Niektoré fyzikálne základy pre efektívne skladovanie solárnej energie v solárnom soľnom jazierku. Koľko slnečného svetla pohltí zemský povrch Koľko slnečnej energie dopadá na Zem

Pre určenie hlavných a vedľajších faktorov ovplyvňujúcich efektívnosť akumulácie solárnej energie solárnym soľným jazierkom, základným modulom množstva systémov a inštalácií obnoviteľných zdrojov energie (OZE), sa obrátime na obrázok 1 – ktorý znázorňuje paralelný a sekvenčný prechod tepla Slnka do horúcej soľanky solárneho soľného jazierka. Rovnako ako prebiehajúce zmeny hodnôt rôznych druhov slnečného žiarenia a ich celková hodnota na ceste.

Obrázok 1 - Histogram zmien intenzity slnečného žiarenia (energie) na ceste k horúcej soľanke solárneho soľného jazierka.

Pre posúdenie efektívnosti aktívneho využívania rôznych druhov slnečného žiarenia určíme, ktoré z prírodných, technogénnych a prevádzkových faktorov majú pozitívny a ktorý negatívny vplyv na koncentráciu (zvýšenie prietoku) slnečného žiarenia do jazierka a jeho akumulácia horúcou soľankou.

Zem a atmosféra dostanú od Slnka 1,3∙1024 cal tepla ročne. Meria sa intenzitou, t.j. množstvo žiarivej energie (v kalóriách), ktoré prichádza zo Slnka za jednotku času na povrch kolmý na slnečné lúče.

Žiarivá energia Slnka sa na Zem dostáva vo forme priameho a rozptýleného žiarenia, t.j. Celkom. Je absorbovaný zemským povrchom a nie je úplne premenený na teplo, časť sa stráca vo forme odrazeného žiarenia.

Priame a rozptýlené (celkové), odrazené a absorbované žiarenie patrí do krátkovlnnej časti spektra. Spolu s krátkovlnným žiarením vstupuje na zemský povrch dlhovlnné žiarenie z atmosféry (protižiarenie), zemský povrch zasa vyžaruje dlhovlnné žiarenie (samožiarenie).

Priame slnečné žiarenie označuje hlavný prírodný faktor dodávania energie na vodnú hladinu solárneho soľného jazierka. Slnečné žiarenie dopadajúce na aktívny povrch vo forme lúča paralelné lúče prichádzajúce priamo z disku Slnka sa nazýva priame slnečné žiarenie. Priame slnečné žiarenie patrí do krátkovlnnej časti spektra (s vlnovými dĺžkami od 0,17 do 4 mikrónov, v skutočnosti na zemský povrch dopadajú lúče s vlnovou dĺžkou 0,29 mikrónov)

Slnečné spektrum možno rozdeliť do troch hlavných oblastí:

Ultrafialové žiarenie (- viditeľné žiarenie (0,4 µm) - infračervené žiarenie (> 0,7 µm) - 46% intenzita. , takže len malý zlomok z tohto rozsahu slnečnej energie dosiahne zemský povrch.

Ďaleká infračervená (>12 µm) slnečného žiarenia sotva dosiahne Zem.

Z hľadiska využitia slnečnej energie na Zemi treba brať do úvahy len žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok 0,29 - 2,5 μm / Väčšina slnečnej energie mimo atmosféry spadá na rozsah vlnových dĺžok 0,2 - 4 μm, a na zemskom povrchu - v rozsahu 0,29 - 2,5 µm.

Pozrime sa, ako sa prerozdeľujú všeobecný pohľad, toky energie, ktoré Slnko dáva Zemi. Zoberme si 100 ľubovoľných jednotiek solárnej energie (1,36 kW/m2) dopadajúcich na Zem a načrtneme ich dráhy v atmosfére. Jedno percento (13,6 W/m2), krátke ultrafialové spektrum slnečného spektra, je absorbované molekulami v exosfére a termosfére, čím sa zahrievajú. Ďalšie tri percentá (40,8 W/m2) blízkeho ultrafialového žiarenia absorbuje stratosférický ozón. Infračervený chvost slnečného spektra (4% alebo 54,4 W/m2) zostáva v horných vrstvách troposféry obsahujúcich vodnú paru (nad nimi prakticky nie je žiadna vodná para).

