Күн тұзды тоғанында күн энергиясын тиімді сақтаудың кейбір физикалық негіздері. Күн сәулесінің қанша бөлігі жер бетімен жұтылады Күн энергиясының қанша бөлігі жерге жетеді

Күн тұзды тоғанының күн энергиясын сақтау тиімділігіне әсер ететін негізгі және қайталама факторларды анықтау үшін бірқатар жүйелер мен қондырғылардың жаңартылатын энергия көздерінің (ЖЭК) негізгі модулін, параллельді және дәйектілігін көрсететін 1-суретке жүгінейік. ілгерілету Күннің жылуы ыстық тұздық күн тұзды тоған. Сондай-ақ күн радиациясының әртүрлі түрлерінің мәндеріндегі және олардың жалпы мәніндегі тұрақты өзгерістер.

1-сурет – Күн радиациясының (энергиясының) қарқындылығының күн тұзды тоғанының ыстық тұзды суына бару жолындағы өзгерістерінің гистограммасы.

Күн радиациясының әртүрлі түрлерін белсенді пайдаланудың тиімділігін бағалау үшін табиғи, техногендік және эксплуатациялық факторлардың қайсысының тоғандағы күн радиациясының концентрациясына (ағынының жоғарылауына) және теріс әсер ететінін анықтаймыз. оның ыстық тұзды ерітіндімен жиналуы.

Жер мен атмосфера Күннен жылына 1,3∙1024 кал жылу алады. Ол қарқындылықпен өлшенеді, яғни. Күн сәулелеріне перпендикуляр бет ауданына уақыт бірлігінде Күннен келетін сәулелік энергияның мөлшері (калориямен).

Күннің радиациялық энергиясы Жерге тура және шашыраңқы сәуле түрінде жетеді, т.б. жалпы. Ол жер бетімен жұтылады және толығымен жылуға айналмайды, оның бір бөлігі шағылысқан сәуле түрінде жоғалады.

Спектрдің қысқа толқынды бөлігіне тура және шашыраңқы (жалпы), шағылған және жұтылған сәулелер жатады. Қысқа толқынды радиациямен қатар жер бетіне атмосфераның ұзын толқынды сәулеленуі (қарсы радиация) түседі, өз кезегінде жер беті ұзын толқынды сәулеленуді (өзіндік сәулелену) шығарады.

Тікелей күн радиациясы күн тұзды тоғанының су бетін энергиямен қамтамасыз етудің негізгі табиғи факторына жатады. Белсенді бетке сәуле түрінде түсетін күн радиациясы параллель сәулелерКүн дискісінен тікелей түсетін күн радиациясы деп аталады. Тікелей күн радиациясы спектрдің қысқа толқынды бөлігіне жатады (толқын ұзындығы 0,17-ден 4 мкм-ге дейін, шын мәнінде толқын ұзындығы 0,29 мкм сәулелер жер бетіне жетеді)

Күн спектрін үш негізгі аймаққа бөлуге болады:

Ультракүлгін сәулелену (- көрінетін сәулелену (0,4 мкм) - инфрақызыл сәулелену (> 0,7 мкм) - 46% қарқындылық. , күн энергиясының осы диапазонының аз ғана бөлігі Жер бетіне жетеді.

Күн радиациясының алыс инфрақызыл (>12 мкм) Жерге әрең жетеді.

Жердегі күн энергиясын пайдалану тұрғысынан алғанда, толқын ұзындығы 0,29 - 2,5 мкм / диапазондағы сәулелену ғана. Көп бөлігіатмосферадан тыс күн энергиясы толқын ұзындығының 0,2 – 4 мкм диапазонында, ал жер бетінде – 0,29 – 2,5 мкм аралығында түседі.

Олардың қалай қайта бөлінетінін көрейік жалпы көрініс, Күн Жерге беретін энергия ағындары. Жерге түсетін күн энергиясының 100 еркін бірлігін (1,36 кВт/м2) алып, олардың атмосферадағы жолдарын сызып көрейік. Бір пайыз (13,6 Вт/м2), күн спектрінің қысқа ультракүлгін сәулесі экзосфера мен термосферадағы молекулалармен сіңіп, оларды қыздырады. Жақын ультракүлгіннің тағы үш пайызы (40,8 Вт/м2) стратосфералық озонмен жұтылады. Күн спектрінің инфрақызыл құйрығы (4% немесе 54,4 Вт/м2) су буы бар тропосфераның жоғарғы қабаттарында қалады (жоғарыда су буы іс жүзінде жоқ).

Күн энергиясының қалған 92 бөлігі (1,25 кВт/м2) 0,29 мкм/м2 атмосфераның «мөлдірлік терезесіне» түседі, ал қалған бөлігі жер беті мен ғарыш арасында бөлінеді. Жер бетіне түскеннен гөрі ғарыш кеңістігіне көбірек түседі, 30 үлес (408 Вт/м2) жоғары, 8 үлес (108,8 Вт/м2) төмендейді.

Бұл Жер атмосферасында күн энергиясының қайта бөлінуінің жалпы, орташаланған суреті болды. Дегенмен, бұл адамның тұрғылықты жері мен жұмысының белгілі бір аймағындағы қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін күн энергиясын пайдаланудың нақты мәселелерін шешуге мүмкіндік бермейді, сондықтан да осында.

Жер атмосферасы күннің қиғаш сәулелерін жақсырақ көрсетеді, сондықтан экватор мен ортаңғы ендіктердегі сағаттық инсоляция жоғары ендіктерге қарағанда әлдеқайда көп.

Күннің биіктігі (көкжиектен жоғары биіктіктер) 90, 30, 20 және 12 ⁰ (атмосфераның ауа (оптикалық) массасы (м) 1, 2, 3 және 5-ке сәйкес келеді) бұлтсыз атмосферамен сәйкес келеді. шамамен 900, 750, 600 және 400 Вт / м2 қарқындылыққа дейін (42 ⁰ - м = 1,5 және 15 ⁰ - м = 4). Шындығында, түскен сәулеленудің жалпы энергиясы көрсетілген мәндерден асып түседі, өйткені ол тек тікелей құраушыны ғана емес, сонымен қатар 1, 2, 3 ауа массаларында шашыраңқы горизонталь беттегі сәулелену қарқындылығының шашыраңқы компонентінің мәнін де қамтиды. және 5 осы шарттарда сәйкесінше 110, 90, 70 және 50 Вт/м2 тең (тік жазықтық үшін 0,3 - 0,7 коэффициентімен, өйткені аспанның жартысы ғана көрінеді). Сонымен қатар, аспанның Күнге жақын аймақтарында ≈ 5⁰ радиусында «айналмалы күн ореолы» бар.

Күн радиациясының тәуліктік мөлшері экваторда емес, 40⁰-ға жақын. Бұл жағдай да еңістің салдары жер осіоның орбитасының жазықтығына. Жазғы күн тоқырауында тропикте Күн тәулік бойы дерлік үстімен жүреді және күн мен түннің теңелу күніндегі экваторға қарағанда күндізгі жарық уақыты 13,5 сағатты құрайды. Ендіктің ұлғаюымен күннің ұзақтығы артады және күн радиациясының қарқындылығы азайғанымен, күндізгі инсоляцияның максималды мәні шамамен 40 ⁰ ендікте орын алады және Арктикалық шеңберге дейін дерлік тұрақты болып қалады (бұлтсыз аспан жағдайлары үшін).

Әлемнің көптеген елдеріне тән бұлттылық пен атмосфераның өндірістік қалдықтармен ластануын ескере отырып, кестеде келтірілген мәндерді кем дегенде екі есе азайту керек. Мысалы, Англия үшін ХХ ғасырдың 70-ші жылдары, қорғаныс үшін күрес басталғанға дейін қоршаған орта, күн радиациясының жылдық мөлшері 1700 кВт/м2 орнына небәрі 900 кВт/м2 болды.

Байкалдағы атмосфераның мөлдірлігі туралы алғашқы мәліметтерді В.В. Буфалом 1964 ж Ол Байкалдағы тікелей күн радиациясының мәндері Иркутскімен салыстырғанда орта есеппен 13% жоғары екенін көрсетті. Жазда Солтүстік Байкалдағы атмосфераның орташа спектрлік мөлдірлік коэффициенті қызыл, жасыл және көк сүзгілер үшін сәйкесінше 0,949, 0,906, 0,883 құрайды. Жазда атмосфера қыс мезгіліне қарағанда оптикалық тұрақсызырақ және бұл тұрақсыздық түске дейінгі уақыттан түске дейін айтарлықтай өзгереді. Су буымен және аэрозольмен әлсіреудің жылдық барысына байланысты олардың күн радиациясының жалпы әлсіреуіне қосқан үлесі де өзгереді. Жылдың суық мезгілінде аэрозольдер, жылы мезгілінде су буы басты рөл атқарады. Байкал бассейні мен Байкал көлі атмосфераның салыстырмалы түрде жоғары интегралдық мөлдірлігімен ерекшеленеді. Оптикалық массасы m = 2 болғанда мөлдірлік коэффициентінің орташа мәндері 0,73-тен (жазда) 0,83-ке дейін (қыста) ауытқиды. Аэрозольдер тоғанның акваториясына тікелей күн радиациясының ағынын айтарлықтай төмендетеді және олар негізінен тоғанның жаңа қабаты арқылы еркін өтетін толқын ұзындығымен көрінетін спектрдің сәулеленуін сіңіреді және бұл күннің жиналуы үшін үлкен маңызға ие. тоғандағы энергия. (1 см қалыңдықтағы су қабаты толқын ұзындығы 1 микроннан асатын инфрақызыл сәулелерге іс жүзінде мөлдір емес). Сондықтан жылудан қорғайтын сүзгі ретінде қалыңдығы бірнеше сантиметр болатын су қолданылады. Шыны үшін ұзын толқынды инфрақызыл өткізу шегі 2,7 мкм құрайды.

Дала арқылы еркін тасымалданатын көптеген шаң бөлшектері де атмосфераның мөлдірлігін төмендетеді.

