Jotkut fyysiset perusteet tehokkaalle aurinkoenergian varastointille aurinkosuolalammikossa. kuinka suuri osa auringon valosta imeytyy maan pintaan Kuinka suuri osa auringon energiasta saavuttaa maan

Selvittääksemme tärkeimmät ja toissijaiset tekijät, jotka vaikuttavat aurinkoenergian varastoinnin tehokkuuteen aurinkosuolalammen, useiden uusiutuvien energialähteiden (RES) järjestelmien ja laitosten perusmoduulin avulla, siirrytään kuvaan 1 - joka näyttää rinnakkais- ja peräkkäisyyden. Auringon lämmön eteneminen aurinkosuolalammen kuumaan suolaveteen. Sekä jatkuvat muutokset erilaisten auringonsäteilyn arvoissa ja niiden kokonaisarvossa matkan varrella.

Kuva 1 - Histogrammi auringon säteilyn (energian) intensiteetin muutoksista matkalla aurinkosuolalammen kuumaan suolaveteen.

Erilaisten auringonsäteilyn aktiivisen käytön tehokkuuden arvioimiseksi selvitetään, millä luonnollisista, teknogeenisistä ja toiminnallisista tekijöistä on positiivinen ja mikä negatiivinen vaikutus auringon säteilyn pitoisuuteen (virtauksen kasvuun) lampeen ja sen kerääntyminen kuumaan suolaliuokseen.

Maa ja ilmakehä saavat Auringosta 1,3∙1024 cal lämpöä vuodessa. Sitä mitataan intensiteetillä, ts. säteilyenergian määrä (kaloreina), joka tulee Auringosta aikayksikköä kohti auringonsäteitä vastaan kohtisuoraan pinta-alaan.

Auringon säteilyenergia saavuttaa maan suoran ja hajasäteilyn muodossa, ts. kaikki yhteensä. Se imeytyy maan pinnalle eikä muutu täysin lämmöksi, osa siitä menetetään heijastuneen säteilyn muodossa.

Suora ja siroteltu (kokonais), heijastunut ja absorboitunut säteily kuuluvat spektrin lyhytaaltoiseen osaan. Lyhytaaltosäteilyn ohella ilmakehän pitkäaaltoinen säteily (vastasäteily) tulee maan pinnalle, ja maan pinta puolestaan lähettää pitkäaaltosäteilyä (itsesäteilyä).

Suoralla auringon säteilyllä tarkoitetaan pääasiallista luonnollista tekijää auringonsuolalammen vedenpinnan energian saannissa. Auringon säteily, joka saapuu aktiiviselle pinnalle säteen muodossa rinnakkaiset säteet suoraan Auringon kiekolta tulevaa kutsutaan suoraksi auringon säteilyksi. Suora auringon säteily kuuluu spektrin lyhytaaltoiseen osaan (aallonpituuksilla 0,17 - 4 mikronia, itse asiassa säteet, joiden aallonpituus on 0,29 mikronia, saavuttavat maan pinnan)

Auringon spektri voidaan jakaa kolmeen pääalueeseen:

Ultraviolettisäteily (- näkyvä säteily (0,4 µm) - infrapunasäteily (> 0,7 µm) - intensiteetti 46 %. , joten vain pieni osa tästä aurinkoenergian alueesta saavuttaa maan pinnan.

Auringon säteilyn kauko-infrapuna (>12 µm) tuskin saavuttaa Maata.

Maapallon aurinkoenergian käytön kannalta tulee huomioida vain säteily aallonpituusalueella 0,29 - 2,5 μm / Suurin osa ilmakehän ulkopuolisesta aurinkoenergiasta osuu aallonpituusalueelle 0,2 - 4 μm, ja maan pinnalla - alueella 0,29 - 2,5 µm.

Katsotaan kuinka ne jaetaan uudelleen yleisnäkymä, energiavirtoja, joita aurinko antaa maapallolle. Otetaan 100 mielivaltaista aurinkoenergiayksikköä (1,36 kW/m2), joka putoaa maan päälle ja seurataan niiden polkuja ilmakehässä. Yksi prosentti (13,6 W/m2), aurinkospektrin lyhyt ultravioletti, absorboituu eksosfäärissä ja termosfäärissä oleviin molekyyleihin lämmittäen niitä. Stratosfäärin otsoni absorboi vielä kolme prosenttia (40,8 W/m2) lähellä ultraviolettisäteilyä. Auringon spektrin infrapunapyrstö (4 % eli 54,4 W/m2) jää troposfäärin ylempiin vesihöyryä sisältäviin kerroksiin (yläpuolella ei käytännössä ole vesihöyryä).

Loput 92 osaa aurinkoenergiasta (1,25 kW/m2) kuuluvat ilmakehän "läpinäkyvyysikkunaan" 0,29 µm/m2, ja loput jakautuvat maan pinnan ja avaruuden kesken. Enemmän menee ulkoavaruuteen kuin osuu pintaan, 30 jakoa (408 W/m2) ylös, 8 jakaa (108,8 W/m2) alas.

Tämä oli yleinen, keskiarvoinen kuva aurinkoenergian uudelleenjakaumasta maapallon ilmakehässä. Se ei kuitenkaan salli aurinkoenergian käytön tiettyjen ongelmien ratkaisemista vastaamaan henkilön tarpeita tietyllä asuin- ja työalueellaan, ja tässä on syy.

Maan ilmakehä heijastaa paremmin vinoja auringonsäteitä, joten tunnin insolaatio päiväntasaajalla ja keskimmäisillä leveysasteilla on paljon suurempi kuin korkeilla leveysasteilla.

Auringon korkeudet (korotus horisontin yläpuolella) 90, 30, 20 ja 12 ⁰ (ilmakehän (optinen) massa (m) vastaa 1, 2, 3 ja 5) ja pilvetön ilmakehä vastaa intensiteetillä noin 900, 750, 600 ja 400 W/m2 (42 ⁰ - m = 1,5 ja 15 ⁰ - m = 4). Todellisuudessa tulevan säteilyn kokonaisenergia ylittää ilmoitetut arvot, koska se ei sisällä vain suoraa komponenttia, vaan myös säteilyn intensiteetin hajakomponentin arvon vaakapinnalla hajallaan ilmamassoissa 1, 2, 3, ja 5 näissä olosuhteissa vastaavasti on 110, 90, 70 ja 50 W/m2 (kertoimella 0,3 - 0,7 pystytasolle, koska vain puolet taivaasta on näkyvissä). Lisäksi Aurinkoa lähellä olevilla taivaan alueilla on "ympäröivä halo" säteellä ≈ 5⁰.

Auringon säteilyn päivittäinen määrä on suurin ei päiväntasaajalla, vaan lähellä 40 ⁰. Tämä tosiasia on myös seurausta rinteestä maan akseli kiertoradansa tasolle. Kesäpäivänseisauksen aikana aurinko paistaa tropiikissa lähes koko päivän pään yläpuolella ja päivänvaloa on 13,5 tuntia, enemmän kuin päiväntasauksen päivänä päiväntasaajalla. Leveysasteen kasvaessa päivän pituus pitenee, ja vaikka auringon säteilyn intensiteetti pienenee, päivän säteilyn maksimiarvo esiintyy noin 40 ⁰ leveysasteella ja pysyy lähes vakiona (pilvettömällä taivaalla) napapiirille asti.

Ottaen huomioon monille maailman maille tyypillisen pilvisyyden ja teollisuusjätteen aiheuttaman ilmansaasteen, taulukossa annetut arvot tulisi puolittaa vähintään. Esimerkiksi Englannissa XX vuosisadan 70-luvulla, ennen suojelutaistelun alkamista ympäristöön, auringon säteilyn vuotuinen määrä oli vain 900 kWh/m2 1700 kWh/m2 sijaan.

Ensimmäiset tiedot Baikal-järven ilmakehän läpinäkyvyydestä sai V.V. Bufalom vuonna 1964 Hän osoitti, että suoran auringonsäteilyn arvot Baikalin yli ovat keskimäärin 13% korkeammat kuin Irkutskissa. Pohjois-Baikalin ilmakehän keskimääräinen läpinäkyvyyskerroin kesällä on 0,949, 0,906, 0,883 punaisella, vihreällä ja sinisellä suodattimella. Kesällä ilmapiiri on optisesti epävakaampi kuin talvella, ja tämä epävakaus vaihtelee huomattavasti ennen keskipäivää iltapäivällä. Vesihöyryn ja aerosolien vuotuisesta vaimentamisesta riippuen myös niiden osuus auringon säteilyn kokonaisvaimentumisesta muuttuu. Aerosoleilla on päärooli vuoden kylmänä aikana ja vesihöyryllä vuoden lämpimänä. Baikal-altaalle ja Baikal-järvelle on ominaista suhteellisen korkea ilmakehän läpinäkyvyys. Optisella massalla m = 2 läpinäkyvyyskertoimen keskiarvot vaihtelevat välillä 0,73 (kesällä) - 0,83 (talvella). Aerosolit vähentävät merkittävästi suoran auringon säteilyn virtausta lammen vesialueelle ja ne absorboivat pääasiassa näkyvän spektrin säteilyä, jonka aallonpituus kulkee vapaasti lammen tuoreen kerroksen läpi, ja tällä on suuri merkitys auringon kertymiselle. energiaa lammen rannalla. (1 cm paksu vesikerros on käytännössä läpäisemätön infrapunasäteilylle, jonka aallonpituus on yli 1 mikroni). Siksi lämpöä suojaavana suodattimena käytetään useita senttejä paksua vettä. Lasille pitkän aallonpituuden infrapunaläpäisyraja on 2,7 µm.

Suuri määrä pölyhiukkasia, jotka kulkeutuvat vapaasti aron poikki, vähentää myös ilmakehän läpinäkyvyyttä.