Zvyšných 92 častí slnečnej energie (1,25 kW/m2) spadá do „okna priehľadnosti“ atmosféry 0,29 µm./m2) a zvyšok je distribuovaný medzi povrch Zeme a vesmír. Do vesmíru ide viac, ako dopadne na povrch, 30 akcií (408 W/m2) hore, 8 akcií (108,8 W/m2) dole.

Toto bol všeobecný, spriemerovaný obraz prerozdelenia slnečnej energie v zemskej atmosfére. Nedovoľuje však riešiť konkrétne problémy využívania slnečnej energie na uspokojenie potrieb človeka v konkrétnej oblasti jeho bydliska a práce a tu je dôvod.

Zemská atmosféra lepšie odráža šikmé slnečné lúče, takže hodinové slnečné žiarenie na rovníku a v stredných zemepisných šírkach je oveľa väčšie ako vo vysokých zemepisných šírkach.

Výšky Slnka (výšky nad horizontom) 90, 30, 20 a 12 ⁰ (vzdušná (optická) hmotnosť (m) atmosféry zodpovedá 1, 2, 3 a 5) s bezoblačnou atmosférou zodpovedá na intenzitu približne 900, 750, 600 a 400 W/m2 (pri 42 ° - m = 1,5 a pri 15 ° - m = 4). Celková energia dopadajúceho žiarenia v skutočnosti prekračuje uvedené hodnoty, keďže zahŕňa nielen priamu zložku, ale aj hodnotu rozptýlenej zložky intenzity žiarenia na vodorovnom povrchu rozptýlenú pri vzduchových hmotách 1, 2, 3, a 5 za týchto podmienok sa rovná 110, 90, 70 a 50 W/m2 (s faktorom 0,3 - 0,7 pre vertikálnu rovinu, pretože je viditeľná len polovica oblohy). Okrem toho v oblastiach oblohy blízko Slnka existuje „cirkumsolárne halo“ v polomere ≈ 5⁰.

Denné množstvo slnečného žiarenia nie je maximálne na rovníku, ale blízko 40 ⁰. Táto skutočnosť je aj dôsledkom sklonu svahu zemská os do roviny jeho obežnej dráhy. Počas letného slnovratu je Slnko v trópoch takmer celý deň nad hlavou a doba denného svetla je 13,5 hodiny, čo je viac ako na rovníku v deň rovnodennosti. S pribúdajúcou zemepisnou šírkou sa predlžuje dĺžka dňa a hoci intenzita slnečného žiarenia klesá, maximálna hodnota denného slnečného žiarenia sa vyskytuje v zemepisnej šírke okolo 40 ⁰ a zostáva takmer konštantná (pre podmienky bezoblačnej oblohy) až po polárny kruh.

Berúc do úvahy oblačnosť a znečistenie ovzdušia priemyselným odpadom, typické pre mnohé krajiny sveta, hodnoty uvedené v tabuľke by sa mali znížiť aspoň na polovicu. Napríklad pre Anglicko v 70. rokoch XX storočia, pred začiatkom boja o ochranu životné prostredie, ročné množstvo slnečného žiarenia bolo len 900 kWh/m2 namiesto 1700 kWh/m2.

