонячної радіації на організм людини

Електромагнітний спектр сонячної радіації складається з інфрачервоної, видимої та ультрафіолетової частин. Оскільки їхні кванти мають різну енергію, то вони надають різноманітну дію на людину.

освітлення у приміщенні

Надзвичайно велике і гігієнічне значеннясонячної радіації. Оскільки видиме світлоє вирішальним фактором у отриманні інформації про зовнішній світ, у приміщенні необхідно забезпечувати достатній рівеньосвітленості. Його регламентування проводиться відповідно до СНиП, які для сонячної радіації складаються з урахуванням світло-кліматичних особливостей різних географічних зон та враховуються під час проектування та будівництва різних об'єктів.

Навіть поверховий аналіз електромагнітного спектрусонячного випромінювання доводить, наскільки великий вплив цього виду радіації на організм людини.

Розподіл сонячного випромінювання територією Землі

Далеко не все випромінювання, що йде від Сонця, досягає поверхні землі. І причин для цього є чимало. Земля стійко відбиває атаку тих променів, які згубні її біосфери. Цю функцію виконує озоновий щит нашої планети, не пропускаючи найагресивнішу частину ультрафіолетового випромінювання. Атмосферний фільтр у вигляді водяної пари, вуглекислого газу, зважених у повітрі пилових частинок – значною мірою відбиває, розсіює та поглинає сонячне випромінювання.

Та його частина, яка здолала всі ці перепони, падає на поверхню землі під різними кутами, що залежать від широти місцевості. Поживне сонячне тепло розподіляється територією нашої планети нерівномірно. У міру зміни висоти стояння сонця протягом року над горизонтом змінюється маса повітря, якою пролягає шлях сонячних променів. Усе це впливає розподіл інтенсивності сонячного випромінювання територією планети. Загальна тенденція така - цей параметр збільшується від полюса до екватора, оскільки що більше кут падіння променів, то більше вписувалося тепла потрапляє на одиницю площі.

Карти сонячної радіації дозволяють мати картину розподілу інтенсивності сонячного випромінювання територією Землі.

Вплив сонячної радіації на клімат Землі

Вирішальний вплив на клімат Землі має інфрачервона складова сонячної радіації.

Зрозуміло, що це відбувається лише тоді, коли Сонце перебуває над горизонтом. Цей вплив залежить від віддаленості нашої планети від Сонця, яке змінюється протягом року. Орбіта Землі є еліпс, всередині якого і знаходиться Сонце. Здійснюючи свій річний шлях навколо Сонця, Земля віддаляється від свого світила, то наближається до нього.

Крім зміни відстані, кількість радіації, що надходить на землю, визначається нахилом земної осідо площини орбіти (66,5°) і зміною пір року, що викликається нею. Влітку вона більша, ніж узимку. На екваторі цього чинника немає, але зі зростанням широти місця спостереження, розрив між літом і взимку стає значним.

У процесах, що відбуваються на Сонці, мають місце всілякі катаклізми. Їх вплив частково нівельований величезними відстанями, захисними властивостями земної атмосфери та магнітним полемЗемлі.

Як захиститись від сонячної радіації

Інфрачервона складова сонячного випромінювання - це омріяне тепло, на яке жителі середніх і північних широт з нетерпінням чекають на всі інші сезони року. Сонячною радіацією як оздоровчим фактором користуються як здорові, так і хворі.

Однак, не можна забувати, що тепло так само, як і ультрафіолет, відноситься до дуже сильних подразників. Зловживання їх дією може призвести до опіку, загального перегріву організму і навіть до загострення. хронічних захворювань. Приймаючи сонячні ванни, слід дотримуватись перевірених життям правил. Особливо обережно слід засмагати у ясні сонячні дні. Грудним дітям та літнім людям, хворим з хронічною формою туберкульозу та проблемами з серцево-судинною системоюслід задовольнятися розсіяним сонячним випромінюванням у тіні. Цього ультрафіолету цілком достатньо для задоволення потреб організму.

Навіть молодим людям, які не мають особливих проблем зі здоров'ям, слід передбачити захист від сонячної радіації.

Наразі з'явився рух, активісти якого виступають проти засмаги. І недаремно. Засмагла шкіра, безперечно, красива. Але меланін, що виробляється організмом (що ми називаємо засмагою) - це його захисна реакція на вплив сонячного випромінювання. Користі від засмаги немає!Є навіть відомості, що засмага вкорочує життя, оскільки радіація має кумулятивну властивість - вона накопичується протягом усього життя.

Якщо справа так серйозна, слід скрупульозно дотримуватися правил, що наказують як захиститися від сонячної радіації:

• строго обмежувати час для засмаги і робити це лише в безпечний годинник;
• перебуваючи на активному сонці, слід носити крислатий капелюх, закритий одяг, сонцезахисні окуляри та парасольку;
• використовувати лише якісний сонцезахисний крем.

Чи у всі пори року сонячна радіація небезпечна для людини? Кількість сонячного випромінювання, що надходить на землю, пов'язана зі зміною пір року. На середніх широтах влітку воно на 25% більше, ніж узимку. На екваторі цієї різниці немає, але зі зростанням широти місця спостереження - ця різниця зростає. Це відбувається через те, що наша планета по відношенню до сонця нахилена під кутом 23,3 градуса. Взимку воно знаходиться низько над горизонтом і освітлює землю лише ковзними променями, які менше прогрівають поверхню, що освітлюється. Таке положення променів викликає їх розподіл більшої поверхні, що знижує їх інтенсивність порівняно з літнім прямовисним падінням. Крім того, наявність гострого кутапри проходженні променів через атмосферу, «подовжує» їхній шлях, змушуючи втрачати більшу кількість тепла. Ця обставина знижує вплив сонячної радіації взимку.

Сонце – зірка, яка є для нашої планети джерелом тепла та світла. Вона «керує» кліматом, зміною пори року і станом усієї біосфери Землі. І тільки знання законів цього могутнього впливу дозволить використовувати цей цілющий дар на благо здоров'я людей.