Электромагниттік сәулеленуді барлық қыздырылған денелер шығарады, ал дене неғұрлым суық болса, сәулеленудің қарқындылығы соғұрлым аз болады және оның спектрінің максимумы ұзақ толқынды аймаққа ығысады. Өте қарапайым қатынас [ = 0,2898 см∙deg. (Виен заңы)], оның көмегімен температурасы (⁰K) бар дененің максималды сәулеленуі қай жерде орналасқанын оңай анықтауға болады. Мысалы, 37 + 273 = 310 ⁰K температурасы бар адам денесі максимум = 9,3 мкм шамаға жақын инфрақызыл сәулелер шығарады. Ал қабырғалары, мысалы, температурасы 90 ⁰С болатын күн кептіргішінің максималды мәні = 8 микронға жақын инфрақызыл сәулелерді шығарады. Көзге көрінетін күн радиациясы (0,4 мкм) Бір кездері көміртекті жіпті электр қыздыру шамынан вольфрам талшығы бар заманауи лампаға көшу үлкен прогресс болды.Мәселе мынада, көміртекті жіпті 2100 температураға дейін жеткізуге болады. ⁰K, ал вольфрам жіпі - 2500 ⁰К дейін "Бұл 400 ⁰К неге соншалықты маңызды? Барлық мәселе қыздыру шамының мақсаты қыздыру емес, жарық беру. Сондықтан мұндай нәтижеге қол жеткізу керек. Қисықтың максимумы көрінетін зерттеуге түсетін позиция Күн бетінің температурасына төтеп беретін жіптің болуы идеалды болар еді, бірақ тіпті 2100-ден 2500 ⁰K-ге өту көзге көрінетін сәулеленуге жататын энергияның үлесін арттырады, 0,5-тен 1,6%-ға дейін.

Барлығы 60 - 70 ⁰С-қа дейін қызған денеден шығатын инфрақызыл сәулелерді алақанды төменнен келтіру арқылы сезіне алады (жылу конвекциясын жою үшін). Тоғанның акваториясына тікелей күн радиациясының түсуі оның көлденең сәулелену бетіне түсуіне сәйкес келеді. Сонымен қатар, жоғарыда айтылғандар белгілі бір уақытта маусымдық және күнделікті келудің сандық сипаттамаларының белгісіздігін көрсетеді. Тұрақты сипаттама тек Күннің биіктігі (атмосфераның оптикалық массасы) болып табылады.

Күн радиациясының жер беті мен тоғанның жинақталуы айтарлықтай ерекшеленеді.

Жердің табиғи беттері әртүрлі шағылыстыру (сіңіру) қабілеттеріне ие. Осылайша, қараңғы беттер (қара топырақ, шымтезек батпақтары) шамамен 10% төмен альбедо мәніне ие. (Беттің альбедосы – бұл беттің қоршаған кеңістікке шағылған сәуле ағынының оған түскен ағынға қатынасы).

Жеңіл беттер (ақ құм) үлкен альбедоға ие, 35 - 40%. Шөпті беттердің альбедосы 15-25% аралығында. Жазда жапырақты орманның тәжі альбедосы 14–17%, қылқан жапырақты ормандыкі 12–15% құрайды. Күннің биіктігі артқан сайын беткі альбедо азаяды.

Су беттерінің альбедосы Күннің биіктігі мен қозу дәрежесіне байланысты 3 - 45% аралығында болады.

Тыныш су бетімен альбедо тек Күннің биіктігіне байланысты (2-сурет).

2-сурет – Тыныш су беті үшін күн радиациясының шағылысу коэффициентінің Күн биіктігіне тәуелділігі.

Күн радиациясының түсуі және оның су қабаты арқылы өтуінің өзіндік ерекшеліктері бар.

Жалпы күн радиациясының көрінетін аймағындағы судың (оның ерітінділерінің) оптикалық қасиеттері 3-суретте көрсетілген.

3-сурет – Күн радиациясының көрінетін аймағындағы судың (оның ерітінділерінің) оптикалық қасиеттері

Екі ортаның, ауа – судың жазық шекарасында жарықтың шағылу және сыну құбылыстары байқалады.

Жарық шағылған кезде түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесінде қалпына келтірілген шағылыстыру бетіне перпендикуляр бір жазықтықта жатады, ал шағылу бұрышы түсу бұрышына тең болады. Сыну жағдайында түскен сәуле, сәуленің түсу нүктесінде қалпына келтірілген перпендикуляр екі орта арасындағы шекараға және сынған сәуле бір жазықтықта жатады. Түсу бұрышы мен сыну бұрышы (4-сурет) өзара байланысты /, мұндағы екінші ортаның абсолютті сыну көрсеткіші, - бірінші. Ауа үшін формула пішінді алады

4-сурет – Ауадан суға өту кезіндегі сәулелердің сынуы

Сәулелер ауадан суға өткенде, олар «түсу перпендикулярына» жақындайды; мысалы, су бетіне перпендикуляр бұрышта суға түсетін сәуле оған одан аз бұрышпен енді (4а-сурет). Бірақ су бетінен сырғанап түсетін сәуле су бетіне перпендикулярға дерлік тік бұрышта, мысалы, 89 ⁰ немесе одан аз бұрышта құлаған кезде, ол су бетіне төмен бұрышпен түседі. түзу сызық, атап айтқанда 48,5 ⁰ ғана бұрышта. 48,5 ⁰ перпендикулярға үлкенірек бұрышта сәуле суға кіре алмайды: бұл су үшін «шектеу» бұрышы (4-сурет, б).

Демек, суға әртүрлі бұрыштармен түсетін сәулелер су астында 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ ашылу бұрышы бар өте тығыз конусқа сығылады (4c-сурет). Сонымен қатар, судың сынуы оның температурасына байланысты, бірақ бұл өзгерістер соншалықты маңызды емес, олар қарастырылатын тақырып бойынша инженерлік практика үшін қызығушылық тудырмайды.

Енді сәулелердің кері (Р нүктесінен) – судан ауаға өту бағытын қадағалап көрейік (5-сурет). Оптика заңдарына сәйкес, жолдар бірдей болады және аталған 97 градустық конустағы барлық сәулелер судың үстіндегі бүкіл 180 градустық кеңістікке таралып, әртүрлі бұрыштармен ауаға түседі. Көрсетілген бұрыштан тыс (97 градус) су астындағы сәулелер су астынан шықпайды, айнадағы сияқты оның бетінен толығымен шағылысады.

5-сурет – Судан ауаға өту кезіндегі сәулелердің сынуы

Тек шағылған сәуле болса, сынған сәуле болмайды (толық ішкі шағылу құбылысы).

Судың бетіне «шектеуден» үлкен бұрышпен (яғни, 48,5 ⁰-ден жоғары) сәйкес келетін кез келген су асты сәулесі сынбайды, бірақ шағылысады: ол «толық ішкі шағылысудан» өтеді. Бұл жағдайда шағылысу жиынтық деп аталады, өйткені барлық түскен сәулелер осы жерде шағылысады, ал ең жақсы жылтыратылған күміс айнаның өзі оған түскен сәулелердің бір бөлігін ғана көрсетеді, ал қалған бөлігін жұтады. Мұндай жағдайларда су тамаша айна болып табылады. Бұл жағдайда біз көрінетін жарық туралы айтып отырмыз. Жалпы айтқанда, судың сыну көрсеткіші басқа заттар сияқты толқын ұзындығына байланысты (бұл құбылыс дисперсия деп аталады). Осының салдарынан толық ішкі шағылу орын алатын шектік бұрыш әртүрлі толқын ұзындықтары үшін бірдей емес, бірақ су-ауа шекарасында шағылған көрінетін жарық үшін бұл бұрыш 1⁰-тен аз өзгереді.

48,5⁰ перпендикулярдан үлкен бұрышта күн сәулесі суға кіре алмайтындығына байланысты: бұл су үшін «шектеу» бұрышы (4-сурет, б), содан кейін барлық мәндер диапазонындағы су массасы. Күннің биіктігі ауаға қарағанда шамалы өзгермейді - ол әрқашан аз.

Бірақ судың тығыздығы ауаның тығыздығынан 800 есе артық болғандықтан, судың күн радиациясын сіңіруі айтарлықтай өзгереді. Сонымен қатар, егер жарық сәулеленуі мөлдір орта арқылы өтетін болса, онда мұндай жарықтың спектрі кейбір ерекшеліктерге ие. Ондағы белгілі бір сызықтар қатты әлсіреген, яғни сәйкес ұзындықтағы толқындар қарастырылып отырған ортамен қатты жұтылады. Мұндай спектрлер абсорбциялық спектрлер деп аталады. Абсорбциялық спектрдің нысаны қарастырылатын затқа байланысты.

Күн тұзды тоғанының тұзды ерітіндісінде натрий мен магний хлоридтерінің әртүрлі концентрациялары және олардың арақатынастары болуы мүмкін болғандықтан, сіңіру спектрлері туралы біржақты айтудың мағынасы жоқ. Бұл мәселе бойынша зерттеулер мен деректер көп болғанымен.

Мәселен, мысалы, КСРО-да (Ю. Усманов) су мен әртүрлі концентрациядағы хлорлы магний ерітіндісі үшін әртүрлі толқын ұзындықтағы сәулеленудің өткізгіштігін анықтау бойынша жүргізілген зерттеулер келесі нәтижелерді алды (6-сурет). Ал Б.Дж.Бринкворт күн радиациясының жұтылуының және толқын ұзындығына байланысты күн радиациясының (радиацияның) монохроматикалық ағынының тығыздығының графикалық тәуелділігін көрсетеді (7-сурет).

Демек, суға түскеннен кейін тоғанның ыстық тұзды суына тікелей күн радиациясының сандық берілуі мыналарға байланысты болады: күн радиациясының (радиациялық) ағынының монохроматикалық тығыздығына; күн биіктігінен. Сондай-ақ тоған бетінің альбедосынан, күн тұзы тоғанының тұщы судан тұратын, қалыңдығы әдетте 0,1 - 0,3 м болатын жоғарғы қабатының тазалығынан, араласуды басу мүмкін емес, құрамы, концентрациясы және қалыңдығы. ерітіндінің градиент қабатындағы (тұзды ерітіндінің концентрациясы төмен қарай жоғарылайтын оқшаулағыш қабаты), су мен тұзды ерітіндінің тазалығы бойынша.

6 және 7-суреттер күн спектрінің көрінетін аймағында судың ең жоғары өткізу қабілетіне ие екенін көрсетеді. Бұл күн радиациясының күн тұзды тоғанының жоғарғы тұщы қабаты арқылы өтуі үшін өте қолайлы фактор болып табылады.