Prvé údaje o priehľadnosti atmosféry na jazere Bajkal získal V.V. Bufalom v roku 1964 Ukázal, že hodnoty priameho slnečného žiarenia nad Bajkalom sú v priemere o 13 % vyššie ako v Irkutsku. Priemerný koeficient spektrálnej priehľadnosti atmosféry na severnom Bajkalu v lete je 0,949, 0,906, 0,883 pre červené, zelené a modré filtre. V lete je atmosféra opticky nestabilnejšia ako v zime a táto nestabilita sa značne líši od predpoludňajších hodín až po popoludnie. V závislosti od ročného priebehu útlmu vodnou parou a aerosólmi sa mení aj ich podiel na celkovom útlme slnečného žiarenia. V chladnej časti roka zohrávajú hlavnú úlohu aerosóly, v teplej časti roka vodná para. Bajkalská panva a jazero Bajkal sa vyznačujú pomerne vysokou integrálnou transparentnosťou atmosféry. Pri optickej hmotnosti m = 2 sa priemerné hodnoty koeficientu priehľadnosti pohybujú od 0,73 (v lete) do 0,83 (v zime). Aerosóly výrazne znižujú tok priameho slnečného žiarenia do vodnej plochy jazierka a pohlcujú najmä žiarenie viditeľného spektra s vlnovou dĺžkou, ktorá voľne prechádza čerstvou vrstvou jazierka, čo má veľký význam pre akumuláciu slnečného žiarenia. energie pri jazierku. (Vrstva vody s hrúbkou 1 cm je prakticky nepriepustná pre infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou viac ako 1 mikrón). Preto sa ako tepelne tieniaci filter používa voda s hrúbkou niekoľkých centimetrov. Pre sklo je hranica priepustnosti infračerveného žiarenia na dlhých vlnách 2,7 µm.

Priehľadnosť atmosféry znižuje aj veľké množstvo prachových častíc, voľne transportovaných cez step.

Elektromagnetické žiarenie vyžarujú všetky ohrievané telesá a čím je teleso chladnejšie, tým je intenzita žiarenia nižšia a maximum jeho spektra sa posúva ďalej do oblasti dlhých vĺn. Existuje veľmi jednoduchý vzťah [ = 0,2898 cm∙deg. (Wienov zákon)], pomocou ktorého je ľahké určiť, kde sa nachádza maximálne vyžarovanie telesa s teplotou (⁰K). Napríklad ľudské telo s teplotou 37 + 273 = 310 ⁰K vyžaruje infračervené lúče s maximom blízkym hodnote = 9,3 µm. A steny, napríklad solárnej sušičky, s teplotou 90 ⁰С, budú vyžarovať infračervené lúče s maximom blízko hodnoty = 8 mikrónov. Viditeľné slnečné žiarenie (0,4 mikrónu) Svojho času bol veľkým pokrokom prechod z elektrickej žiarovky s uhlíkovým vláknom na modernú žiarovku s volfrámovým vláknom, pričom uhlíkové vlákno je možné priviesť na teplotu 2100 ⁰K, a volfrámové vlákno - až 2500 ⁰K "Prečo sú tieto 400 ⁰K také dôležité? Ide o to, že účelom žiarovky nie je zohrievať, ale vydávať svetlo. Preto je potrebné dosiahnuť poloha, v ktorej maximum krivky pripadá na viditeľné štúdium. Ideálne by bolo mať vlákno, ktoré by odolalo teplote povrchu Slnka, ale aj prechod z 2100 na 2500 ⁰K zvyšuje podiel energie pripísanej viditeľnému žiareniu, od 0,5 do 1,6 %.

Každý môže cítiť infračervené lúče vychádzajúce z tela zahriateho len na 60 - 70 ⁰С pritiahnutím dlane zospodu (aby sa eliminovala tepelná konvekcia). Príchod priameho slnečného žiarenia do vodnej plochy jazierka zodpovedá jeho príchodu na horizontálnu ožarovaciu plochu. Vyššie uvedené zároveň ukazuje neistotu kvantitatívnych charakteristík príchodu v určitom časovom bode, sezónne aj denné. Len výška Slnka (optická hmotnosť atmosféry) je stála charakteristika.

Akumulácia slnečného žiarenia zemským povrchom a jazierkom sa výrazne líši.

Prírodné povrchy Zeme majú rôzne reflexné (absorpčné) schopnosti. Tmavé povrchy (černozem, rašeliniská) majú teda nízku hodnotu albeda okolo 10 %. (Albedo povrchu je pomer toku žiarenia odrazeného týmto povrchom do okolitého priestoru k toku, ktorý naň dopadá).