Kaikki kuumennetut kappaleet lähettävät sähkömagneettista säteilyä, ja mitä kylmempi kappale, sitä pienempi on säteilyn intensiteetti ja mitä pidemmälle sen spektrin maksimi siirtyy pitkäaaltoalueelle. On olemassa hyvin yksinkertainen suhde [ = 0,2898 cm∙deg. (Wienin laki)], jonka avulla on helppo määrittää, missä lämpötilan (⁰K) kappaleen maksimisäteily sijaitsee. Esimerkiksi ihmiskeho, jonka lämpötila on 37 + 273 = 310 ⁰K, lähettää infrapunasäteitä, joiden maksimi on lähellä arvoa = 9,3 µm. Ja esimerkiksi aurinkokuivaimen seinät, joiden lämpötila on 90 ⁰С, lähettävät infrapunasäteitä, joiden enimmäismäärä on lähellä arvoa = 8 mikronia. Näkyvää auringon säteilyä (0,4 mikronia) Aikanaan suuri edistysaskel oli siirtyminen sähköhehkulampusta hiililangasta nykyaikaiseen volframifilamenttilamppuun. Asia on, että hiilihehkulanka voidaan nostaa 2100 asteen lämpötilaan ⁰K, ja volframifilamentti - jopa 2500 ⁰K "Miksi nämä 400 ⁰K ovat niin tärkeitä? Koko asia on, että hehkulampun tarkoitus ei ole lämmittää, vaan antaa valoa. Siksi on välttämätöntä saavuttaa tällainen asento, että käyrän maksimi osuu näkyvään tutkimukseen. Ihanteellinen olisi lanka, joka kestäisi Auringon pinnan lämpötilan, mutta jopa siirtymä 2100:sta 2500 ⁰K:iin lisää näkyvän säteilyn energiaosuutta, 0,5 - 1,6 %.

Jokainen voi tuntea infrapunasäteet, jotka lähtevät vain 60 - 70 ⁰С lämmitetystä kehosta nostamalla kämmen alhaalta (lämpökonvektion poistamiseksi). Suoran auringonsäteilyn saapuminen lammen vesialueelle vastaa sen saapumista vaakasuoralle säteilypinnalle. Samalla yllä oleva osoittaa tiettyyn ajankohtaan saapumisen määrällisten ominaisuuksien epävarmuutta, sekä kausiluonteisesti että päivittäin. Vain Auringon korkeus (ilmakehän optinen massa) on vakioominaisuus.

Auringon säteilyn kerääntyminen maan pinnalle ja lammikolle eroavat merkittävästi toisistaan.

Maan luonnollisilla pinnoilla on erilaisia heijastavia (absorboivia) kykyjä. Siten tummilla pinnoilla (chernozem, turvesuot) albedo-arvo on alhainen, noin 10 %. (Pinnan albedo on tämän pinnan ympäröivään tilaan heijastuneen säteilyvuon suhde sille osuvaan valoon).

Vaaleilla pinnoilla (valkoinen hiekka) on suuri albedo, 35 - 40%. Ruohopintojen albedo vaihtelee välillä 15-25%. Lehtimetsän latvusalbedo kesällä on 14–17 % ja havumetsän 12–15 %. Pintaalbedo pienenee auringon korkeuden kasvaessa.

Veden pintojen albedo on 3-45 % Auringon korkeudesta ja jännitysasteesta riippuen.

Tyynellä vedenpinnalla albedo riippuu vain Auringon korkeudesta (kuva 2).

Kuva 2 - Auringon säteilyn heijastuskertoimen riippuvuus tyynestä vedenpinnasta Auringon korkeudesta.

Auringon säteilyn sisäänpääsyllä ja sen kulkemisella vesikerroksen läpi on omat ominaisuutensa.

Yleisesti veden (sen liuosten) optiset ominaisuudet auringon säteilyn näkyvällä alueella on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3 - Veden (sen liuosten) optiset ominaisuudet auringon säteilyn näkyvällä alueella

Kahden väliaineen, ilman ja veden, tasaisella rajalla havaitaan valon heijastus- ja taittumisilmiöitä.

Kun valo heijastuu, tuleva säde, heijastuva säde ja kohtisuora heijastuspinnalle, palautettu säteen tulopisteeseen, ovat samassa tasossa ja heijastuskulma on yhtä suuri kuin tulokulma. Taittumisen tapauksessa tuleva säde, säteen tulopisteeseen palautettu kohtisuora kahden väliaineen rajapinnalle ja taittunut säde ovat samassa tasossa. Tulokulma ja taitekulma (kuva 4) liittyvät toisiinsa /, missä on toisen väliaineen absoluuttinen taitekerroin - ensimmäinen. Koska ilmaa varten kaava saa muodon

Kuva 4 - Säteiden taittuminen siirtymisen aikana ilmasta veteen

Kun säteet menevät ilmasta veteen, ne lähestyvät "tuloa kohtisuoraa"; esimerkiksi veteen osuva säde, joka on kulmassa kohtisuoraan veden pintaan nähden, tulee siihen jo kulmassa, joka on pienempi kuin (kuva 4a). Mutta kun tuleva säde, joka liukuu veden pinnan yli, putoaa veden pinnalle lähes suorassa kulmassa kohtisuoraan nähden, esimerkiksi kulmassa 89 ⁰ tai vähemmän, se tulee veteen kulmassa, joka on pienempi kuin suora viiva, nimittäin vain 48,5 ⁰:n kulmassa. Suuremmassa kulmassa kohtisuoraan nähden kuin 48,5 ⁰, säde ei pääse veteen: tämä on veden "rajoitus" (kuva 4, b).

Näin ollen eri kulmissa veteen putoavat säteet puristuvat veden alla melko tiiviiksi kartioksi, jonka avautumiskulma on 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (kuva 4c). Lisäksi veden taittuminen riippuu sen lämpötilasta, mutta nämä muutokset eivät ole niin merkittäviä, etteivät ne voisi kiinnostaa käsiteltävän aiheen insinöörikäytäntöä.

Seurataan nyt säteiden kulkua takaisin (pisteestä P) - vedestä ilmaan (kuva 5). Optiikan lakien mukaan polut ovat samat ja kaikki mainitun 97 asteen kartion sisältämät säteet menevät ilmaan eri kulmissa leviäen koko 180 asteen tilaan veden yläpuolella. Mainitun kulman (97 astetta) ulkopuolella olevat vedenalaiset säteet eivät tule ulos veden alta, vaan ne heijastuvat kokonaan sen pinnalta, kuten peilistä.

Kuva 5 - Säteiden taittuminen vedestä ilmaan siirtymisen aikana

Jos vain heijastunut säde on olemassa, ei ole taittunutta sädettä (koko sisäisen heijastuksen ilmiö).

Mikä tahansa vedenalainen säde, joka kohtaa veden pinnan kulmassa, joka on suurempi kuin "rajoittava" (eli yli 48,5 ⁰), ei taitu, vaan heijastuu: se käy läpi "kokonaisheijastuksen". Heijastumista kutsutaan tässä tapauksessa totaaliseksi, koska kaikki tulevat säteet heijastuvat tähän, kun taas paraskin kiillotettu hopeapeili heijastaa vain osan siihen osuvista säteistä ja absorboi loput. Vesi näissä olosuhteissa on ihanteellinen peili. Tässä tapauksessa puhumme näkyvästä valosta. Yleisesti ottaen veden taitekerroin, kuten muidenkin aineiden, riippuu aallonpituudesta (tätä ilmiötä kutsutaan dispersioksi). Tästä johtuen rajakulma, jossa sisäinen kokonaisheijastus tapahtuu, ei ole sama eri aallonpituuksilla, mutta näkyvän valon kohdalla vesi-ilma rajalla heijastuneena tämä kulma muuttuu alle 1⁰.

Koska auringonsäde ei pääse veteen suuremmassa kulmassa kohtisuoraan nähden kuin 48,5⁰: tämä on veden "rajoitus" kulma (kuva 4, b), sitten vesimassa koko arvoalueella Auringon korkeudesta, ei muutu niin merkityksettömästi kuin ilma - se on aina vähemmän.

Koska veden tiheys on kuitenkin 800 kertaa suurempi kuin ilman tiheys, auringon säteilyn absorptio veteen muuttuu merkittävästi. Lisäksi, jos valosäteily kulkee läpinäkyvän väliaineen läpi, tällaisen valon spektrillä on joitain piirteitä. Tietyt viivat siinä ovat voimakkaasti heikentyneet, eli vastaavanpituiset aallot absorboituvat voimakkaasti tarkasteltavana olevaan väliaineeseen. Tällaisia spektrejä kutsutaan absorptiospektreiksi. Absorptiospektrin muoto riippuu tarkasteltavasta aineesta.

Koska aurinkosuolalammen suolaliuos voi sisältää erilaisia pitoisuuksia natrium- ja magnesiumklorideja ja niiden suhteita, ei ole järkevää puhua yksiselitteisesti absorptiospektreistä. Vaikka tutkimusta ja tietoa tästä aiheesta on runsaasti.

Joten esimerkiksi Neuvostoliitossa tehdyt tutkimukset (Yu. Usmanov) eri aallonpituuksien säteilyn läpäisevyyden tunnistamiseksi vedelle ja eri pitoisuuksille magnesiumkloridiliuokselle saivat seuraavat tulokset (kuva 6). Ja B. J. Brinkworth esittää graafisen riippuvuuden auringon säteilyn absorptiosta ja auringon säteilyn monokromaattisen vuotiheyden (säteilyn) välillä aallonpituudesta riippuen (kuva 7).

Näin ollen suoran auringonsäteilyn määrällinen syöttö lammen kuumaan suolaveteen veteen tulon jälkeen riippuu: auringon säteilyvuon (säteily) monokromaattisesta tiheydestä; auringon korkeudelta. Ja myös lammen pinnan albedosta, makeasta vedestä koostuvan aurinkosuolalammen ylemmän kerroksen puhtaudesta, jonka paksuus on yleensä 0,1 - 0,3 m, jossa sekoittumista ei voida estää, koostumus, pitoisuus ja paksuus liuoksesta gradienttikerroksessa (eristekerros, jonka suolavesipitoisuus kasvaa alaspäin), veden ja suolaveden puhtaudesta.

Kuvat 6 ja 7 osoittavat, että veden siirtokapasiteetti on suurin auringon spektrin näkyvällä alueella. Tämä on erittäin suotuisa tekijä auringon säteilyn kulkeutumiseen aurinkosuolalammen ylemmän tuoreen kerroksen läpi.