Әдебиеттер тізімі

1 Осадчий Г.Б. Күн энергиясы, оның туындылары және оларды пайдалану технологиялары (ЖЭК энергиясына кіріспе) / Г.Б. Осадчи. Омбы: ИПК Макшеева Е.А., 2010. 572 б.
2 Twydell J. Жаңартылатын энергия көздері / J. Twydell, A. Ware. М.: Энергоатимиздат, 1990. 392 б.
3 Даффи Дж.А. Күн энергиясын пайдаланатын жылу процестері / Дж.А. Даффи, В.А.Бекман. М.: Мир, 1977. 420 б.
4 Байкал және оның алабының климаттық ресурстары /Н. П.Ладейщиков, Новосибирск, Наука, 1976, 318б.
5 Пикин С.А. сұйық кристалдар/ С.А.Пикин, Л.М.Блинов. М.: Наука, 1982. 208 б.
6 Китайгородский А.И. Физика барлығына: Фотондар және ядролар / А.И. Китайгородский. М.: Наука, 1984. 208 б.
7 Kuhling H. Анықтамалық физика. / Х.Кюлинг. М.: Мир, 1982. 520 б.
8 Энохович А.С. Физика және техника анықтамалығы / А.С.Енохович. Мәскеу: Білім, 1989. 223 б.
9 Перельман Я.И. Көңілді физика. 2-кітап / Я.И.Перельман. М.: Наука, 1986. 272 б.

100% тең күн энергиясы атмосфераның жоғарғы шекарасына келеді.

Келетін 100% күн сәулесінің 3%-ын құрайтын ультракүлгін сәулені атмосфераның жоғарғы қабатындағы озон қабаты көбіне сіңіреді.

Қалған 97%-дың 40%-ға жуығы бұлттармен әрекеттеседі – оның 24%-ы ғарышқа кері шағылысады, 2%-ы бұлттарға сіңеді және 14%-ы шашыраңқы радиация ретінде жер бетіне жетеді.

Келетін радиацияның 32%-ы атмосферадағы су буымен, шаң-тозаңмен және тұманмен әрекеттеседі – оның 13%-ы жұтылады, 7%-ы ғарышқа қайта шағылады және 12%-ы шашыраңқы күн сәулесі ретінде жер бетіне жетеді (6-сурет).

Күріш. 6. Жердің радиациялық балансы

Демек, Жер бетіндегі күн радиациясының бастапқы 100% -ына тікелей күн сәулесінің 2% және диффузиялық жарықтың 26% жетеді.

Осы жиынтықтан 4% жер бетінен ғарышқа кері шағылысады, ал ғарышқа жалпы шағылысу түскен күн сәулесінің 35% құрайды.

Жер жұтқан жарықтың 65%-ының 3%-ы атмосфераның жоғарғы қабатынан, 15%-ы атмосфераның төменгі қабатынан, 47%-ы жер бетінен – мұхит пен құрлықтан түседі.

Жердің жылулық тепе-теңдігін сақтау үшін атмосферадан өтетін және құрлық пен теңізге сіңетін барлық күн энергиясының 47% құрлық пен теңіз арқылы қайтадан атмосфераға берілуі керек.

Мұхит бетіне түсетін және жарықтандыруды тудыратын сәулелену спектрінің көрінетін бөлігі атмосфера арқылы өткен күн сәулелерінен (тікелей радиация) және атмосфераның барлық бағытта, соның ішінде жер бетіне шашыраған сәулелерінің бір бөлігін құрайды. мұхит (шашыраңқы радиация).

Көлденең қонуға түсетін осы екі жарық ағынының энергиясының қатынасы Күннің биіктігіне байланысты - ол көкжиектен неғұрлым жоғары болса, тікелей сәулеленудің үлесі соғұрлым көп болады.

Табиғи жағдайда теңіз бетінің жарықтануы бұлт жамылғысына да байланысты. Биік және жіңішке бұлттар көп шашыраңқы жарық түсіреді, соның арқасында Күннің орташа биіктігінде теңіз бетінің жарықтануы бұлтсыз аспанға қарағанда көбірек болуы мүмкін. Тығыз, жаңбыр бұлттары жарықтандыруды күрт төмендетеді.

Теңіз бетінің жарықтандырылуын тудыратын жарық сәулелері Снеллдің белгілі физикалық заңы бойынша су-ауа шекарасында шағылысу мен сынудан өтеді (7-сурет).

Күріш. 7. Мұхит бетіндегі жарық шоғының шағылысу және сынуы

Осылайша, теңіз бетіне түскен барлық жарық сәулелері жартылай шағылып, сынады және теңізге түседі.

Сынған және шағылған жарық ағындарының арақатынасы Күннің биіктігіне байланысты. Күннің 0 0 биіктігінде бүкіл жарық ағыны теңіз бетінен шағылысады. Күн биіктігінің ұлғаюымен суға енетін жарық ағынының үлесі артады, ал Күннің биіктігі 90 0 болғанда жер бетіне түсетін жалпы ағынның 98% суға енеді.

Теңіз бетінен шағылған жарық ағынының түскен жарыққа қатынасы деп аталады теңіз беті альбедо . Сонда Күн 90 0 биіктікте теңіз бетінің альбедосы 2%, ал 0 0 үшін - 100% болады. Тікелей және диффузиялық жарық ағындары үшін теңіз бетіндегі альбедо әртүрлі. Тікелей сәулеленудің альбедосы негізінен Күннің биіктігіне тәуелді, шашыраңқы радиацияның альбедосы іс жүзінде Күннің биіктігіне тәуелді емес.

ДӘРІС 2.

КҮН РАДИАЦИЯСЫ.

Жоспар:

1. Жердегі тіршілік үшін күн радиациясының мәні.

2. Күн радиациясының түрлері.

3. Күн радиациясының спектрлік құрамы.

4. Сәулеленудің жұтылуы және дисперсиясы.

5.PAR (фотосинтетикалық белсенді сәулелену).

6. Радиациялық баланс.

1. Жер бетіндегі барлық тіршілік иелері (өсімдіктер, жануарлар және адамдар) үшін негізгі энергия көзі - күн энергиясы.

Күн - радиусы 695300 км болатын газ шары. Күннің радиусы Жердің радиусынан 109 есе үлкен (экваторлық 6378,2 км, полярлық 6356,8 км). Күн негізінен сутектен (64%) және гелийден (32%) тұрады. Қалғандары оның массасының тек 4% құрайды.

Күн энергиясы биосфераның өмір сүруінің негізгі шарты және негізгі климат түзуші факторлардың бірі болып табылады. Күн энергиясының арқасында атмосферадағы ауа массалары үнемі қозғалып отырады, бұл атмосфераның газдық құрамының тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Күн радиациясының әсерінен су қоймаларының, топырақтың, өсімдіктердің бетінен судың үлкен мөлшері буланады. Мұхиттар мен теңіздерден континенттерге желмен тасымалданатын су буы құрлықтағы жауын-шашынның негізгі көзі болып табылады.

Күн энергиясы фотосинтез кезінде күн энергиясын жоғары энергиялы органикалық заттарға айналдыратын жасыл өсімдіктердің өмір сүруінің таптырмас шарты болып табылады.

Өсімдіктердің өсуі мен дамуы күн энергиясын игеру және өңдеу процесі болып табылады, сондықтан күн энергиясы жер бетіне жеткенде ғана ауылшаруашылық өндірісі мүмкін болады. Орыс ғалымы былай деп жазды: «Ең жақсы аспазға қалағаныңызша таза ауа, күн сәулесі, бір өзен таза су беріңіз, осының бәрінен қант, крахмал, май, дәнді дақылдарды дайындауды сұраңыз, сонда ол сізді күліп жатыр деп ойлайды. оған. Бірақ адамға фантастикалық болып көрінетін нәрсе күн энергиясының әсерінен өсімдіктердің жасыл жапырақтарында еш кедергісіз орындалады. Болжам бойынша 1 ш. сағатына бір метр жапырақ бір грамм қант береді. Жер атмосфераның үздіксіз қабықшасымен қоршалғандықтан, күн сәулелері жер бетіне жеткенге дейін атмосфераның бүкіл қалыңдығынан өтеді, бұл оларды ішінара шағылыстырады, ішінара шашыратады, яғни мөлшері мен сапасын өзгертеді. жер бетіне күн сәулесінің түсуі. Тірі организмдер күн радиациясының әсерінен пайда болатын жарықтандыру қарқындылығының өзгеруіне сезімтал. Жарық қарқындылығына әртүрлі жауап беруіне байланысты өсімдіктердің барлық формалары жарық сүйгіш және көлеңкеге төзімді болып бөлінеді. Дәнді дақылдардағы жеткіліксіз жарықтандыру, мысалы, дәнді дақылдардың сабан тіндерінің әлсіз дифференциациясын тудырады. Нәтижесінде тіндердің беріктігі мен серпімділігі төмендейді, бұл көбінесе дақылдардың орналасуына әкеледі. Қалыңдатылған жүгері дақылдарында күн радиациясының аз жарықтануына байланысты өсімдіктерде шоқтардың түзілуі әлсірейді.

Күн радиациясы әсер етеді Химиялық құрамыауыл шаруашылығы өнімдері. Мысалы, қызылша мен жеміс-жидектердің қанттылығы, бидай дәніндегі ақуыз мөлшері күннің шуақты күндеріне тікелей байланысты. Күн радиациясының түсуіне қарай күнбағыс, зығыр тұқымдарындағы май мөлшері де артады.

Өсімдіктердің ауа бөліктерін жарықтандыру тамырлардың сіңірілуіне айтарлықтай әсер етеді қоректік заттар. Төмен жарықтандыру кезінде ассимиляцияның тамырға өтуі баяулайды, нәтижесінде өсімдік жасушаларында жүретін биосинтетикалық процестер тежеледі.

Жарықтандыру өсімдік ауруларының пайда болуына, таралуына және дамуына да әсер етеді. Инфекция кезеңі жарық факторына жауап ретінде бір-бірінен ерекшеленетін екі фазадан тұрады. Олардың біріншісі - споралардың нақты өнуі және зақымдалған мәдениеттің тіндеріне инфекциялық принциптің енуі - көп жағдайда жарықтың болуы мен қарқындылығына байланысты емес. Екіншісі - споралардың өнуінен кейін - жоғары жарық жағдайында ең белсенді.

Жарықтың оң әсері қоздырғыштың иесі өсімдікте даму жылдамдығына да әсер етеді. Бұл әсіресе тот саңырауқұлақтарында айқын көрінеді. Жарық неғұрлым көп болса, бидай линиясының татының, арпаның сары татының, зығыр және бұршақ татының және т.б. инкубациялық кезең қысқарады. Бұл саңырауқұлақтардың ұрпақтарының санын көбейтеді және инфекцияның қарқындылығын арттырады. Қарқынды жарық жағдайында бұл қоздырғышта құнарлылық артады.