Svetlé povrchy (biely piesok) majú veľké albedo, 35 - 40%. Albedo trávnatých povrchov sa pohybuje od 15 do 25 %. Albedo koruny listnatých lesov v lete je 14 – 17 % a ihličnatého lesa 12 – 15 %. Albedo povrchu klesá so zvyšujúcou sa slnečnou výškou.

Albedo vodných plôch sa pohybuje v rozmedzí 3 - 45% v závislosti od výšky Slnka a miery vzrušenia.

Pri pokojnej vodnej hladine závisí albedo iba od výšky Slnka (obrázok 2).

Obrázok 2 - Závislosť koeficientu odrazu slnečného žiarenia pre pokojnú vodnú hladinu od výšky Slnka.

Vstup slnečného žiarenia a jeho prechod cez vrstvu vody má svoje vlastné charakteristiky.

Vo všeobecnosti sú optické vlastnosti vody (jej roztokov) vo viditeľnej oblasti slnečného žiarenia znázornené na obrázku 3.

Obrázok 3 - Optické vlastnosti vody (jej roztokov) vo viditeľnej oblasti slnečného žiarenia

Na rovnej hranici dvoch prostredí vzduch - voda sa pozorujú javy odrazu a lomu svetla.

Keď sa svetlo odráža, dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na odrazový povrch, obnovené v bode dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine a uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. V prípade lomu dopadajúci lúč, kolmica obnovená v bode dopadu lúča na rozhranie medzi dvoma médiami a lomený lúč ležia v rovnakej rovine. Uhol dopadu a uhol lomu (obrázok 4) sú vo vzťahu /, kde je absolútny index lomu druhého média, - prvého. Pretože pre vzduch bude mať vzorec formu

Obrázok 4 - Lom lúčov pri prechode zo vzduchu do vody

Keď lúče prechádzajú zo vzduchu do vody, blížia sa k "kolmici dopadu"; napríklad lúč dopadajúci na vodu pod uhlom ku kolmici k hladine vody do nej vstupuje už pod uhlom, ktorý je menší ako (obr. 4a). Keď však dopadajúci lúč, kĺžuci sa po hladine vody, dopadá na vodnú hladinu takmer v pravom uhle k kolmici, napríklad pod uhlom 89 ° alebo menej, potom vstupuje do vody pod uhlom menším ako priamku, a to pod uhlom iba 48,5°. Pri väčšom uhle k kolmici ako 48,5 ° lúč nemôže vstúpiť do vody: toto je „obmedzujúci“ uhol pre vodu (obrázok 4, b).

V dôsledku toho sú lúče dopadajúce na vodu pod rôznymi uhlami stlačené pod vodou do pomerne tesného kužeľa s uhlom otvorenia 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (obr. 4c). Okrem toho lom vody závisí od jej teploty, ale tieto zmeny nie sú také výrazné, aby nemohli byť zaujímavé pre inžiniersku prax na zvažovanú tému.

Sledujme teraz priebeh lúčov idúcich späť (z bodu P) – z vody do vzduchu (obrázok 5). Podľa zákonov optiky budú dráhy rovnaké a všetky lúče obsiahnuté v spomínanom 97-stupňovom kuželi pôjdu do vzduchu pod rôznymi uhlami, rozprestierajúcimi sa po celom 180-stupňovom priestore nad vodou. Podvodné lúče, ktoré sú mimo spomínaného uhla (97 stupňov), nebudú vychádzať spod vody, ale budú sa úplne odrážať od jej povrchu, ako od zrkadla.

Obrázok 5 - Lom lúčov pri prechode z vody do vzduchu

Ak existuje iba odrazený lúč, neexistuje žiadny lomený lúč (fenomén úplného vnútorného odrazu).

Akýkoľvek podvodný lúč, ktorý sa stretáva s povrchom vody pod uhlom väčším ako „obmedzujúci“ (t. j. väčší ako 48,5°), sa neláme, ale odráža: podlieha „úplnému vnútornému odrazu“. Odraz sa v tomto prípade nazýva totálnym, pretože sa tu odrážajú všetky dopadajúce lúče, pričom aj to najlepšie vyleštené strieborné zrkadlo odráža len časť naň dopadajúcich lúčov, pričom zvyšok pohltí. Voda za týchto podmienok je ideálnym zrkadlom. V tomto prípade hovoríme o viditeľnom svetle. Všeobecne povedané, index lomu vody, podobne ako iných látok, závisí od vlnovej dĺžky (tento jav sa nazýva disperzia). V dôsledku toho hraničný uhol, pri ktorom dochádza k úplnému vnútornému odrazu, nie je rovnaký pre rôzne vlnové dĺžky, ale pre viditeľné svetlo pri odraze na hranici vody a vzduchu sa tento uhol mení o menej ako 1°.