Bibliografia

1 Osadchiy G.B. Aurinkoenergia, sen johdannaiset ja niiden käyttötekniikat (Johdatus uusiutuviin energialähteisiin) / G.B. Osadchy. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 s.
2 Twydell J. Uusiutuvat energialähteet / J. Twydell, A. Ware. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 s.
3 Duffy J. A. Lämpöprosessit aurinkoenergialla / J. A. Duffy, W. A. Beckman. M.: Mir, 1977. 420 s.
4 Baikalin ja sen altaan ilmastolliset resurssit /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318s.
5 Pikin S. A. Nestekiteet / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 s.
6 Kitaygorodsky A. I. Fysiikka kaikille: fotonit ja ytimet / A. I. Kitaygorodsky. M.: Nauka, 1984. 208 s.
7 Kuhling H. Fysiikan käsikirja. / H. Kuhling. M.: Mir, 1982. 520 s.
8 Enokhovich A. S. Fysiikan ja tekniikan käsikirja / A. S. Enohovitš. Moskova: Koulutus, 1989. 223 s.
9 Perelman Ya. I. Viihdyttävää fysiikkaa. Kirja 2 / Ya. I. Perelman. M.: Nauka, 1986. 272 s.

100 % aurinkoenergiaa saapuu ilmakehän ylärajalle.

Ultraviolettisäteily, joka muodostaa 3 % 100 % saapuvasta auringonvalosta, suurimmaksi osaksi absorboituu yläilmakehän otsonikerrokseen.

Noin 40 % jäljellä olevasta 97 %:sta on vuorovaikutuksessa pilvien kanssa – joista 24 % heijastuu takaisin avaruuteen, 2 % imeytyy pilviin ja 14 % on hajallaan saavuttaen maan pinnan hajallaan olevana säteilynä.

32 % tulevasta säteilystä on vuorovaikutuksessa ilmakehän vesihöyryn, pölyn ja sumun kanssa – 13 % tästä imeytyy, 7 % heijastuu takaisin avaruuteen ja 12 % saavuttaa maan pinnan hajallaan auringonvalona (Kuva 6)

Riisi. 6. Maan säteilytase

Siksi maan pinnalle tulevasta 100 %:sta auringon säteilystä 2 % suorasta auringonvalosta ja 26 % hajavalosta ulottuu.

Tästä kokonaismäärästä 4 % heijastuu maan pinnalta takaisin avaruuteen, ja kokonaisheijastus avaruuteen on 35 % tulevasta auringonvalosta.

Maapallon absorboimasta 65 %:sta valosta 3 % tulee yläilmakehästä, 15 % alemmasta ilmakehästä ja 47 % maan pinnasta – valtamerestä ja maasta.

Jotta maapallo voisi ylläpitää lämpötasapainoa, 47 % kaikesta ilmakehän läpi kulkevasta ja maalla ja merellä absorboidusta aurinkoenergiasta on luovutettava maalla ja merellä takaisin ilmakehään.

Valtameren pintaan tulevan ja valaistuksen luovan säteilyn spektrin näkyvä osa koostuu ilmakehän läpi kulkeneista auringonsäteistä (suora säteily) ja osasta ilmakehän kaikkiin suuntiin, myös maan pinnalle, hajottamista säteistä. valtameri (hajasäteily).

Näiden kahden vaakatasossa putoavan valovirran energian suhde riippuu Auringon korkeudesta - mitä korkeammalla se on horisontin yläpuolella, sitä suurempi on suoran säteilyn osuus

Merenpinnan valaistus luonnollisissa olosuhteissa riippuu myös pilvisyydestä. Korkeat ja ohuet pilvet heittävät alas paljon hajavaloa, minkä vuoksi merenpinnan valaistus Auringon keskikorkeudella voi olla jopa suurempi kuin pilvettömällä taivaalla. Tiheät sadepilvet vähentävät valaistusta dramaattisesti.

Meren pintaa valaisevat valonsäteet heijastuvat ja taittuvat vesi-ilma rajalla (kuva 7) Snellin tunnetun fysikaalisen lain mukaisesti.

Riisi. 7. Valosäteen heijastus ja taittuminen valtameren pinnalla

Siten kaikki meren pinnalle putoavat valonsäteet heijastuvat osittain, taittuvat ja tulevat mereen.

Taittuneen ja heijastuneen valovirran suhde riippuu Auringon korkeudesta. Auringon korkeudella 0 0 koko valovirta heijastuu meren pinnalta. Auringon korkeuden kasvaessa veteen tunkeutuvan valovirran osuus kasvaa, ja Auringon korkeudella 90 0 98 % pinnalle tulevasta kokonaisvirrasta tunkeutuu veteen.

Meren pinnalta heijastuneen valovirran suhdetta tulevaan valoon kutsutaan merenpinnan albedo . Silloin merenpinnan albedo auringon korkeudella 90 0 on 2 % ja 0 0 - 100 %. Merenpinnan albedo on erilainen suorille ja hajavalovirroille. Suoran säteilyn albedo riippuu olennaisesti Auringon korkeudesta, sironneen säteilyn albedo ei käytännössä riipu Auringon korkeudesta.

LUENTO 2.

AURINGONSÄTEILY.

Suunnitelma:

1. Auringon säteilyn arvo elämälle maapallolla.

2. Auringon säteilytyypit.

3. Auringon säteilyn spektrikoostumus.

4. Säteilyn absorptio ja dispersio.

5.PAR (fotosynteettisesti aktiivinen säteily).

6. Säteilytasapaino.

1. Kaiken elollisen (kasvit, eläimet ja ihmiset) tärkein energialähde maan päällä on auringon energia.

Aurinko on kaasupallo, jonka säde on 695300 km. Auringon säde on 109 kertaa suurempi kuin Maan säde (ekvatoriaalinen 6378,2 km, napa 6356,8 km). Aurinko koostuu pääasiassa vedystä (64 %) ja heliumista (32 %). Loput muodostavat vain 4% sen massasta.

Aurinkoenergia on biosfäärin olemassaolon pääedellytys ja yksi tärkeimmistä ilmastonmuodostustekijöistä. Auringon energian ansiosta ilmamassat liikkuvat jatkuvasti, mikä varmistaa ilmakehän kaasukoostumuksen pysyvyyden. Auringon säteilyn vaikutuksesta suuri määrä vettä haihtuu varastojen, maaperän ja kasvien pinnalta. Tuulen valtameristä ja meristä mantereille kuljettama vesihöyry on maaperän pääasiallinen sadelähde.

Aurinkoenergia on välttämätön edellytys vihreille kasveille, jotka muuttavat aurinkoenergian korkean energian orgaanisiksi aineiksi fotosynteesin aikana.

Kasvien kasvu ja kehitys on aurinkoenergian assimilaatio- ja käsittelyprosessi, joten maataloustuotanto on mahdollista vain, jos aurinkoenergia saavuttaa maan pinnan. Venäläinen tiedemies kirjoitti: "Anna parhaalle kokille niin paljon raitista ilmaa, auringonvaloa, kokonainen joki puhdasta vettä kuin haluat, pyydä häntä valmistamaan sokeria, tärkkelystä, rasvoja ja jyviä kaikesta tästä, niin hän luulee, että naurat. häntä. Mutta se, mikä näyttää ihmisestä aivan fantastiselta, toteutuu esteettömästi kasvien vihreissä lehdissä Auringon energian vaikutuksesta. On arvioitu, että 1 neliömetriä. metri lehtiä tunnissa tuottaa gramman sokeria. Koska maapalloa ympäröi jatkuva ilmakehän kuori, auringonsäteet, ennen kuin ne saavuttavat maan pinnan, kulkevat koko ilmakehän paksuuden läpi, mikä osittain heijastaa niitä, osittain hajottaa, eli muuttaa määrää ja laatua. auringonvalon pääsystä maan pinnalle. Elävät organismit ovat herkkiä auringon säteilyn aiheuttamille valon voimakkuuden muutoksille. Johtuen erilaisesta vasteesta valovoimakkuuteen, kaikki kasvillisuuden muodot jaetaan valoa rakastavaan ja varjoa sietävään. Viljakasvien riittämätön valaistus aiheuttaa esimerkiksi viljakasvien olkikudosten heikon erilaistumisen. Tämän seurauksena kudosten lujuus ja kimmoisuus heikkenevät, mikä usein johtaa sadon lakkaamiseen. Sakeutuneissa maississa auringon säteilyn heikon valaistuksen vuoksi tähkien muodostuminen kasveihin heikkenee.

Auringon säteily vaikuttaa kemiallinen koostumus maataloustuotteet. Esimerkiksi juurikkaan ja hedelmien sokeripitoisuus, vehnänjyvän proteiinipitoisuus riippuvat suoraan aurinkoisten päivien määrästä. Myös auringonkukan ja pellavan siemenissä olevan öljyn määrä kasvaa auringon säteilyn lisääntyessä.

Kasvien ilmaosien valaistus vaikuttaa merkittävästi juurien imeytymiseen ravinteita. Vähäisessä valaistuksessa assimilaattien siirtyminen juurille hidastuu ja sen seurauksena kasvisoluissa tapahtuvat biosynteettiset prosessit estyvät.

Valaistus vaikuttaa myös kasvitautien syntymiseen, leviämiseen ja kehittymiseen. Infektiojakso koostuu kahdesta vaiheesta, jotka eroavat toisistaan vasteena valotekijälle. Ensimmäinen niistä - itiöiden todellinen itävyys ja tarttuvan periaatteen tunkeutuminen sairastuneen viljelmän kudoksiin - ei useimmissa tapauksissa riipu valon läsnäolosta ja voimakkuudesta. Toinen - itiöiden itämisen jälkeen - on aktiivisin korkeassa valossa.

Valon positiivinen vaikutus vaikuttaa myös taudinaiheuttajan kehittymisnopeuteen isäntäkasvissa. Tämä näkyy erityisesti ruostesienissä. Mitä enemmän valoa, sitä lyhyempi itämisaika on vehnälinjaruosteelle, ohran keltaruosteelle, pellavan ja papuruosteelle jne. Ja tämä lisää sienen sukupolvien lukumäärää ja lisää infektion voimakkuutta. Hedelmällisyys lisääntyy tässä taudinaiheuttajassa voimakkaassa valossa.

Jotkut sairaudet kehittyvät aktiivisimmin hämärässä, mikä heikentää kasveja ja heikentää niiden vastustuskykyä sairauksia (patogeenejä) vastaan. erilainen mätä, erityisesti vihanneskasvit).