Кейбір аурулар аз жарықта белсенді дамиды, өсімдіктердің әлсіреуіне және олардың ауруларға (патогендерге) төзімділігінің төмендеуіне әкеледі. әртүрлі түрішірік, әсіресе көкөніс дақылдары).

Жарықтандыру және өсімдіктердің ұзақтығы. Күн радиациясының ырғағы (тәуліктің жарық және қараңғы бөліктерінің кезектесуі) жылдан жылға ең тұрақты және қайталанатын экологиялық фактор болып табылады. Көп жылдық зерттеулердің нәтижесінде физиологтар өсімдіктердің генеративті дамуға өтуінің күн мен түн ұзақтығының белгілі бір арақатынасына тәуелділігін анықтады. Осыған байланысты дақылдарды фотопериодтық реакцияға сәйкес топтарға бөлуге болады: қысқа күндамуы 10 сағаттан астам тәулік ұзақтығына кешіктіріледі. Қысқа күн гүлдің пайда болуына ықпал етеді, ал ұзақ күн оны болдырмайды. Мұндай дақылдарға соя, күріш, тары, құмай, жүгері және т.б.;

ұзақ күн 12-13-ке дейін,олардың дамуы үшін ұзақ мерзімді жарықтандыруды қажет етеді. Олардың дамуы күннің ұзақтығы шамамен 20 сағат болғанда жеделдейді.Бұл дақылдарға қара бидай, сұлы, бидай, зығыр, бұршақ, шпинат, беде және т.б.;

күн ұзақтығына қатысты бейтарап, оның дамуы күннің ұзақтығына байланысты емес, мысалы, қызанақ, қарақұмық, бұршақ, ревень.

Сәулелену ағынында белгілі бір спектрлік құрамның басым болуы өсімдіктердің гүлденуінің басталуы үшін қажет екендігі анықталды. Қысқа күндік өсімдіктер максималды сәулелену көк-күлгін сәулелерге, ал ұзақ күндік өсімдіктер қызылға түсетін кезде тез дамиды. Тәуліктің жарық бөлігінің ұзақтығы (тәуліктің астрономиялық ұзақтығы) жыл мезгіліне және географиялық ендікке байланысты. Экваторда жыл бойы тәулік ұзақтығы 12 сағат ± 30 минутты құрайды. Көктемгі күн мен түннің теңелуінен (21.03) кейін экватордан полюстерге ауысқанда күннің ұзақтығы солтүстікке қарай артады, оңтүстікке қарай азаяды. Күзгі күн мен түннің теңелуінен кейін (23.09) күн ұзақтығының таралуы керісінше өзгереді. Солтүстік жарты шарда 22 маусым ең ұзақ күн, оның ұзақтығы Солтүстік поляр шеңберінен солтүстікке қарай 24 сағатты құрайды.Солтүстік жарты шарда ең қысқа күн 22 желтоқсанда, ал қыс айларында Арктикалық шеңберден тыс жерлерде Күн болмайды. мүлдем көкжиектен жоғары көтерілу. Орта ендіктерде, мысалы, Мәскеуде жыл бойы күннің ұзақтығы 7-ден 17,5 сағатқа дейін өзгереді.

2. Күн радиациясының түрлері.

Күн радиациясы үш құрамдас бөліктен тұрады: тікелей күн радиациясы, шашыраңқы және жалпы.

ТІКЕЛЕЙ КҮН РАДИАЦИЯСЫS-Күннен атмосфераға, одан әрі параллель сәулелер шоғы түрінде жер бетіне түсетін радиация. Оның қарқындылығы минутына см2 калориямен өлшенеді. Ол күннің биіктігіне және атмосфераның күйіне (бұлттылық, шаң, су буы) байланысты. Ставрополь өлкесінің аумағының көлденең бетіндегі тікелей күн радиациясының жылдық мөлшері 65-76 ккал/см2/мин құрайды. Күннің жоғары орналасуымен (жазда, түсте) және жақсы мөлдірлікпен теңіз деңгейінде тікелей күн радиациясы 1,5 ккал / см2 / мин құрайды. Бұл спектрдің қысқа толқын ұзындығы бөлігі. Тікелей күн радиациясының ағыны атмосфера арқылы өткенде энергияның газдар, аэрозольдер, бұлттармен жұтылуы (15%-ға жуық) және шашырауы (шамамен 25%) есебінен әлсірейді.

Көлденең бетке түсетін тура күн радиациясының ағыны инсоляция деп аталады. С= С күнә хотікелей күн радиациясының тік құрамдас бөлігі болып табылады.

С – сәулеге перпендикуляр бет алған жылу мөлшері ,

хо – Күннің биіктігі, яғни көлденең беті бар күн сәулесінен пайда болатын бұрыш .

Атмосфераның шекарасында күн радиациясының қарқындылығы теңСонымен= 1,98 ккал/см2/мин. - 1958 жылғы халықаралық келісім бойынша. Ол күн тұрақтысы деп аталады. Егер атмосфера мүлдем мөлдір болса, бұл жер бетінде болар еді.

Күріш. 2.1. Күннің әртүрлі биіктіктеріндегі атмосферадағы күн сәулесінің жолы

ШАШЫРЫЛҒАН РАДИАЦИЯD – атмосфераның шашырауы нәтижесінде күн радиациясының бір бөлігі қайтадан ғарышқа кетеді, бірақ оның едәуір бөлігі шашыраңқы радиация түрінде Жерге түседі. Максималды шашыраған сәулелену + 1 ккал/см2/мин. Бұл ашық аспанда, егер оның үстінде биік бұлттар болса, белгіленеді. Бұлтты аспан астында шашыраңқы сәулелену спектрі күндікіне ұқсас. Бұл спектрдің қысқа толқын ұзындығы бөлігі. Толқын ұзындығы 0,17-4 мкм.

ЖАЛПЫ РАДИАЦИЯQ- көлденең бетке таралатын және тікелей сәулеленуден тұрады. Q= С+ D.

Жалпы радиация құрамындағы тура және диффузды сәулеленудің арақатынасы Күннің биіктігіне, атмосфераның бұлттылығы мен ластануына, теңіз деңгейінен жер бетінің биіктігіне байланысты. Күннің биіктігінің ұлғаюымен бұлтсыз аспандағы шашыраңқы радиацияның үлесі азаяды. Атмосфера неғұрлым мөлдір және Күн неғұрлым жоғары болса, шашыраңқы радиацияның үлесі соғұрлым аз болады. Үздіксіз тығыз бұлттармен жалпы радиация толығымен шашыраңқы радиациядан тұрады. Қыста қар жамылғысынан радиацияның шағылысуына және оның атмосферада қайталама шашырауына байланысты жалпы құрамдағы шашыранды радиацияның үлесі айтарлықтай артады.

Өсімдіктердің Күннен алатын жарық пен жылу жалпы күн радиациясының әрекетінің нәтижесі болып табылады. Сондықтан үлкен мәнауыл шаруашылығы үшін оларда күн, ай, вегетациялық кезең, жыл бойынша жер бетіне түсетін радиация мөлшері туралы деректер бар.

шағылысқан күн радиациясы. Альбедо. Жер бетіне жеткен, одан жартылай шағылған жалпы радиация жер бетінен атмосфераға бағытталған шағылысқан күн радиациясын (РК) жасайды. Шағылысқан радиацияның шамасы көп жағдайда шағылыстыратын беттің қасиеттері мен жағдайына байланысты: түсі, кедір-бұдыры, ылғалдылығы және т.б. Кез келген беттің шағылыстыру қабілетін оның альбедосымен (Ak) сипаттауға болады, ол шағылған күн радиациясының қатынасы ретінде түсініледі. барлығына. Альбедо әдетте пайызбен көрсетіледі:

Бақылаулар әр түрлі беттердің альбедосы қар мен суды қоспағанда, салыстырмалы түрде тар шектерде (10...30%) өзгеретінін көрсетеді.

Альбедо топырақтың ылғалдылығына байланысты, оның ұлғаюымен ол төмендейді, ол бар маңыздылығысуармалы егістіктердің жылу режимін өзгерту процесінде. Альбедоның азаюына байланысты топырақ ылғалданған кезде сіңірілетін радиация артады. Әртүрлі беттердің альбедосы күн биіктігіне тәуелділігіне байланысты айқын тәуліктік және жылдық өзгерістерге ие. Ең төменгі мәнальбедо түске жақын уақытта, ал жыл бойы - жазда байқалады.

Жердің өзіндік радиациясы және атмосфераның қарсы сәулеленуі. Тиімді радиация.Температурасы абсолютті нөлден (-273°С) жоғары физикалық дене ретінде жер беті радиация көзі болып табылады, ол Жердің өзіндік сәулеленуі (Е3) деп аталады. Ол атмосфераға бағытталған және ауадағы су буымен, су тамшыларымен және көмірқышқыл газымен толығымен дерлік сіңіріледі. Жердің радиациясы оның бетінің температурасына байланысты.

Атмосфера күн радиациясының шамалы мөлшерін және жер бетінен бөлінетін энергияның барлығын дерлік сіңіріп, қызады және өз кезегінде энергияны да шығарады. Атмосфералық радиацияның 30%-ға жуығы ғарыш кеңістігіне түседі, ал 70%-ға жуығы жер бетіне түседі және оны қарсы атмосфералық сәулелену (Еа) деп атайды.

Атмосфера шығаратын энергия мөлшері оның температурасына, мазмұнына тура пропорционал Көмір қышқыл газы, озон және бұлттар.

Жер беті бұл қарсы радиацияны толығымен дерлік (90...99%-ға) жұтады. Осылайша, ол сіңірілген күн радиациясынан басқа жер беті үшін маңызды жылу көзі болып табылады. Атмосфераның Жердің жылу режиміне бұл әсері жылыжайлар мен жылыжайлардағы көзілдіріктердің әрекетімен сыртқы ұқсастығына байланысты жылыжай немесе парниктік эффект деп аталады. Шыны топырақ пен өсімдіктерді қыздыратын күн сәулелерін жақсы өткізеді, бірақ кешіктіреді термиялық сәулеленужылы топырақ және өсімдіктер.

Жер бетінің меншікті радиациясы мен атмосфераның қарсы сәулеленуінің айырмашылығын тиімді сәулелену деп атайды: Ээф.