Valaistuksen ja kasvien kesto. Auringon säteilyn rytmi (vuorokauden valoisten ja pimeiden osien vuorottelu) on vakain ja vuodesta toiseen toistuva ympäristötekijä. Monien vuosien tutkimuksen tuloksena fysiologit ovat todenneet kasvien siirtymisen generatiiviseen kehitykseen riippuvuuden tietystä päivän ja yön pituuden suhteesta. Tässä suhteessa viljelmät fotojaksollisen reaktion mukaan voidaan luokitella ryhmiin: lyhyt päivä jonka kehitys viivästyy yli 10 tunnin vuorokauden pituudelta. Lyhyt päivä edistää kukkien muodostumista, kun taas pitkä päivä estää sen. Tällaisia viljelykasveja ovat soijapavut, riisi, hirssi, durra, maissi jne.;

pitkä päivä klo 12-13 asti, jotka vaativat pitkäkestoista valaistusta kehittyäkseen. Niiden kehitys kiihtyy, kun päivän pituus on noin 20. Näitä viljelykasveja ovat ruis, kaura, vehnä, pellava, herneet, pinaatti, apila jne.;

neutraali päivän pituuden suhteen, joiden kehitys ei riipu päivän pituudesta, esimerkiksi tomaatti, tattari, palkokasvit, raparperi.

On todettu, että tietyn spektrikoostumuksen vallitseminen säteilyvirtauksessa on välttämätöntä kasvien kukinnan alkamiselle. Lyhytpäiväiset kasvit kehittyvät nopeammin, kun suurin säteily osuu siniviolettisäteisiin, ja pitkän päivän kasvit - punaisiin. Päivän valoisan osan kesto (vuorokauden tähtitieteellinen pituus) riippuu vuodenajasta ja maantieteellisestä leveysasteesta. Päiväntasaajalla vuorokauden kesto ympäri vuoden on 12 tuntia ± 30 minuuttia. Kun kevätpäiväntasauksen (21.03) jälkeen päiväntasaajalta napoille siirrytään, päivän pituus pitenee pohjoiseen ja lyhenee etelään. Syyspäiväntasauksen (23.09) jälkeen päivän pituuden jakauma kääntyy. Pohjoisella pallonpuoliskolla 22. kesäkuuta on pisin päivä, jonka kesto on 24 tuntia napapiirin pohjoispuolella. Lyhin päivä pohjoisella pallonpuoliskolla on 22. joulukuuta, ja napapiirin takana aurinko ei ole talvikuukausina. nousta ollenkaan horisontin yläpuolelle. Keskimmäisillä leveysasteilla, esimerkiksi Moskovassa, päivän pituus vuoden aikana vaihtelee 7 - 17,5 tuntia.

2. Auringon säteilyn tyypit.

Auringon säteily koostuu kolmesta komponentista: suorasta auringon säteilystä, haja- ja kokonaissäteilystä.

SUORA AURINGON SÄTEILYS- säteily, joka tulee auringosta ilmakehään ja sitten maan pinnalle rinnakkaisten säteiden säteen muodossa. Sen intensiteetti mitataan kaloreina cm2 minuutissa. Se riippuu auringon korkeudesta ja ilmakehän tilasta (pilvisyys, pöly, vesihöyry). Suoran auringonsäteilyn vuotuinen määrä Stavropolin alueen vaakapinnalla on 65-76 kcal/cm2/min. Merenpinnalla, auringon korkealla paikalla (kesä, keskipäivä) ja hyvä läpinäkyvyys, suora auringon säteily on 1,5 kcal / cm2 / min. Tämä on spektrin lyhyen aallonpituuden osa. Kun suoran auringon säteilyn virtaus kulkee ilmakehän läpi, se heikkenee kaasujen, aerosolien, pilvien absorption (noin 15 %) ja energian sironnan (noin 25 %) vuoksi.

Vaakasuoralle pinnalle tulevaa suoraa auringonsäteilyä kutsutaan insolaatioksi. S= S synti hoon suoran auringonsäteilyn pystykomponentti.

S – sädettä vastaan kohtisuorassa olevan pinnan vastaanottaman lämmön määrä ,

ho – Auringon korkeus eli vaakasuoran pinnan omaavan auringonsäteen muodostama kulma .

Ilmakehän rajalla auringon säteilyn intensiteetti onNiin= 1,98 kcal/cm2/min. - vuoden 1958 kansainvälisen sopimuksen mukaan. Sitä kutsutaan aurinkovakioksi. Tämä olisi pinnalla, jos ilmakehä olisi täysin läpinäkyvä.

Riisi. 2.1. Auringon säteen polku ilmakehässä Auringon eri korkeuksilla

Sironnut SÄTEILYD – osa auringon säteilystä ilmakehän sironnan seurauksena palaa avaruuteen, mutta merkittävä osa siitä tulee maahan sironneen säteilyn muodossa. Maksimi hajasäteily + 1 kcal/cm2/min. Se näkyy kirkkaalla taivaalla, jos sillä on korkeita pilviä. Pilvisen taivaan alla sironneen säteilyn spektri on samanlainen kuin auringon. Tämä on spektrin lyhyen aallonpituuden osa. Aallonpituus 0,17-4 mikronia.

KOKONAISSÄTEILYK- koostuu haja- ja suorasta säteilystä vaakasuoraan pintaan. K= S+ D.

Suoran ja hajasäteilyn suhde kokonaissäteilyn koostumuksessa riippuu Auringon korkeudesta, ilmakehän pilvisyydestä ja saastumisesta sekä pinnan korkeudesta merenpinnan yläpuolella. Auringon korkeuden kasvaessa pilvettömällä taivaalla sironneen säteilyn osuus pienenee. Mitä läpinäkyvämpi ilmakehä ja korkeampi aurinko, sitä pienempi on sironneen säteilyn osuus. Jatkuvassa tiheässä pilvessä kokonaissäteily koostuu kokonaan hajasäteilystä. Talvella säteilyn heijastumisesta lumipeitteestä ja sen toissijaisesta ilmakehään siroamisesta johtuen sironneen säteilyn osuus kokonaiskoostumuksesta kasvaa huomattavasti.

Kasvien Auringosta vastaanottama valo ja lämpö ovat seurausta auringon kokonaissäteilyn vaikutuksesta. Siksi tiedolla pinnan vastaanottaman säteilyn määrästä vuorokauden, kuukauden, kasvukauden ja vuoden aikana on suuri merkitys maataloudelle.

heijastunut auringon säteily. Albedo. Maan pinnalle saavuttanut kokonaissäteily, osittain siitä heijastuneena, muodostaa heijastuneen auringon säteilyn (RK), joka suuntautuu maan pinnalta ilmakehään. Heijastuneen säteilyn arvo riippuu suurelta osin heijastavan pinnan ominaisuuksista ja kunnosta: väristä, karkeudesta, kosteudesta jne. Minkä tahansa pinnan heijastavuutta voidaan luonnehtia sen albedolla (Ak), jolla tarkoitetaan heijastuneen auringon säteilyn suhdetta. yhteensä. Albedo ilmaistaan yleensä prosentteina:

Havainnot osoittavat, että eri pintojen albedo vaihtelee suhteellisen kapeissa rajoissa (10...30 %) lunta ja vettä lukuun ottamatta.

Albedo riippuu maaperän kosteudesta, jonka lisääntyessä se vähenee, mikä on merkitys kasteltujen peltojen lämpöjärjestelmän muuttamisen prosessissa. Albedon vähenemisen vuoksi, kun maaperä kostutetaan, absorboitunut säteily lisääntyy. Eri pintojen albedon päivä- ja vuosivaihtelut vaihtelevat voimakkaasti, mikä johtuu albedon riippuvuudesta Auringon korkeudesta. Pienin arvo albedoa havaitaan lähellä keskipäivää ja vuoden aikana - kesällä.

Maan oma säteily ja ilmakehän vastasäteily. Tehokas säteily. Maan pinta fyysisenä kappaleena, jonka lämpötila ylittää absoluuttisen nollan (-273 °C), on säteilyn lähde, jota kutsutaan Maan omaksi säteilyksi (E3). Se ohjataan ilmakehään ja imeytyy lähes kokonaan ilmassa olevaan vesihöyryyn, vesipisaroihin ja hiilidioksidiin. Maan säteily riippuu sen pinnan lämpötilasta.

Ilmakehä, joka imee pienen määrän auringon säteilyä ja lähes kaiken maan pinnan lähettämän energian, lämpenee ja säteilee myös energiaa. Noin 30 % ilmakehän säteilystä menee ulkoavaruuteen ja noin 70 % tulee maan pinnalle, ja sitä kutsutaan vastailmakehän säteilyksi (Ea).

Ilmakehän säteilevän energian määrä on suoraan verrannollinen sen lämpötilaan, pitoisuuteen hiilidioksidi, otsoni ja pilvet.

Maan pinta absorboi tämän vastasäteilyn lähes kokonaan (90...99%). Siten se on tärkeä lämmönlähde maan pinnalle absorboituneen auringonsäteilyn lisäksi. Tätä ilmakehän vaikutusta Maan lämpöjärjestelmään kutsutaan kasvihuoneilmiöksi tai kasvihuoneilmiöksi, joka johtuu ulkoisesta analogiasta lasien toiminnan kanssa kasvihuoneissa ja kasvihuoneissa. Lasi läpäisee hyvin auringonsäteet, jotka lämmittävät maaperää ja kasveja, mutta viivästyvät lämpösäteilyä lämmin maaperä ja kasvit.

Maan pinnan oman säteilyn ja ilmakehän vastasäteilyn välistä eroa kutsutaan efektiiviseksi säteilyksi: Eef.

Eef= E3-Ea

Selkein ja lievästi pilvisinä öinä tehollinen säteily on paljon suurempi kuin pilvisinä öinä, joten myös maanpinnan yöllinen jäähtyminen on suurempi. Päivän aikana absorboitunut kokonaissäteily estää sen, minkä seurauksena pintalämpötila nousee. Samalla myös tehollinen säteily kasvaa. Maan pinta menettää keskimmäisillä leveysasteilla tehokkaan säteilyn vaikutuksesta 70...140 W/m2, mikä on noin puolet siitä lämmön määrästä, jonka se saa auringon säteilyn absorptiosta.

3. Säteilyn spektrikoostumus.

Auringolla on säteilyn lähteenä erilaisia säteileviä aaltoja. Säteilyenergian virrat aallonpituudella jaetaan ehdollisesti lyhytaalto (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 µm) säteilyä. Auringon säteilyn spektri maan ilmakehän rajalla on käytännössä 0,17 - 4 mikronin aallonpituuksien ja maan ja ilmakehän säteilyn välillä 4 - 120 mikronia. Näin ollen auringon säteilyvuot (S, D, RK) viittaavat lyhytaaltosäteilyyn ja Maan (£3) ja ilmakehän (Ea) säteily pitkäaaltoiseen säteilyyn.

Auringon säteilyn spektri voidaan jakaa kolmeen laadullisesti eri osaan: ultravioletti (Y< 0,40 мкм), видимую (0,40 мкм < Y < 0,75 µm) ja infrapuna (0,76 µm). < Y < 4 µm). Ennen auringon säteilyn spektrin ultraviolettiosaa on röntgensäteily ja infrapunan takana - Auringon radiosäteily. Ilmakehän ylärajalla spektrin ultraviolettiosa vastaa noin 7 % auringon säteilyn energiasta, 46 % näkyvästä ja 47 % infrapunaenergiasta.

Maan ja ilmakehän lähettämää säteilyä kutsutaan kauko-infrapunasäteilyä.

Erityyppisten säteilyn biologinen vaikutus kasveihin on erilainen. UV-säteily hidastaa kasvuprosesseja, mutta nopeuttaa lisääntymiselinten muodostumisvaiheiden kulkua kasveissa.

Infrapunasäteilyn arvo, jonka vesi imeytyy aktiivisesti kasvien lehtiin ja varsiin, on sen lämpövaikutus, joka vaikuttaa merkittävästi kasvien kasvuun ja kehitykseen.

kauko-infrapunasäteilyä tuottaa vain lämpövaikutuksen kasveihin. Sen vaikutus kasvien kasvuun ja kehitykseen on merkityksetön.

Näkyvä osa auringon spektriä Ensinnäkin luo valoa. Toiseksi ns. fysiologinen säteily (A, = 0,35 ... 0,75 μm), jonka lehtipigmentit absorboivat, osuu melkein yhteen näkyvän säteilyn alueen kanssa (osittain vangitsee ultraviolettisäteilyn alueen). Sen energialla on tärkeä säätely- ja energiamerkitys kasvien elämässä. Tällä spektrin alueella erotetaan fotosynteettisesti aktiivisen säteilyn alue.

4. Säteilyn absorptio ja sironta ilmakehässä.

Maan ilmakehän läpi kulkeva auringon säteily vaimentaa ilmakehän kaasujen ja aerosolien absorptiota ja sirontaa. Samalla myös sen spektrikoostumus muuttuu. Auringon eri korkeuksilla ja havaintopisteen eri korkeuksilla maan pinnan yläpuolella auringonsäteen kulkeman polun pituus ilmakehässä ei ole sama. Korkeuden laskussa säteilyn ultraviolettiosa pienenee erityisen voimakkaasti, näkyvä osa hieman vähemmän ja infrapunaosa vain hieman.

Säteilyn sironta ilmakehässä tapahtuu pääasiassa ilman tiheyden jatkuvien vaihteluiden (vaihteluiden) seurauksena kaikissa ilmakehän pisteissä, jotka johtuvat tiettyjen ilmakehän kaasumolekyylien "klustereiden" (möykkyjen) muodostumisesta ja tuhoutumisesta. Aerosolihiukkaset myös sirottavat auringon säteilyä. Sirontaintensiteettiä kuvaa sirontakerroin.

K = lisää kaava.

Sironnan voimakkuus riippuu sirottavien hiukkasten määrästä tilavuusyksikköä kohti, niiden koosta ja luonteesta sekä itse sironneen säteilyn aallonpituuksista.

Säteet siroavat mitä voimakkaammin, sitä lyhyempi aallonpituus. Esimerkiksi violetit säteet siroavat 14 kertaa enemmän kuin punaiset, mikä selittää taivaan sinisen värin. Kuten edellä on todettu (katso kohta 2.2), ilmakehän läpi kulkeva suora auringonsäteily hajoaa osittain. Puhtaassa ja kuivassa ilmassa molekyylin sirontakertoimen intensiteetti noudattaa Rayleighin lakia:

k= s/Y4 ,

jossa C on kerroin, joka riippuu kaasumolekyylien lukumäärästä tilavuusyksikköä kohti; X on sironneen aallon pituus.

Koska punaisen valon kauko-aallonpituudet ovat lähes kaksi kertaa violetin valon aallonpituudet, ilmamolekyylit sirottavat ensimmäisiä 14 kertaa vähemmän kuin jälkimmäisiä. Koska violettien säteiden alkuenergia (ennen sirontaa) on pienempi kuin sinisen ja sinisen, sironneen valon maksimienergia (hajallaan oleva auringonsäteily) siirtyy sini-sinisille säteille, mikä määrää taivaan sinisen värin. Siten diffuusi säteily sisältää enemmän fotosynteettisesti aktiivisia säteitä kuin suora säteily.

Ilmassa, joka sisältää epäpuhtauksia (pieniä vesipisaroita, jääkiteitä, pölyhiukkasia jne.), sironta on sama kaikille näkyvän säteilyn alueilla. Siksi taivas saa valkeahtavan sävyn (sumua ilmestyy). Pilvielementit (isot pisarat ja kiteet) eivät hajoa auringonsäteitä ollenkaan, vaan heijastavat niitä hajallaan. Tämän seurauksena Auringon valaisemat pilvet ovat valkoisia.

5. PAR (fotosynteettisesti aktiivinen säteily)

Fotosynteettisesti aktiivinen säteily. Fotosynteesiprosessissa ei käytetä koko auringonsäteilyn spektriä, vaan vain sen

osa aallonpituusalueella 0,38 ... 0,71 mikronia, - fotosynteettisesti aktiivinen säteily (PAR).

Tiedetään, että näkyvä säteily, jonka ihmissilmä havaitsee valkoiseksi, koostuu värillisistä säteistä: punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen, indigo ja violetti.

Auringon säteilyn energian assimilaatio kasvien lehtien toimesta on valikoivaa (selektiivistä). Voimakkaimmat lehdet imevät siniviolettia (X = 0,48 ... 0,40 mikronia) ja oranssinpunaista (X = 0,68 mikronia) säteitä, vähemmän kelta-vihreitä (A. = 0,58 ... 0,50 mikronia) ja kaukaa punaisia (A). .\u003e 0,69 mikronia) säteet.

Maan pinnalla suoran auringon säteilyn spektrin maksimienergia putoaa auringon ollessa korkealla keltavihreiden säteiden alueelle (Auringon kiekko on keltainen). Kun aurinko on lähellä horisonttia, kaukaisilla punaisilla säteillä on suurin energia (auringon levy on punainen). Siksi suoran auringonvalon energia on vähän mukana fotosynteesiprosessissa.

Koska PAR on yksi tärkeimmistä maatalouskasvien tuottavuuden tekijöistä, tiedolla saapuvan PAR:n määrästä, ottaen huomioon sen jakautuminen alueelle ja ajallisesti, on suuri käytännön merkitys.

PAR-intensiteetti voidaan mitata, mutta tämä vaatii erityisiä valosuodattimia, jotka lähettävät vain aaltoja alueella 0,38 ... 0,71 mikronia. Tällaisia laitteita on, mutta niitä ei käytetä aktinometristen asemien verkossa, mutta ne mittaavat auringon säteilyn integraalispektrin intensiteettiä. PAR-arvo voidaan laskea suoran, haja- tai kokonaissäteilyn saapumistiedoista käyttämällä H. G. Toomingin ehdottamia kertoimia ja:

Qfar = 0,43 S"+0,57 D);

laadittiin jakelukartat Farin kuukausi- ja vuosimääristä Venäjän alueella.

Kasvien PAR-käyttöasteen karakterisoimiseksi käytetään PAR-tehokkuutta:

KPIfar = (summaK/ ajovalot/summaK/ ajovalot) 100%,

Missä summaK/ ajovalot- fotosynteesiin käytetyn PAR:n määrä kasvien kasvukauden aikana; summaK/ ajovalot- tämän ajanjakson aikana viljelykasveista saadun PAR:n määrä;

Viljelykasvit keskimääräisten CPIF-arvojensa mukaan jaetaan ryhmiin (mukaan): tavallisesti havaittu - 0,5 ... 1,5%; hyvä -1,5...3,0; ennätys - 3,5...5,0; teoriassa mahdollista - 6,0 ... 8,0 %.

6. MAAN PINNAN SÄTEILYTASAPAINO

Tulevan ja lähtevän säteilyenergian välistä eroa kutsutaan maan pinnan säteilytaseeksi (B).

Maan pinnan säteilytaseesta päivän aikana saapuva osa muodostuu suorasta auringon ja hajasäteilystä sekä ilmakehän säteilystä. Taseen kuluosa on maanpinnan säteily ja heijastunut auringon säteily:

B= S / + D+ Ea-E3-Rk

Yhtälö voidaan kirjoittaa myös toisessa muodossa: B = K- RK - Eef.

Yöaikaan säteilytasapainon yhtälöllä on seuraava muoto:

B \u003d Ea - E3 tai B \u003d -Eef.

Jos säteilyn sisääntulo on suurempi kuin ulostulo, säteilytase on positiivinen ja aktiivinen pinta* lämpenee. Negatiivinen saldo jäähtyy. Kesällä säteilytase on päivällä positiivinen ja yöllä negatiivinen. Nollan ylitys tapahtuu aamulla noin 1 tunti auringonnousun jälkeen ja illalla 1-2 tuntia ennen auringonlaskua.

Vuotuisella säteilytaseella alueilla, joilla on vakaa lumipeite kylmän vuoden aikana, on negatiiviset arvot, lämpimässä - positiivinen.

Maan pinnan säteilytasapaino vaikuttaa merkittävästi lämpötilan jakautumiseen maaperässä ja ilmakehän pintakerroksessa sekä haihtumis- ja lumen sulamisprosesseihin, sumun ja huurteen muodostumiseen, ilmamassojen ominaisuuksien muutoksiin (niiden muunnos).

Maatalousmaan säteilytilan tunteminen mahdollistaa viljelykasvien ja maaperän absorboiman säteilyn määrän laskemisen Auringon korkeudesta, viljelykasvien rakenteesta ja kasvien kehitysvaiheesta riippuen. Tietoa järjestelmästä tarvitaan myös erilaisten maaperän lämpötilan ja kosteuden, haihdutuksen säätelymenetelmien arvioimiseksi, joista kasvien kasvu ja kehitys, sadon muodostuminen, sen määrä ja laatu riippuvat.