Eef = E3-Ea

Ашық және сәл бұлтты түндерде тиімді радиация бұлтты түндерге қарағанда әлдеқайда көп, сондықтан жер бетінің түнгі салқындауы да жоғары болады. Күндіз ол жұтылатын жалпы радиациямен бітеліп қалады, соның салдарынан жер бетінің температурасы көтеріледі. Сонымен бірге тиімді сәулелену де артады. Орта ендіктердегі жер беті тиімді радиацияның әсерінен 70...140 Вт/м2 жоғалтады, бұл күн радиациясын жұтудан алатын жылу мөлшерінің шамамен жартысын құрайды.

3. Сәулеленудің спектрлік құрамы.

Күн радиация көзі ретінде әр түрлі толқындар шығарады. Толқын ұзындығы бойынша сәулелену энергиясының ағындары шартты түрде бөлінеді қысқа толқын (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 мкм) сәулелену.Жер атмосферасының шекарасындағы күн радиациясының спектрі іс жүзінде 0,17 және 4 мкм толқын ұзындығы арасында, ал жердегі және атмосфералық радиация - 4-тен 120 микронға дейін. Демек, күн радиациясының ағындары (S, D, РК) қысқа толқынды радиацияға, ал Жердің (£3) және атмосфераның (Еа) радиациясы - ұзын толқынды радиацияға жатады.

Күн радиациясының спектрін сапалық жағынан әр түрлі үш бөлікке бөлуге болады: ультракүлгін (Y)< 0,40 мкм), видимую (0,40 мкм < Y < 0,75 мкм) және инфрақызыл (0,76 мкм < Ы < 4 мкм). Күн радиациясының спектрінің ультракүлгін бөлігінің алдында рентген сәулесі, ал инфрақызылдан тыс күннің радиосәулеленуі жатыр. Атмосфераның жоғарғы шекарасында спектрдің ультракүлгін бөлігіне күн радиациясы энергиясының шамамен 7%, көрінетінге - 46% және инфрақызылға - 47% келеді.

Жер мен атмосфераның сәулеленуі деп аталады алыс инфрақызыл сәулелену.

Радиацияның әртүрлі түрлерінің өсімдіктерге биологиялық әсері әртүрлі. ультракүлгін сәулеленуөсу процестерін баяулатады, бірақ өсімдіктердің көбею мүшелерінің қалыптасу кезеңдерінің өтуін тездетеді.

Инфрақызыл сәулеленудің мәні, өсімдіктердің жапырақтары мен сабақтарындағы сумен белсенді түрде сіңетін, өсімдіктердің өсуі мен дамуына айтарлықтай әсер ететін оның жылу әсері.

алыс инфрақызыл сәулеленуөсімдіктерге тек жылу әсерін береді. Оның өсімдіктердің өсуі мен дамуына әсері шамалы.

Күн спектрінің көрінетін бөлігі, біріншіден, жарықтандыруды жасайды. Екіншіден, жапырақ пигменттері сіңіретін физиологиялық сәулелену деп аталатын (А, = 0,35 ... 0,75 мкм) көрінетін сәулелену аймағымен дерлік сәйкес келеді (ультракүлгін сәулелену аймағын жартылай басып алу). Оның энергиясы өсімдіктер тіршілігінде маңызды реттеуші және энергетикалық мәнге ие. Спектрдің осы аймағында фотосинтетикалық белсенді сәулелену аймағы ерекшеленеді.

4. Атмосферадағы радиацияның жұтылуы және шашырауы.

Жер атмосферасы арқылы өтетін күн радиациясы атмосфералық газдар мен аэрозольдердің жұтылуы мен шашырауына байланысты әлсірейді. Сонымен бірге оның спектрлік құрамы да өзгереді. Күннің әртүрлі биіктіктерінде және жер бетіндегі бақылау нүктесінің әртүрлі биіктіктерінде атмосферада күн сәулесінің жүріп өткен жолының ұзындығы бірдей болмайды. Биіктіктің төмендеуімен сәулеленудің ультракүлгін бөлігі әсіресе қатты төмендейді, көрінетін бөлігі біршама аз, ал инфрақызыл бөлігі аздап төмендейді.

Атмосферада радиацияның шашырауы, негізінен, атмосфералық газ молекулаларының белгілі бір «шоғырларының» (топтамаларының) түзілуі мен бұзылуынан болатын атмосфераның әрбір нүктесіндегі ауа тығыздығының үздіксіз ауытқуы (тербелісінің) нәтижесінде болады. Аэрозоль бөлшектері де күн радиациясын таратады. Шашыраудың қарқындылығы шашырау коэффициентімен сипатталады.

K = формуланы қосу.

Шашыраудың қарқындылығы көлем бірлігіндегі шашырау бөлшектерінің санына, олардың мөлшері мен табиғатына, сонымен қатар шашыраңқы сәулеленудің толқын ұзындығына байланысты.

Сәулелер неғұрлым күшті болса, толқын ұзындығы соғұрлым қысқа болады. Мысалы, күлгін сәулелер қызылға қарағанда 14 есе көп таралады, бұл аспанның көк түсін түсіндіреді. Жоғарыда атап өтілгендей (2.2 тарауды қараңыз) атмосфера арқылы өтетін тікелей күн радиациясы ішінара жойылады. Таза және құрғақ ауада молекулалық шашырау коэффициентінің қарқындылығы Рэйлей заңына бағынады:

k= с/Ы4 ,

мұндағы С – көлем бірлігіне келетін газ молекулаларының санына байланысты коэффициент; X - шашыраңқы толқынның ұзындығы.

Қызыл жарықтың алыс толқын ұзындығы күлгін сәуленің толқын ұзындығынан екі есе дерлік үлкен болғандықтан, біріншісі ауа молекулаларымен екіншісіне қарағанда 14 есе аз шашыраған. Күлгін сәулелердің бастапқы энергиясы (шашырауға дейінгі) көк және көк түстерге қарағанда аз болғандықтан, шашыраңқы жарықтағы максималды энергия (шашыраңқы күн радиациясы) көк-көк сәулелерге ауысады, бұл аспанның көк түсін анықтайды. Сонымен, диффузды сәуле тікелей сәулеленуге қарағанда фотосинтетикалық белсенді сәулелерге бай.

Құрамында қоспалары бар ауада (ұсақ су тамшылары, мұз кристалдары, шаң бөлшектері және т.б.) шашырау көрінетін сәулеленудің барлық аймақтары үшін бірдей. Сондықтан аспан ақшыл реңкке ие болады (тұман пайда болады). Бұлт элементтері (үлкен тамшылар мен кристалдар) күн сәулелерін мүлде шашыратпайды, бірақ оларды диффузиялық түрде көрсетеді. Нәтижесінде Күнмен жарықтандырылған бұлттар ақ болады.

5. PAR (фотосинтетикалық белсенді сәулелену)

Фотосинтетикалық белсенді сәулелену. Фотосинтез процесінде күн радиациясының барлық спектрі емес, тек оның

бөлігі 0,38 ... 0,71 микрон толқын ұзындығы диапазонында, - фотосинтетикалық белсенді сәулелену (PAR).

Адам көзімен ақ болып қабылданатын көрінетін сәулелену түрлі-түсті сәулелерден тұратыны белгілі: қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго және күлгін.

Күн радиациясының энергиясын өсімдік жапырақтарының ассимиляциясы селективті (селективті) болып табылады. Ең қарқынды жапырақтар көк-күлгін (X = 0,48 ... 0,40 микрон) және сарғыш-қызыл (X = 0,68 мкм) сәулелерді, аз сары-жасыл (А. = 0,58 ... 0,50 микрон) және алыс қызыл (А) сәулелерді сіңіреді. .\u003e 0,69 микрон) сәулелер.

Жер бетінде тікелей күн радиациясының спектріндегі максималды энергия Күн жоғары болған кезде сары-жасыл сәулелер аймағына түседі (Күн дискісі сары). Күн көкжиекке жақын болған кезде алыс қызыл сәулелер максималды энергияға ие болады (күн дискісі қызыл). Сондықтан фотосинтез процесіне тікелей күн сәулесінің энергиясы аз қатысады.

ПАР ауылшаруашылық өсімдіктерінің өнімділігінің маңызды факторларының бірі болғандықтан, оның аумақ бойынша және уақыт бойынша таралуын ескере отырып, келіп түсетін ПАР мөлшері туралы ақпараттың практикалық маңызы зор.

PAR қарқындылығын өлшеуге болады, бірақ бұл үшін тек 0,38 ... 0,71 микрон диапазонында толқындарды өткізетін арнайы жарық сүзгілері қажет. Мұндай құрылғылар бар, бірақ олар актинометриялық станциялар желісінде қолданылмайды, бірақ олар күн радиациясының интегралды спектрінің қарқындылығын өлшейді. PAR мәнін H. G. Tooming ұсынған коэффициенттерді пайдалана отырып, тікелей, диффузиялық немесе толық сәулеленудің келуі туралы деректерден есептеуге болады және:

Qfar = 0,43 С"+0,57 D);

Ресей аумағындағы Қиырдың айлық және жылдық мөлшерлерін бөлу карталары жасалды.

Дақылдардың PAR пайдалану дәрежесін сипаттау үшін PAR тиімділігі қолданылады:

KPIfar = (сомаQ/ фаралар/сомаQ/ фаралар) 100%,

Қайда сомаQ/ фаралар- өсімдіктердің вегетациялық кезеңінде фотосинтезге кеткен ПАР мөлшері; сомаQ/ фаралар- осы кезеңдегі ауылшаруашылық дақылдарына алынған ПАР мөлшері;

CPIF орташа мәндері бойынша дақылдар топтарға бөлінеді (сәйкес): әдетте байқалады - 0,5 ... 1,5%; жақсы-1,5...3,0; рекорд - 3,5...5,0; теориялық мүмкін - 6,0 ... 8,0%.

6. ЖЕР БЕТІНІҢ РАДИАЦИЯЛЫҚ БАЛАНСЫ

Сәулелену энергиясының кіріс және шығыс ағындарының айырмашылығы жер бетінің радиациялық балансы (В) деп аталады.

Күндізгі уақытта жер бетінің радиациялық балансының түсетін бөлігі тікелей күн және диффузиялық радиациядан, сонымен қатар атмосфералық радиациядан тұрады. Баланстың шығыс бөлігі – жер бетінің радиациясы және шағылған күн радиациясы:

Б= С / + D+ Е.а-E3-Рк

Теңдеуді басқа түрде де жазуға болады: Б = Q- ҚР - Еф.