Tehokkaita agronomisia menetelmiä aktiivisen pinnan säteilyyn ja sitä kautta lämpötilaan vaikuttamiseen ovat multaaminen (maan peittäminen ohuella kerroksella turvelastua, mädäntynyttä lantaa, sahanpurua jne.), maaperän peittäminen muovikelmulla ja kastelu. . Kaikki tämä muuttaa aktiivisen pinnan heijastus- ja absorptiokykyä.

* Aktiivinen pinta - maaperän, veden tai kasvillisuuden pinta, joka absorboi suoraan auringon ja ilmakehän säteilyä ja lähettää säteilyä ilmakehään sääteleen siten viereisten ilmakerrosten ja alla olevien maaperän, veden ja kasvillisuuden lämpötilaa.

1. Millä saarilla sukupuuttoon kuollut dodo-lintu asui?

Mauritius

Komorit

Seychellit

Malediivit

2. Minkä saaren lähellä havaitaan valtamerten korkein pintalämpötila?

Socotra

Uusi Britannia

Kanarian saaret

3. Mikä näistä kielistä ei ole sukua kolmelle muulle?

Tanskan kieli

Norjan kieli

Suomalainen

Ruotsin kieli

4. Kuinka suuri osa auringonvalosta imeytyy maan pintaan?

5. Mikä seuraavista tuotteista ei ole Ghanan tavaravienti?

kaakaopavut

Puu

6. Missä seuraavista Ranskan kaupungeista sataa vähiten heinä-elokuussa?

Marseille

7. Milloin Manner Pangea hajosi?

10 miljoonaa vuotta sitten

50 miljoonaa vuotta sitten

250 miljoonaa vuotta sitten

500 miljoonaa vuotta sitten

8. Millä saarella Mayon-tulivuori sijaitsee?

Mindanao

kalimantan

9. Mikä seuraavista väittämistä kuvaa Sofian sijaintia tarkimmin?

Tonavan altaassa

Balkanin vuorilla

Rhodoopilla

Mustanmeren rannikolla

10. Missä kaupungissa OPECin päämaja sijaitsee?

Bryssel

Strasbourg

11. Millä Romanian historiallisella alueella suurin osa väestöstä on unkarilaisia?

Wallachia

Moldova

Dobruja

Transilvania

12. Mihin altaaseen Baikal-järvi kuuluu?

Laptev

Itä-Siperia

Beringovo

Kara

13. Mikä on syy siihen, miksi entisen renessanssisaaren koko on lähes kaksinkertaistunut vuodesta 1950?

joen sedimentti

Jäätiköiden pinta-alan kasvu

Vedenpinnan lasku

Keinotekoiset bulkkityöt

14. Mikä on harvaan asutun, kuuman ja kuivan Argentiinan alueen nimi, joka on altis vakaville tulville kesällä?

Gran Chaco

Entre Rios

Patagonia

15. Missä osassa Intiaa asuu ihmisiä, jotka puhuvat dravidien kieliä?

Luoteis

Koilliseen

16. Missä kaupungissa lentoasema nimettiin äskettäin heidän nimekseen. Chiang Kai-shek

Hong Kong

17. Mikä Kanadan provinssi on hiljattain aloittanut öljyhiekan louhinnan?

Ontario

Alberta

Brittiläinen Kolumbia

18. Missä seuraavista kanavista ei ole yhdyskäytäviä?

Kiel

Panamalainen

St. Lawrence Riverway

Suez

19. Nahuatlin kieltä puhuvat niiden ihmisten jälkeläiset, jotka rakensivat majesteettisia kaupunkeja ja temppeleitä Meksikoon. Millaisia ihmisiä tämä on?

Olmecs

20. Mikä seuraavista kaupungeista sijaitsee Baskimaassa?

Guadalajara

Barcelona

Bilbao

21. Missä Kiinan maakunnassa hän asuu? suurin määrä Ihmisen?

Shandong

Sichuan

22. Mitkä maat liittyivät YK:hun vuoden 2005 jälkeen?

Montenegro

Montenegro ja Itä-Timor

Montenegro, Itä-Timor ja Eritrea

23. Mikä Yhdistyneen kuningaskunnan osa on vähiten asuttua?

Skotlanti

Pohjois-Irlanti

24. Minkä Veikselin rannalla sijaitsevan kaupungin historiallinen keskusta on sisällytetty Unescon maailmanperintöluetteloon?

Katowice

Poznan

25. Millä maantieteen alueella Abraham Ortelius osoitti itsensä?

Oceanologia

Meteorologia

Geologia

Kartografia

26. Mikä on Martin Beheimin tärkein saavutus?

Maailman ensimmäinen painettu kartta

Maailman ensimmäinen maapallo

Konformaalinen projektio

Muinaisen tiedon tietosanakirjan kokoaminen

27. Missä maassa on eniten sisäisiä pakolaisia?

Kroatia

Bosnia ja Hertsegovina

Azerbaidžan

28. Päivät liittyvät yhteen vuoteen suunnilleen 1 pituusasteena:

360 minuuttia

60 minuuttia

60 astetta

Päiväntasaajan pituus

29. Mihin suuntaan sinun tulee liikkua päästäksesi pisteestä, jonka koordinaatit ovat 12 ° N. leveysaste. 176°W pisteeseen, jonka koordinaatit ovat 30° N. 174° E?

Koilliseen

Lounaaseen

Luoteeseen

Kaakkoon

30. Mikä seuraavista on nuorin maankuoren?

Itä-Afrikan rift

Itäisen Tyynenmeren nousu

Kanadan kilpi

Amazonin allas

31. Mitä tektonisten levyjen liikkeitä havaitaan San Andreasin sikiövyöhykkeellä?

Levyn törmäys

Levyjen levitys

Erilaisten levyjen nostaminen ja laskeminen

Levyjen vaakasuora siirtyminen eri suuntiin yhtä akselia pitkin

32. Missä ilmoitetuista maista väestössä on havaittavissa muuttoliikkeen laskua?

Irlanti

33. Kuinka monta prosenttia maailman väestöstä asuu kaupunkialueilla?

34. Mikä seuraavista maista johtaa matkailijoiden määrää?

Ranska

Vietnam

35. Millä mailla ei ole pääsyä Maailmanmerelle ja ne rajaavat vain valtioita, joilla ei myöskään ole pääsyä Maailmanmerelle?

Uzbekistan

Uzbekistan ja Liechtenstein

Uzbekistan, Liechtenstein ja Unkari

Uzbekistan, Liechtenstein, Unkari ja Keski-Afrikan tasavalta

36. Mikä ilmoitetuista kivistä on metamorfinen?

Kalkkikivi

Basaltti

37. Mikä on eteläisen magneettinavan leveysaste?

38. Mikä mainituista saarista on korallialkuperää?

Hokkaido

Kiritimati

Seychellit

39. Mikä näistä väittämistä ei pidä paikkaansa Costa Ricassa?

Poissaolo säännöllinen armeija

Korkeatasoinen luku-ja kirjoitustaito

Alkuperäiskansojen suuri osuus

Suuri valkoisen väestön osuus

40. Miksi Gerard Mercatorin lieriömäistä projektiota ei voida käyttää topografisiin laskelmiin?

Päiväntasaajalla olevien esineiden alueet ovat vääristyneet

Kohteiden alueet korkeilla leveysasteilla ovat vääristyneitä

Kulmat ovat vääristyneet

Graticule on vääristynyt

41. Mitkä valtiot käyvät aluekiistaa rajasta, joka kulkee 22° pohjoista leveyttä pitkin?

Intia ja Pakistan

USA ja Kanada

Egypti ja Sudan

Namibia ja Angola

42. Mitkä maat päättivät äskettäin kiistansa Bakassin niemimaan öljyrikkaasta alueesta?

Nigeria ja Kamerun

Kongon demokraattinen tasavalta ja Angola

Gabon ja Kamerun

Guinea ja Sierra Leone

43. Mikä kartan merkityistä mittakaavista näyttää alueen yksityiskohtaisimmin?

44. Mikä on Singaporen väestötiheys?

3543 henkilöä/km 2

6573 henkilöä/km 2

7350 henkilöä/km 2

9433 henkilöä/km 2

45. Mikä on neljän väkirikkaimman maan osuus maailman väestöstä?

46. Mitä ilmastovyöhykkeitä ylität matkustaessasi Darwinista Alice Springsiin?

Lauhkea meri, subequatorial märkä, subequatorial kuiva, trooppinen kuiva

Subekvatoriaalinen kuiva, trooppinen kuiva, trooppinen aavikko

Subekvatoriaalinen märkä, subekvatoriaalinen kuiva, trooppinen kuiva

Subekvatoriaalinen märkä, subekvatoriaalinen kuiva, trooppinen kuiva, trooppinen aavikko

47. Mikä tilanne voi päästä eroon taifuunien vaikutuksesta?

Sijainti päiväntasaajalla

Sijainti pohjoisella leveysasteella 15°

Meren yläpuolella oleminen

Tropiikassa oleminen

48. Kun havaitaan korkein taso vettä Zambezi-joessa?

49. Mikä on syynä Amazonin sivujoen Rio Negron veden musta-punaiseen väriin?

Teollisuuden vesien saastuminen joessa

Tanniinit kasvinkuivikkeen sisältämät

Kiviä Andeilta

Päiväntasaajan maaperän vesieroosio

50. Piste, jonka koordinaatit ovat 18° S 176°W sijaitsee saarilla:

caroline

yhteiskunta

havaijilainen

Valitse alla olevasta maaluettelosta viisi maata, joissa on korkein syntyvyys, ja järjestä maat sen arvon mukaan laskevaan järjestykseen:

Israel

Guatemala

Espanja

Valitse alla olevasta maaluettelosta viisi maata, joilla on pisin rantaviiva, ja aseta ne laskevaan järjestykseen:

Malesia

Australia

Ukraina

Indonesia

Venezuela

Brasilia

Bangladesh

Costa Rica

Päällä ääriviivakartta Katso Etelä-Amerikan 5 eniten asuttua maata.

Merkitse ääriviivakartalle 5 Afrikan maata, joista pakolaisia virtaa eniten.

VASTAUKSIA

1 - Mauritius

2 - Sokotra

3 - suomi

4 - noin 50 %

6 - Marseille

7 - Lähimpänä todennäköistä vastausta on "250 miljoonaa vuotta sitten".