Түнгі уақыт үшін радиациялық теңгерім теңдеуі келесі формада болады:

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

Егер сәулеленудің кірісі шығыстан көп болса, онда радиациялық баланс оң болады және белсенді бет* қызады. Теріс теңгеріммен ол салқындатылады. Жазда радиациялық баланс күндіз оң, түнде теріс болады. Нөлдік қиылыс таңертең күн шыққаннан кейін шамамен 1 сағаттан кейін және кешке күн батқанға дейін 1-2 сағат бұрын болады.

Жылдың суық мезгілінде тұрақты қар жамылғысы қалыптасқан аймақтардағы жылдық радиациялық баланс бар теріс мәндер, жылы - оң.

Жер бетінің радиациялық тепе-теңдігі топырақтағы және атмосфераның беткі қабатындағы температураның таралуына, сонымен қатар булану және қардың еру процестеріне, тұман мен аяздың пайда болуына, ауа массаларының қасиеттерінің өзгеруіне (олардың түрлендіру).

Ауыл шаруашылығы алқаптарының радиациялық режимін білу Күннің биіктігіне, дақылдардың құрылымына, өсімдіктің даму фазасына байланысты ауылшаруашылық дақылдары мен топырақ сіңіретін радиация мөлшерін есептеуге мүмкіндік береді. Режим туралы мәліметтер топырақтың температурасы мен ылғалдылығын, булануын реттеудің әртүрлі әдістерін бағалау үшін де қажет, оған өсімдіктердің өсуі мен дамуы, дақылдардың қалыптасуы, оның саны мен сапасы байланысты.

Радиацияға әсер етудің тиімді агротехникалық әдістері, демек, белсенді бетінің жылу режимі мульчирование (топырақты шымтезек чиптерінің, шіріген көңнің, үгінділердің және т.б. жұқа қабатпен жабу), топырақты полиэтилен пленкасымен жабу және суару болып табылады. . Мұның бәрі белсенді беттің шағылыстыру және сіңіру қабілетін өзгертеді.

* Белсенді бет – күн және атмосфералық радиацияны тікелей сіңіріп, атмосфераға сәуле шығаратын, сол арқылы ауаның іргелес қабаттары мен оның астындағы топырақ, су, өсімдік қабаттарының жылу режимін реттейтін топырақтың, судың немесе өсімдіктердің беті.

1. Жойылған додо құсы қандай аралдарды мекендеген?

Маврикий

Комор аралдары

Сейшель аралдары

Мальдив аралдары

2. Мұхиттардың беткі температурасы ең жоғары қай аралдың маңында байқалады?

Сокотра

Жаңа Британия

Канар аралдары

3. Осы тілдердің қайсысы қалған үш тілге қатысы жоқ?

дат

норвег

фин

швед

4. Жер беті күн сәулесінің қанша бөлігін сіңіреді?

5. Төмендегі өнімдердің қайсысы Гананың тауар экспортына жатпайды?

какао бұршақтары

Ағаш

6. Төмендегі француз қалаларының қайсысы шілде-тамыз айларында жауын-шашын аз болады?

Марсель

7. Пангея материгі қашан ыдырап кетті?

10 миллион жыл бұрын

50 миллион жыл бұрын

250 миллион жыл бұрын

500 миллион жыл бұрын

8. Майон жанартауы қай аралда орналасқан?

Минданао

калимантан

9. Төмендегі тұжырымдардың қайсысы Софияның орналасуын дәл сипаттайды?

Дунай бассейнінде

Балқан тауларында

Родопта

Қара теңіз жағалауында

10. ОПЕК-тің штаб-пәтері қай қалада орналасқан?

Брюссель

Страсбург

11. Румынияның қай тарихи аймағындағы халықтың басым бөлігін венгрлер құрайды?

Уоллахия

Молдова

Добружа

Трансильвания

12. Байкал көлінің ағысы қай теңіз бассейніне жатады?

Лаптев

Шығыс Сібір

Берингово

Қара

13. 1950 жылдан бері бұрынғы Ренессанс аралының көлемінің екі есеге жуық ұлғаюының себебі неде?

өзен шөгіндісі

Мұздықтар алаңының ұлғаюы

Су деңгейінің төмендеуі

Жасанды көлемді жұмыстар

14. Аргентинаның халқы аз, ыстық, құрғақ, жазда қатты су тасқыны болатын аймағы қалай аталады?

Гран Чако

Риоға кіру

Патагония

15. Дравидиан тілдерінде сөйлейтін халықтар Үндістанның қай бөлігінде тұрады?

Солтүстік батыс

Солтүстік-шығыс

16. Жақында қай қаладағы әуежайдың атауы өзгертілді. Чан Кайши

Гонконг

17. Канаданың қай провинциясында жақында мұнайлы құмдарды өндіру басталды?

Онтарио

Альберта

Британдық Колумбия

18. Төмендегі арналардың қайсысында шлюз жоқ?

Киль

панамалық

Сент-Лоуренс Ривервей

Суэц

19. Нахуатль тілінде Мексикада зәулім қалалар мен храмдар салған халықтың ұрпақтары сөйлейді. Бұл қандай адамдар?

Ольмектер

20. Төмендегі қалалардың қайсысы Баск елінде орналасқан?

Гвадалахара

Барселона

Бильбао

21. Қытайдың қай провинциясында тұрады ең үлкен санАдам?

Шаньдун

Сычуань

22. 2005 жылдан кейін БҰҰ-ға қандай елдер кірді?

Черногория

Черногория және Шығыс Тимор

Черногория, Шығыс Тимор және Эритрея

23. Ұлыбританияның қай бөлігінде халық ең аз қоныстанған?

Шотландия

Солтүстік Ирландия

24. Висла жағасында орналасқан қай қаладағы тарихи орталық ЮНЕСКО-ның Бүкіләлемдік мұра тізіміне енгізілген?

Катовице

Познань

25. Авраам Ортелий географияның қай саласында өзін танытты?

Океанология

Метеорология

Геология

Картография

26. Мартин Бехаймның басты жетістігі неде?

Әлемдегі алғашқы басып шығарылған карта

Әлемдегі бірінші глобус

Конформды проекция

Ежелгі білім энциклопедиясын құрастыру

27. Қай елде ішкі босқындар көп?

Хорватия

Босния және Герцеговина

Әзірбайжан

28. Күндер 1 жылға шамамен бойлық 1 градусқа байланысты:

360 минут

60 минут

60 градус

Экватор ұзындығы

29. Координаталары 12° солтүстік ендік нүктеден шығу үшін қандай бағытта қозғалу керек. 176° В координаталары 30° с.б. нүктеге дейін. 174° E?

Солтүстік-шығысқа қарай

Оңтүстік-батысқа қарай

Солтүстік-батысқа қарай

Оңтүстік-шығысқа қарай

30. Төмендегілердің қайсысына ең кішісі тән жер қыртысы?

Шығыс Африка рифті

Шығыс Тынық мұхитының көтерілуі

Канадалық қалқан

Амазонка бассейні

31. Сан-Андреас жарылу аймағында тектоникалық плиталардың қандай қозғалыстары байқалады?

Пластинаның соқтығысуы

Пластинаны тарату

Әртүрлі пластиналарды көтеру және түсіру

Пластиналардың бір ось бойынша әртүрлі бағыттағы көлденең жылжуы

32. Көрсетілген елдердің қайсысында халық санының миграциялық төмендеуі байқалады?

Ирландия

33. Дүние жүзі халқының қанша пайызы қалалық жерлерде тұрады?

34. Төмендегі елдердің қайсысы туристердің келу саны бойынша көш бастап тұр?

Франция

Вьетнам

35. Қай елдер Дүниежүзілік мұхитқа шыға алмайды және Дүниежүзілік мұхитқа шыға алмайтын мемлекеттермен ғана шектеседі?

Өзбекстан

Өзбекстан және Лихтенштейн

Өзбекстан, Лихтенштейн және Венгрия

Өзбекстан, Лихтенштейн, Венгрия және ОАР

36. Көрсетілген тау жыныстарының қайсысы метаморфты?

Әктас

Базальт

37. Оңтүстік магниттік полюстің ендігі қандай?

38. Көрсетілген аралдардың қайсысы маржан тектес?

Хоккайдо

Киритимати

Сейшель аралдары

39. Осы тұжырымдардың қайсысы Коста-Рикаға қатысты дұрыс емес?

Болмауы тұрақты армия

Жоғары деңгейсауаттылық

Жергілікті халықтың үлесі жоғары

Ақ популяцияның жоғары үлесі

40. Неліктен Жерар Меркатордың цилиндрлік проекциясын топографиялық есептеулер үшін қолдануға болмайды?

Экватордағы объектілердің аудандары бұрмаланған

Жоғары ендіктердегі объектілердің аумақтары бұрмаланған

Бұрыштар бұрмаланған

Graticul бұрмаланған

41. 22 ° солтүстік ендік бойымен өтетін шекараға қатысты аумақтық дауға қай мемлекеттер айналысады?

Үндістан және Пәкістан

АҚШ және Канада

Египет және Судан

Намибия және Ангола

42. Жақында Бакаси түбегінің мұнайға бай аймағына қатысты дауды қай елдер аяқтады?

Нигерия және Камерун

Конго және Ангола

Габон және Камерун

Гвинея және Сьерра-Леоне

43. Картаның көрсетілген масштабтарының қайсысы ауданды неғұрлым егжей-тегжейлі көрсетеді?

44. Сингапур халқының тығыздығы қандай?

3543 адам/км 2

6573 адам/км 2

7350 адам/км 2

9433 адам/км 2

45. Дүние жүзіндегі халқы ең көп төрт елдің үлесі қанша?

46. Дарвиннен Элис-Спрингске бара жатқанда қандай климаттық белдеулерден өтесіз?

Қоңыржай теңіздік, субэкваторлық ылғалды, субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ

Субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ, тропиктік шөл

Субэкваторлық ылғалды, субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ

Субэкваторлық ылғалды, субэкваторлық құрғақ, тропиктік құрғақ, тропиктік шөл

47. Тайфунның әсерінен қандай жағдайда құтылуға болады?

Экватордағы орналасуы

Орналасқан жері солтүстік ендік 15°

Теңіздің үстінде болу

Тропикте болу

48. Замбези өзеніндегі судың ең жоғары деңгейі қашан?

49. Амазонканың бір саласы Рио-Негродағы судың қара-қызыл түсті болуының себебі неде?