9 - Testin sanamuotoa ei voida pitää oikein. Vaihtoehto "Tonavan altaalla" on täysin oikea, mutta ei tarkka: tällainen tilanteen määritelmä ei keskity Sofiaan. Vaihtoehto "Balkanin vuoristossa" osoittaa sijainnin tarkemmin, mutta itse "Balkan-vuorten" käsite on epämääräinen.

11 - Transilvania

12 - Karskoe

13 - Vedenpinnan lasku

14 - Patagonia

16 - Taipei

17 - Alberta

18 - Suez

19 - Atsteekit

20 - Bilbao

21 - Sichuan

22 - Montenegro

23 - Skotlanti

24 - Krakova

25 - Kartografia

26 - Maapallo

27 - Bosnia ja Hertsegovina

28 - Päiväntasaajan pituus

29 - Luoteeseen

30 - Itäisen Tyynenmeren nousu

31 - Vaakasiirto...

32 - Ilmeisesti tämä viittaa Iraniin, vaikka tarkkoja tietoja ei ole.

33 - 49 % (vaikka vuoden 2007 arviot osoittavat, että jo yli 50 % kaupunkilaisista).

34 - Ranska

35 - Uzbekistan ja Liechtenstein

36 - Marmori

38 - Kiritimati

39 - Säännöllisen armeijan puute. Muita merkkejä ei kuitenkaan voida hylätä, koska sanan "korkea" merkitystä ei ole määritelty. Testi on väärä.

40 - Suurilla leveysasteilla olevien kohteiden alueet ovat vääristyneitä. Mutta neljäs vaihtoehto ei ole merkityksetön. Testi on väärä.

41 - Egypti ja Sudan

42 - Nigeria ja Kamerun

44 - 7350. Mutta sellaisia kysymyksiä ei voida esittää.

45 - noin 43 %

46 - 2. vastaus

47 - Päiväntasaajalla

49 - Tanniinit

Niger, Egypti, Jemen, Etelä-Afrikka, Laos, Malesia, Australia, Ruotsi, Indonesia, Brasilia. Tehtävä on kuitenkin virheellinen. Rantaviivan pituus ei periaatteessa ole mitattavissa oleva arvo. cm: K.S. Lazarevitš. Rantaviivan pituus//Maantiede, nro /2004.

Kysymysten sanamuoto on muistista ja saattaa poiketa hieman alkuperäisestä: Kansallinen maantieteellinen yhteiskunta Yhdysvallat ei anna tehtäviä kilpailijoille tai joukkueenjohtajille.

Väite, että unkarilaiset ovat enemmistö Transilvaniassa, on kiistanalainen. Romanialaisilla on erilainen näkemys tästä asiasta.

) , siirrytään kuvaan 1 - joka näyttää Auringon lämmön rinnakkaisen ja peräkkäisen etenemisen kuuma suolavesi aurinkoinen suolalampi. Sekä jatkuvat muutokset erilaisten auringonsäteilyn arvoissa ja niiden kokonaisarvossa matkan varrella.

Kuva 1 - Histogrammi auringon säteilyn (energian) intensiteetin muutoksista matkalla aurinkosuolalammen kuumaan suolaveteen.

Maa ja ilmakehä saavat Auringosta 1,3∙10 24 cal lämpöä vuodessa. Sitä mitataan intensiteetillä, ts. säteilyenergian määrä (kaloreina), joka tulee Auringosta aikayksikköä kohti auringonsäteitä vastaan kohtisuoraan pinta-alaan.

Suora ja siroteltu (kokonais), heijastunut ja absorboitunut säteily kuuluvat spektrin lyhytaaltoiseen osaan. Yhdessä lyhytaaltosäteilyn kanssa ilmakehän pitkäaaltoinen säteily (tuleva) tulee maan pinnalle, ja maan pinta puolestaan lähettää pitkäaaltosäteilyä (sisäistä).

Suoralla auringon säteilyllä tarkoitetaan pääasiallista luonnollista tekijää auringonsuolalammen vedenpinnan energian saannissa.

Auringon säteilyä, joka saapuu aktiiviselle pinnalle rinnakkaisten säteiden säteen muodossa, joka lähtee suoraan Auringon kiekosta, on ns. suoraa auringon säteilyä.

Suora auringon säteily kuuluu spektrin lyhytaaltoiseen osaan (aallonpituuksilla 0,17 - 4 mikronia, itse asiassa säteet, joiden aallonpituus on 0,29 mikronia, saavuttavat maan pinnan)

Auringon spektri voidaan jakaa kolmeen pääalueeseen:

Ultraviolettisäteily (λ< 0,4 мкм) - 9 % интенсивности.

Lyhytaaltoinen ultraviolettialue (λ< 0,29 мкм) практически полностью отсутствует на уровне моря вследствие поглощения О 2 , О 3 , О, N 2 и их ионами.

Lähellä ultraviolettialuetta (0,29 µm<λ < 0,4 мкм) достигает Земли малой долей излучения, но вполне достаточной для загара;

Näkyvä säteily (0,4 µm< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

Kirkas ilmakehä siirtää näkyvää säteilyä lähes kokonaan, ja siitä tulee "ikkuna", joka on avoin tämän tyyppiselle aurinkoenergialle kulkeutumaan Maahan. Aerosolien esiintyminen ja ilmansaasteet voivat olla syynä merkittävään säteilyn absorptioon tällä spektrillä;

Infrapunasäteily (λ> 0,7 µm) - intensiteetti 46 %. Lähi-infrapuna (0,7 µm< < 2,5 мкм). На этот диапазон спектра приходится почти половина интенсивности солнечного излучения. Более 20 % солнечной энергии поглощается в атмосфере, в основном парами воды и СО 2 (диоксидом углерода). Концентрация СО 2 в атмосфере относительно постоянна и составляет 0,03 %, а концентрация паров воды меняется очень сильно - почти до 4 %.

Yli 2,5 mikronin aallonpituuksilla hiilidioksidi ja vesi absorboivat intensiivisesti heikkoa maan ulkopuolista säteilyä, joten vain pieni osa tästä aurinkoenergia-alueesta saavuttaa maan pinnan.

Auringon säteilyn kauko-infrapuna-alue (λ> 12 mikronia) ei käytännössä ulotu Maahan.

Maapallon aurinkoenergian käytön kannalta tulee ottaa huomioon vain säteily aallonpituusalueella 0,29 - 2,5 μm

Suurin osa aurinkoenergiasta ilmakehän ulkopuolella on 0,2 - 4 mikronin aallonpituusalueella ja maan pinnalla - 0,29 - 2,5 mikronin aallonpituusalueella.

Katsotaan kuinka ne jakautuvat uudelleen yleisesti , energiavirtoja, joita aurinko antaa maapallolle. Otetaan 100 mielivaltaista aurinkoenergiayksikköä (1,36 kW/m 2 ), joka putoaa maan päälle ja seurataan niiden polkuja ilmakehässä. Yksi prosentti (13,6 W/m2), aurinkospektrin lyhyt ultravioletti, absorboituu eksosfäärissä ja termosfäärissä oleviin molekyyleihin lämmittäen niitä. Stratosfäärin otsoni absorboi toiset kolme prosenttia (40,8 W / m 2) lähi-ultravioletista. Auringon spektrin infrapunapyrstö (4 % tai 54,4 W / m 2) jää troposfäärin ylempiin vesihöyryä sisältäviin kerroksiin (yläpuolella ei käytännössä ole vesihöyryä).

Loput 92 aurinkoenergian osuutta (1,25 kW / m 2) putoavat 0,29 mikronin ilmakehän "läpinäkyvyysikkunaan"< < 2,5 мкм. Они проникают в плотные приземные слои воздуха. Значительная часть их (45 единиц или 612 Вт/м 2), преимущественно в синей видимой части спектра, рассеиваются воздухом, придавая голубой цвет небу. Прямые солнечные лучи - оставшиеся 47 процентов (639,2 Вт/м 2) начального светового потока - достигают поверхности. Она отражает примерно 7 процентов (95,2 Вт/м 2) из этих 47 % (639,2 Вт/м 2) и этот свет по пути в космос отдает ещё 3 единицы (40,8 Вт/м 2) диффузному рассеянному свету неба. Maan pintaan imeytyy 40 osaa auringonsäteiden energiasta ja 8 ilmakehän energiasta (yhteensä 48 tai 652,8 W / m 2 ) lämmittäen maata ja valtamerta.

Ilmakehään hajallaan oleva valoteho (vain 48 osuutta eli 652,8 W / m 2 ) absorboituu osittain siihen (10 osuutta eli 136 W / m 2 ), ja loput jakautuvat maan pinnan ja avaruuden kesken. Enemmän menee ulkoavaruuteen kuin osuu pintaan, 30 jakoa (408 W/m2) ylös, 8 jakaa (108,8 W/m2) alas.

Se on kuvattu yhteisesti, keskiarvo, kuva aurinkoenergian uudelleenjakaumasta maapallon ilmakehässä. Se ei kuitenkaan salli aurinkoenergian käytön tiettyjen ongelmien ratkaisemista vastaamaan henkilön tarpeita tietyllä asuin- ja työalueellaan, ja tässä on syy.

Maan ilmakehä heijastaa paremmin vinoja auringonsäteitä, joten tunnin insolaatio päiväntasaajalla ja keskimmäisillä leveysasteilla on paljon suurempi kuin korkeilla leveysasteilla.

Auringon korkeudet (korotus horisontin yläpuolella) 90, 30, 20 ja 12 ⁰ (ilmakehän (optinen) massa (m) vastaa 1, 2, 3 ja 5) ja pilvetön ilmakehä vastaa intensiteetiksi noin 900, 750, 600 ja 400 W/m 2 (42 ⁰ - m = 1,5 ja 15 ⁰ - m = 4). Todellisuudessa tulevan säteilyn kokonaisenergia ylittää ilmoitetut arvot, koska se ei sisällä vain suoraa komponenttia, vaan myös säteilyn intensiteetin hajakomponentin arvon vaakapinnalla hajallaan ilmamassoissa 1, 2, 3, ja 5 näissä olosuhteissa vastaavasti on 110, 90, 70 ja 50 W / m 2 (kertoimella 0,3 - 0,7 pystytasolle, koska vain puolet taivaasta on näkyvissä). Lisäksi Aurinkoa lähellä olevilla taivaan alueilla on "ympäröivä halo" säteellä ≈ 5⁰.