Өзендегі өнеркәсіптік судың ластануы

Өсімдік қоқысында бар таниндер

Анд тауындағы тастар

Экваторлық топырақтардың су эрозиясы

50. Координаталары 18° S болатын нүкте 176° В аралдарында орналасқан:

Каролин

Қоғам

Гавайи

Төмендегі елдер тізімінен туу деңгейі ең жоғары 5 елді таңдап, осы елдерді мәнінің кему ретімен орналастырыңыз:

Израиль

Гватемала

Испания

Төмендегі елдер тізімінен ең ұзын жағалау сызығы бар 5 елді таңдап, оларды кему ретімен орналастырыңыз:

Малайзия

Австралия

Украина

Индонезия

Венесуэла

Бразилия

Бангладеш

Коста-Рика

Қосулы контурлық картаОңтүстік Америкадағы ең көп қоныстанған 5 елді қараңыз.

Контурлық картада босқындардың ең көп ағыны бар Африканың 5 елін белгілеңіз.

ЖАУАПТАР

1 - Маврикий

2 - Сокотра

3 - фин

4 - шамамен 50%

6 - Марсель

7 – Ықтимал жауапқа ең жақыны – «250 миллион жыл бұрын».

9 - Тест мәтінін дұрыс деп тануға болмайды. «Дунай бассейнінде» нұсқасы мүлдем дұрыс, бірақ дәл емес: жағдайдың мұндай анықтамасы Софияға назар аудармайды. «Балқан тауларында» опциясы орналасқан жерді дәлірек көрсетеді, бірақ «Балқан таулары» ұғымының өзі бұлыңғыр.

11 - Трансильвания

12 - Карское

13 - Су деңгейінің төмендеуі

14 - Патагония

16 - Тайбэй

17 - Альберта

18 - Суэц

19 - Ацтектер

20 - Бильбао

21 - Сычуань

22 - Черногория

23 - Шотландия

24 - Краков

25 - Картография

26 - Глобус

27 – Босния және Герцеговина

28 - Экватор ұзындығы

29 - солтүстік-батысқа қарай

30 - Шығыс Тынық мұхитының көтерілуі

31 - Көлденең ығысу...

32 – Нақты деректер болмаса да, бұл Иранға қатысты болса керек.

33 - 49% (бірақ 2007 жылғы бағалаулар қазірдің өзінде қала тұрғындарының 50%-дан астамы екенін көрсетеді).

34 - Франция

35 – Өзбекстан және Лихтенштейн

36 - мәрмәр

38 - Киритимати

39 - Тұрақты армияның болмауы. Дегенмен, басқа белгілерді жоққа шығаруға болмайды, өйткені «жоғары» сөзінің мағынасы анықталмаған. Тест дұрыс емес.

40 - жоғары ендіктердегі нысандардың аумақтары бұрмаланған. Бірақ 4-ші нұсқа мағынасыз емес. Тест дұрыс емес.

41 - Египет және Судан

42 - Нигерия және Камерун

44 - 7350. Бірақ мұндай сұрақтар қоюға болмайды.

45 - шамамен 43%

46 - 2 жауап

47 - Экваторда

49 - таниндер

Нигер, Египет, Йемен, Оңтүстік Африка, Лаос, Малайзия, Австралия, Швеция, Индонезия, Бразилия. Алайда тапсырма дұрыс емес. Жағалау сызығының ұзындығы, негізінен, өлшенетін шама емес. См.: Қ.С. Лазаревич.Жағалау сызығының ұзындығы//География, No /2004.

Сұрақтардың мәтіні жадтан алынған және түпнұсқадан сәл өзгеше болуы мүмкін: Ұлттық географиялық қоғамАмерика Құрама Штаттары бәсекелестерге де, топ жетекшілеріне де тапсырма бермейді.

Трансильванияда венгрлер көп деген пікір даулы. Румыниялықтардың бұл мәселеге көзқарасы басқаша.

), 1-суретке жүгінейік - ол Күн жылуының параллель және дәйекті ілгерілеуін көрсетеді. ыстық тұзды ерітіндікүн тұзды тоған. Сондай-ақ күн радиациясының әртүрлі түрлерінің мәндеріндегі және олардың жалпы мәніндегі тұрақты өзгерістер.

Жер мен атмосфера Күннен жылына 1,3∙10 24 кал жылу алады. Ол қарқындылықпен өлшенеді, яғни. Күн сәулелеріне перпендикуляр бет ауданына уақыт бірлігінде Күннен келетін сәулелік энергияның мөлшері (калориямен).

Спектрдің қысқа толқынды бөлігіне тура және шашыраңқы (жалпы), шағылған және жұтылған сәулелер жатады. Қысқа толқынды радиациямен қатар ұзақ толқынды атмосфералық радиация (келе жатқан), өз кезегінде жер беті ұзын толқынды сәулеленуді (ішкі) шығарады.

Тікелей күн радиациясы күн тұзды тоғанының су бетін энергиямен қамтамасыз етудің негізгі табиғи факторына жатады.

Күн дискісінен тікелей шығатын параллель сәулелер шоғы түрінде белсенді бетке түсетін күн радиациясы деп аталады. тікелей күн радиациясы.

Тікелей күн радиациясы спектрдің қысқа толқынды бөлігіне жатады (толқын ұзындығы 0,17-ден 4 мкм-ге дейін, шын мәнінде толқын ұзындығы 0,29 мкм сәулелер жер бетіне жетеді)

Күн спектрін үш негізгі аймаққа бөлуге болады:

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

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

Ультракүлгін диапазонға жақын (0,29 мкм<λ < 0,4 мкм) достигает Земли малой долей излучения, но вполне достаточной для загара;

Көрінетін сәулелену (0,4 мкм< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

Мөлдір атмосфера көрінетін радиацияны толығымен дерлік өткізеді және ол күн энергиясының бұл түрі Жерге өтуі үшін ашық «терезеге» айналады. Аэрозольдердің болуы және атмосфераның ластануы осы спектрде сәулеленудің айтарлықтай жұтылуының себептері болуы мүмкін;

Инфрақызыл сәулелену (λ> 0,7 мкм) - 46% қарқындылық. Жақын инфрақызыл (0,7 мкм< < 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 %.

Толқын ұзындығы 2,5 мкм-ден асатын жер бетіндегі әлсіз радиация СО 2 және сумен қарқынды түрде жұтылады, сондықтан күн энергиясының осы диапазонының аз ғана бөлігі Жер бетіне жетеді.

Күн радиациясының алыс инфрақызыл диапазоны (λ> 12 микрон) Жерге іс жүзінде жетпейді.

Жердегі күн энергиясын пайдалану тұрғысынан тек 0,29 - 2,5 мкм толқын ұзындығы диапазонындағы радиацияны ескеру қажет.

Атмосферадан тыс күн энергиясының көп бөлігі толқын ұзындығы 0,2 - 4 микрон диапазонында, ал жер бетінде - 0,29 - 2,5 микрон толқын ұзындығы диапазонында.

Олардың қалай қайта бөлінетінін көрейік жалпы алғанда , Күн Жерге беретін энергия ағындары. Жерге түсетін күн энергиясының 100 еркін бірлігін (1,36 кВт/м 2 ) алайық және олардың атмосферадағы жолымен жүрейік. Бір пайыз (13,6 Вт/м2), күн спектрінің қысқа ультракүлгін сәулесі экзосфера мен термосферадағы молекулалармен сіңіп, оларды қыздырады. Жақын ультракүлгіннің тағы үш пайызы (40,8 Вт/м 2) стратосфераның озонымен жұтылады. Күн спектрінің инфрақызыл құйрығы (4% немесе 54,4 Вт / м 2) су буы бар тропосфераның жоғарғы қабаттарында қалады (жоғарыда су буы іс жүзінде жоқ).

Күн энергиясының қалған 92 үлесі (1,25 кВт/м 2) 0,29 мкм атмосфераның «мөлдірлік терезесіне» түседі.< < 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. Күн сәулелерінің энергиясының қырық үлесі, ал атмосферадан тағы 8 бөлігі (барлығы 48 немесе 652,8 Вт/м 2) жер бетімен жұтылады, құрлық пен мұхитты қыздырады.

Атмосферада шашыраған жарық қуаты (бар болғаны 48 үлес немесе 652,8 Вт / м 2) оны ішінара жұтады (10 үлес немесе 136 Вт / м 2), ал қалғаны жер беті мен ғарыш арасында бөлінеді. Ғарыш кеңістігіне жер бетіне түскеннен гөрі көбірек шығады, 30 үлес (408 Вт/м 2) жоғары, 8 үлес (108,8 Вт/м 2) төмендейді.

Ол жалпы сипатталған, орташаланған, Жер атмосферасында күн энергиясының қайта бөлінуінің суреті. Дегенмен, бұл адамның тұрғылықты жері мен жұмысының белгілі бір аймағындағы қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін күн энергиясын пайдаланудың нақты мәселелерін шешуге мүмкіндік бермейді, сондықтан да осында.

Жер атмосферасы күннің қиғаш сәулелерін жақсырақ көрсетеді, сондықтан экватор мен ортаңғы ендіктердегі сағаттық инсоляция жоғары ендіктерге қарағанда әлдеқайда көп.

Күннің биіктігі (көкжиектен жоғары биіктіктер) 90, 30, 20 және 12 ⁰ (атмосфераның ауа (оптикалық) массасы (м) 1, 2, 3 және 5-ке сәйкес келеді) бұлтсыз атмосферамен сәйкес келеді. шамамен 900, 750, 600 және 400 Вт / м 2 қарқындылыққа дейін (42 ⁰ - м = 1,5 және 15 ⁰ - м = 4). Шындығында, түсетін сәулеленудің жалпы энергиясы көрсетілген мәндерден асып түседі, өйткені ол тек тікелей құраушыны ғана емес, сонымен қатар 1, 2, 3, ауа массаларында шашыраңқы көлденең беттегі сәулелену қарқындылығының шашыраңқы компонентінің мәнін де қамтиды. және 5 осы шарттарда, тиісінше, 110, 90, 70 және 50 Вт / м 2 тең (тік жазықтық үшін 0,3 - 0,7 коэффициентімен, өйткені аспанның жартысы ғана көрінеді). Сонымен қатар, аспанның Күнге жақын аймақтарында ≈ 5⁰ радиусында «айналмалы күн ореолы» бар.

1-кестеде Жердің әртүрлі аймақтары үшін инсоляция деректері көрсетілген.