Taulukossa 1 on tietoja auringonpaisteesta eri alueilla maapallolla.

Taulukko 1 - Suoran komponentin insolaatio alueittain puhtaan ilmakehän saavuttamiseksi

Taulukko 1 osoittaa, että auringon säteilyn päivittäinen määrä on suurin ei päiväntasaajalla, vaan lähellä 40 ⁰. Samanlainen tosiasia on myös seurausta maan akselin kallistumisesta sen kiertoradan tasoon. Kesäpäivänseisauksen aikana aurinko paistaa tropiikissa lähes koko päivän pään yläpuolella ja päivänvaloa on 13,5 tuntia, enemmän kuin päiväntasauksen päivänä päiväntasaajalla. Leveysasteen kasvaessa päivän pituus pitenee, ja vaikka auringon säteilyn intensiteetti pienenee, päivän säteilyn maksimiarvo esiintyy noin 40 ⁰ leveysasteella ja pysyy lähes vakiona (pilvettömällä taivaalla) napapiirille asti.

On syytä korostaa, että taulukon 1 tiedot koskevat vain puhdasta ilmakehää. Ottaen huomioon monille maailman maille tyypillisen pilvisyyden ja teollisuusjätteen aiheuttaman ilmansaasteen, taulukossa annetut arvot tulisi puolittaa vähintään. Esimerkiksi Englannissa 1900-luvun 70-luvulla, ennen ympäristönsuojelutaistelun alkua, auringon säteilyn vuotuinen määrä oli vain 900 kWh/m 2 1700 kWh/m 2 sijasta.

Aerosolit vähentävät merkittävästi suoran auringon säteilyn virtausta lammen vesialueelle, ja ne absorboivat pääasiassa näkyvän spektrin säteilyä aallonpituudella, joka kulkee vapaasti lammen tuoreen kerroksen läpi, ja tämä aurinkoenergian keräämisellä lampeen on suuri merkitys.(1 cm paksu vesikerros on käytännössä läpäisemätön infrapunasäteilylle, jonka aallonpituus on yli 1 mikroni). Siksi lämpöä suojaavana suodattimena käytetään useita senttejä paksua vettä. Lasille pitkän aallonpituuden infrapunaläpäisyraja on 2,7 µm.

Suuri määrä pölyhiukkasia, jotka kulkeutuvat vapaasti aron poikki, vähentää myös ilmakehän läpinäkyvyyttä.

Näkyvä auringon säteily (0,4 µm< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

Suuressa edistyksessään oli siirtyminen sähköhehkulampusta hiililangasta nykyaikaiseen volframihehkulamppuun. Asia on, että hiililanka voidaan saattaa lämpötilaan 2100 ⁰K ja volframifilamentti - jopa 2500 ⁰K. Miksi nämä 400 ⁰K ovat niin tärkeitä? Asia on siinä, että hehkulampun tarkoitus ei ole lämmittää, vaan antaa valoa. Siksi on välttämätöntä saavuttaa sellainen asema, että käyrän maksimi osuu näkyvään tutkimukseen. Ihannetapauksessa olisi filamentti, joka kestäisi Auringon pinnan lämpötilan. Mutta jopa siirtymä 2100:sta 2500 ⁰K:iin lisää näkyvästä säteilystä johtuvaa energiaosuutta 0,5:stä 1,6 prosenttiin.

Jokainen voi tuntea infrapunasäteet, jotka lähtevät vain 60 - 70 ⁰С lämmitetystä kehosta nostamalla kämmen alhaalta (lämpökonvektion poistamiseksi).

Suoran auringonsäteilyn saapuminen lammen vesialueelle vastaa sen saapumista vaakasuoralle säteilypinnalle. Samalla yllä oleva osoittaa tiettyyn ajankohtaan saapumisen määrällisten ominaisuuksien epävarmuutta, sekä kausiluonteisesti että päivittäin. Vain Auringon korkeus (ilmakehän optinen massa) on vakioominaisuus.

Auringon säteilyn kerääntyminen maan pinnalle ja lammikolle eroavat merkittävästi toisistaan.

Maan luonnollisilla pinnoilla on erilaisia heijastavia (absorboivia) kykyjä. Siten tummilla pinnoilla (chernozem, turvesuot) albedo-arvo on alhainen, noin 10 %. ( Pintaalbedo on tämän pinnan ympäröivään tilaan heijastuneen säteilyvuon suhde sille osuvaan valoon).

Veden pintojen albedo on 3-45 % Auringon korkeudesta ja jännitysasteesta riippuen.

Tyynellä vedenpinnalla albedo riippuu vain Auringon korkeudesta (kuva 2).

Kuva 2 - Auringon säteilyn heijastuskertoimen riippuvuus tyynestä vedenpinnasta Auringon korkeudesta.

Auringon säteilyn sisäänpääsyllä ja sen kulkemisella vesikerroksen läpi on omat ominaisuutensa.

Yleisesti veden (sen liuosten) optiset ominaisuudet auringon säteilyn näkyvällä alueella on esitetty kuvassa 3.

Ф0 - tulevan säteilyn vuo (teho),

Photr - veden pinnasta heijastuva säteilyvirta,

Фabs on vesimassan absorboima säteilyvirta,

Фр - vesimassan läpi kulkenut säteilyvirta.

Kehon heijastuskyky Fotr/Ф0

Absorptiokerroin Фabl/Ф0

Transmissio Фpr/Ф0.

Kuva 3 - Veden (sen liuosten) optiset ominaisuudet auringon säteilyn näkyvällä alueella

Kahden väliaineen, ilman ja veden, tasaisella rajalla havaitaan valon heijastus- ja taittumisilmiöitä.

Kun valo heijastuu, tuleva säde, heijastuva säde ja kohtisuora heijastuspinnalle, palautettu säteen tulopisteeseen, ovat samassa tasossa ja heijastuskulma on yhtä suuri kuin tulokulma. Taittumisen tapauksessa tuleva säde, säteen tulopisteeseen palautettu kohtisuora kahden väliaineen rajapinnalle ja taittunut säde ovat samassa tasossa. Tulokulma α ja taitekulma β (kuva 4) liittyvät sin α /sin β=n2|n1, missä n2 on toisen väliaineen absoluuttinen taitekerroin, n1 - ensimmäisen. Koska ilmalle n1≈1, kaava saa muotoa sin α /sin β=n2

Kuva 4 - Säteiden taittuminen siirtymisen aikana ilmasta veteen

Näin ollen eri kulmissa veteen putoavat säteet puristuvat veden alla melko tiiviiksi kartioksi, jonka avautumiskulma on 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (kuva 4c).

Lisäksi veden taittuminen riippuu sen lämpötilasta (taulukko 2), mutta nämä muutokset eivät ole niin merkittäviä, etteivät ne voisi kiinnostaa käsiteltävän aiheen insinöörikäytäntöä.

Taulukko 2 - Taitekerroinvettä klo eri lämpötila t

	n			n			n

Kuva 5 - Säteiden taittuminen vedestä ilmaan siirtymisen aikana

Jos n2< n1(вторая среда оптически менее плотная), то α < β. Suurin arvoβ = 90 ⁰ vastaa yhtälön sinα0=n2/n1 määrittelemää tulokulmaa α0. Tulokulmassa α > α0 on vain heijastunut säde, ei taittunutta sädettä ( täydellinen sisäinen heijastusilmiö).

Mikä tahansa vedenalainen säde, joka kohtaa veden pinnan kulmassa, joka on suurempi kuin "rajoitus" (eli suurempi kuin 48,5 ⁰), ei taitu, vaan heijastuu: se käy läpi " täydellinen sisäinen heijastus". Heijastumista kutsutaan tässä tapauksessa totaaliseksi, koska kaikki tulevat säteet heijastuvat tähän, kun taas paraskin kiillotettu hopeapeili heijastaa vain osan siihen osuvista säteistä ja absorboi loput. Vesi näissä olosuhteissa on ihanteellinen peili. Tässä tapauksessa puhumme näkyvästä valosta. Yleisesti ottaen veden taitekerroin, kuten muidenkin aineiden, riippuu aallonpituudesta (tätä ilmiötä kutsutaan dispersioksi). Tästä johtuen rajakulma, jossa sisäinen kokonaisheijastus tapahtuu, ei ole sama eri aallonpituuksilla, mutta näkyvän valon kohdalla vesi-ilma rajalla heijastuneena tämä kulma muuttuu alle 1⁰.

Koska veden tiheys on kuitenkin 800 kertaa suurempi kuin ilman tiheys, auringon säteilyn absorptio veteen muuttuu merkittävästi.

Lisäksi, jos valosäteily kulkee läpinäkyvän väliaineen läpi, tällaisen valon spektrillä on joitain piirteitä. Tietyt linjat siinä ovat suuresti heikentyneet, ts. vastaavan aallonpituuden aallot absorboituvat voimakkaasti tarkasteltavana olevaan väliaineeseen. Tällaisia spektrejä kutsutaan absorptiospektrit. Absorptiospektrin muoto riippuu tarkasteltavasta aineesta.

Koska suolaliuos aurinkoinen suolalampi voi sisältää erilaisia pitoisuuksia natrium- ja magnesiumklorideja ja niiden suhteita, niin absorptiospektreistä on turha puhua yksiselitteisesti. Vaikka tutkimusta ja tietoa tästä aiheesta on runsaasti.

Kuva 7 - Auringon säteilyn absorptio vedessä

Kuva 6 - Magnesiumkloridiliuoksen tehon riippuvuus pitoisuudesta

Bibliografia

1 Osadchiy G.B. Aurinkoenergia, sen johdannaiset ja niiden käyttötekniikat (Johdatus uusiutuviin energialähteisiin) / G.B. Osadchy. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 s.

2 Twydell J. Uusiutuvat energialähteet / J. Twydell, A . Weir. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 s.

3 Duffy J. A. Lämpöprosessit aurinkoenergialla / J. A. Duffy, W. A. Beckman. M.: Mir, 1977. 420 s.

4 Baikalin ja sen altaan ilmastolliset resurssit /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318s.

5 Pikin S. A. Nestekiteet / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 s.

6 Kitaygorodsky A. I. Fysiikka kaikille: fotonit ja ytimet / A. I. Kitaygorodsky. M.: Nauka, 1984. 208 s.