1-кесте – Таза атмосфера үшін аймақ бойынша тікелей компоненттің инсоляциясы

1-кестеде күн радиациясының тәуліктік мөлшері экваторда емес, 40⁰ шамасында максималды болатыны көрсетілген. Осыған ұқсас факт жер осінің оның орбитасының жазықтығына көлбеуінің салдары болып табылады. Жазғы күн тоқырауында тропикте Күн тәулік бойы дерлік үстімен жүреді және күн мен түннің теңелу күніндегі экваторға қарағанда күндізгі жарық уақыты 13,5 сағатты құрайды. Ендіктің ұлғаюымен күннің ұзақтығы артады және күн радиациясының қарқындылығы азайғанымен, күндізгі инсоляцияның максималды мәні шамамен 40 ⁰ ендікте орын алады және Арктикалық шеңберге дейін дерлік тұрақты болып қалады (бұлтсыз аспан жағдайлары үшін).

1-кестедегі деректер тек таза атмосфера үшін жарамды екенін атап өткен жөн. Әлемнің көптеген елдеріне тән бұлттылық пен атмосфераның өндірістік қалдықтармен ластануын ескере отырып, кестеде келтірілген мәндерді кем дегенде екі есе азайту керек. Мысалы, Англия үшін ХХ ғасырдың 70-жылдарында қоршаған ортаны қорғау үшін күрес басталғанға дейін күн радиациясының жылдық мөлшері 1700 кВт/м 2 орнына небәрі 900 кВт/м 2 болды.

Аэрозольдер тоғанның акваториясына тікелей күн радиациясының ағынын айтарлықтай төмендетеді және олар негізінен тоғанның жаңа қабаты арқылы еркін өтетін толқын ұзындығымен көрінетін спектрдің сәулеленуін сіңіреді және бұл үшін тоғанға күн энергиясын жинақтау үлкен маңызға ие.(1 см қалыңдықтағы су қабаты толқын ұзындығы 1 микроннан асатын инфрақызыл сәулелерге іс жүзінде мөлдір емес). Сондықтан жылудан қорғайтын сүзгі ретінде қалыңдығы бірнеше сантиметр болатын су қолданылады. Шыны үшін ұзын толқынды инфрақызыл өткізу шегі 2,7 мкм құрайды.

Дала арқылы еркін тасымалданатын көптеген шаң бөлшектері де атмосфераның мөлдірлігін төмендетеді.

Көзге көрінетін күн радиациясы (0,4 мкм< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

Көміртекті жіпті электрлік қыздыру шамынан вольфрам талшығы бар заманауи шамға көшу оның үлкен жетістіктері болды. Мәселе мынада, көміртекті жіпті 2100 ⁰К температураға дейін, ал вольфрамды жіпті - 2500 ⁰К дейін жеткізуге болады. Неліктен бұл 400 ⁰K соншалықты маңызды? Мәселе мынада, қыздыру шамының мақсаты қыздыру емес, жарық беру. Сондықтан қисық сызықтың максимумы көрінетін зерттеуге түсетіндей жағдайға жету керек. Күн бетінің температурасына төтеп бере алатын жіптің болуы идеалды болар еді. Бірақ тіпті 2100-ден 2500 ⁰K-ге өтудің өзі көрінетін сәулеленуге жататын энергияның үлесін 0,5-тен 1,6% -ға дейін арттырады.

Барлығы 60 - 70 ⁰С-қа дейін қызған денеден шығатын инфрақызыл сәулелерді алақанды төменнен келтіру арқылы сезіне алады (жылу конвекциясын жою үшін).

Тоғанның акваториясына тікелей күн радиациясының түсуі оның көлденең сәулелену бетіне түсуіне сәйкес келеді. Сонымен қатар, жоғарыда айтылғандар белгілі бір уақытта маусымдық және күнделікті келудің сандық сипаттамаларының белгісіздігін көрсетеді. Тұрақты сипаттама тек Күннің биіктігі (атмосфераның оптикалық массасы) болып табылады.

Күн радиациясының жер беті мен тоғанның жинақталуы айтарлықтай ерекшеленеді.

Жердің табиғи беттері әртүрлі шағылыстыру (сіңіру) қабілеттеріне ие. Осылайша, қараңғы беттер (қара топырақ, шымтезек батпақтары) шамамен 10% төмен альбедо мәніне ие. ( Беткі альбедоосы беттің қоршаған кеңістікке шағылған сәуле ағынының оған түскен ағынға қатынасы).

Су беттерінің альбедосы Күннің биіктігі мен қозу дәрежесіне байланысты 3 - 45% аралығында болады.

Тыныш су бетімен альбедо тек Күннің биіктігіне байланысты (2-сурет).

2-сурет – Тыныш су беті үшін күн радиациясының шағылысу коэффициентінің Күн биіктігіне тәуелділігі.

Күн радиациясының түсуі және оның су қабаты арқылы өтуінің өзіндік ерекшеліктері бар.

Ф0 - түскен сәулелену ағыны (қуаты),

Фотор – су бетінен шағылған сәулелену ағыны,

Фабс – су массасы жұтқан сәулелену ағыны,

Фр – су массасы арқылы өткен сәулелену ағыны.

Дененің шағылысуы Фотр/Ф0

Жұтылу коэффициенті Фабл/Ф0

Өткізгіштік Фpr/Ф0.

3-сурет – Күн радиациясының көрінетін аймағындағы судың (оның ерітінділерінің) оптикалық қасиеттері

Екі ортаның, ауа – судың жазық шекарасында жарықтың шағылу және сыну құбылыстары байқалады.

Жарық шағылған кезде түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесінде қалпына келтірілген шағылыстыру бетіне перпендикуляр бір жазықтықта жатады, ал шағылу бұрышы түсу бұрышына тең болады. Сыну жағдайында түскен сәуле, сәуленің түсу нүктесінде қалпына келтірілген перпендикуляр екі орта арасындағы шекараға және сынған сәуле бір жазықтықта жатады. Түсу бұрышы α және сыну бұрышы β (4-сурет) байланысқан sin α /sin β=n2|n1, мұндағы n2 – екінші ортаның абсолютті сыну көрсеткіші, n1 – бірінші ортаның. Ауа n1≈1 болғандықтан, формула sin α /sin β=n2 түрінде болады.

4-сурет – Ауадан суға өту кезіндегі сәулелердің сынуы

Демек, суға әртүрлі бұрыштармен түсетін сәулелер су астында 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ ашылу бұрышы бар өте тығыз конусқа сығылады (4c-сурет).

Сонымен қатар, судың сынуы оның температурасына байланысты (2-кесте), бірақ бұл өзгерістер соншалықты маңызды емес, олар қарастырылатын тақырып бойынша инженерлік практика үшін қызығушылық тудырмайды.

2-кесте – сыну көрсеткішісу әртүрлі температурат

	n			n			n

5-сурет – Судан ауаға өту кезіндегі сәулелердің сынуы

Егер n2< n1(вторая среда оптически менее плотная), то α < β. Наибольшему значению β = 90 ⁰ соответствует угол падения α0 , определяемый равенством sinα0=n2/n1. При угле падения α >α0, тек шағылған сәуле бар, сынған сәуле жоқ ( толық ішкі шағылысу құбылысы).

Судың бетіне «шектеуден» үлкен бұрышпен (яғни 48,5 ⁰-ден жоғары) сәйкес келетін кез келген су асты сәулесі сынбайды, бірақ шағылысады: ол « толық ішкі шағылысу«. Бұл жағдайда шағылысу жиынтық деп аталады, өйткені барлық түскен сәулелер осы жерде шағылысады, ал ең жақсы жылтыратылған күміс айнаның өзі оған түскен сәулелердің бір бөлігін ғана көрсетеді, ал қалған бөлігін жұтады. Мұндай жағдайларда су тамаша айна болып табылады. Бұл жағдайда біз көрінетін жарық туралы айтып отырмыз. Жалпы айтқанда, судың сыну көрсеткіші басқа заттар сияқты толқын ұзындығына байланысты (бұл құбылыс дисперсия деп аталады). Осының салдарынан толық ішкі шағылу орын алатын шектік бұрыш әртүрлі толқын ұзындықтары үшін бірдей емес, бірақ су-ауа шекарасында шағылған көрінетін жарық үшін бұл бұрыш 1⁰-тен аз өзгереді.

Бірақ судың тығыздығы ауаның тығыздығынан 800 есе артық болғандықтан, судың күн радиациясын сіңіруі айтарлықтай өзгереді.

Сонымен қатар, егер жарық сәулеленуі мөлдір орта арқылы өтетін болса, онда мұндай жарықтың спектрі кейбір ерекшеліктерге ие. Ондағы белгілі бір сызықтар қатты әлсіреген, яғни. сәйкес толқын ұзындығының толқындары қарастырылып отырған ортамен қатты жұтылады.Мұндай спектрлер деп аталады абсорбциялық спектрлер. Абсорбциялық спектрдің нысаны қарастырылатын затқа байланысты.

Тұз ерітіндісі болғандықтан күн тұзды тоғанқұрамында натрий мен магний хлоридтерінің әртүрлі концентрациялары және олардың арақатынастары болуы мүмкін, онда абсорбциялық спектрлер туралы біржақты айтудың мағынасы жоқ. Бұл мәселе бойынша зерттеулер мен деректер көп болғанымен.

7-сурет – Күн радиациясының суда жұтылуы

6-сурет – Магний хлориді ерітіндісінің өткізу қабілетінің концентрацияға тәуелділігі

Әдебиеттер тізімі

1 Осадчий Г.Б. Күн энергиясы, оның туындылары және оларды пайдалану технологиялары (ЖЭК энергиясына кіріспе) / Г.Б. Осадчи. Омбы: ИПК Макшеева Е.А., 2010. 572 б.

2 Твайделл Дж. Жаңартылатын энергия көздері / Дж.Твайделл, А . Вейр. М.: Энергоатимиздат, 1990. 392 б.

3 Даффи Дж.А. Күн энергиясын пайдаланатын жылу процестері / Дж.А. Даффи, В.А.Бекман. М.: Мир, 1977. 420 б.

4 Байкал және оның алабының климаттық ресурстары /Н. П.Ладейщиков, Новосибирск, Наука, 1976, 318б.

5 Пикин С.А. Сұйық кристалдар / С.А.Пикин, Л.М.Блинов. М.: Наука, 1982. 208 б.

6 Китайгородский А.И. Физика барлығына: Фотондар және ядролар / А.И. Китайгородский. М.: Наука, 1984. 208 б.