Vzhľadom na to, že pri väčšom uhle ku kolmici ako 48,5⁰ nemôže slnečný lúč vstúpiť do vody: toto je „limitný“ uhol pre vodu (obrázok 4, b), potom hmotnosť vody v celom rozsahu hodnôt

Keďže je však hustota vody 800-krát väčšia ako hustota vzduchu, absorpcia slnečného žiarenia vodou sa výrazne zmení. Okrem toho, ak svetelné žiarenie prechádza cez priehľadné médium, potom spektrum takéhoto svetla má niektoré vlastnosti. Niektoré čiary v ňom sú silne oslabené, t.j. vlny zodpovedajúcej dĺžky sú silne absorbované uvažovaným médiom. Takéto spektrá sa nazývajú absorpčné spektrá. Forma absorpčného spektra závisí od uvažovanej látky.

Keďže soľný roztok solárneho soľného jazierka môže obsahovať rôzne koncentrácie chloridov sodných a horečnatých a ich pomery, nemá zmysel jednoznačne hovoriť o absorpčných spektrách. Hoci výskumov a údajov o tejto problematike je veľa.

Takže napríklad štúdie uskutočnené v ZSSR (Yu. Usmanov) na identifikáciu priepustnosti žiarenia rôznych vlnových dĺžok pre vodu a roztok chloridu horečnatého rôznych koncentrácií získali nasledujúce výsledky (obrázok 6). A B. J. Brinkworth ukazuje grafickú závislosť absorpcie slnečného žiarenia a monochromatickej hustoty toku slnečného žiarenia (žiarenia) v závislosti od vlnovej dĺžky (obrázok 7).

V dôsledku toho bude kvantitatívny prísun priameho slnečného žiarenia do horúcej soľanky z jazierka po vstupe do vody závisieť od: monochromatickej hustoty toku slnečného žiarenia (žiarenia); z výšky slnka. A tiež od albeda hladiny jazierka, od čistoty vrchnej vrstvy solárneho soľného jazierka, pozostávajúceho zo sladkej vody, s hrúbkou zvyčajne 0,1 - 0,3 m, kde sa miešanie nedá potlačiť, zloženie, koncentrácia a hrúbka roztoku v gradientovej vrstve (izolačná vrstva s rastúcou koncentráciou soľanky smerom nadol), na čistote vody a soľanky.

Obrázky 6 a 7 ukazujú, že voda má najvyššiu priepustnosť vo viditeľnej oblasti slnečného spektra. To je veľmi priaznivý faktor pre prechod slnečného žiarenia cez hornú čerstvú vrstvu solárneho soľného jazierka.

Bibliografia

1 Osadchiy G.B. Solárna energia, jej deriváty a technológie na ich využitie (Úvod do OZE) / G.B. Osadchy. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 s.
2 Twydell J. Obnoviteľné zdroje energie / J. Twydell, A. Ware. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 s.
3 Duffy J. A. Tepelné procesy využívajúce slnečnú energiu / J. A. Duffy, W. A. Beckman. M.: Mir, 1977. 420 s.
4 Klimatické zdroje Bajkalu a jeho povodia /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318s.
5 Pikin S. A. Tekuté kryštály / S. A. Pikin, L. M. Blinov. M.: Nauka, 1982. 208 s.
6 Kitaygorodsky A. I. Fyzika pre každého: Fotóny a jadrá / A. I. Kitaygorodsky. M.: Nauka, 1984. 208 s.
7 Kuhling H. Príručka fyziky. / H. Kuhling. M.: Mir, 1982. 520 s.
8 Enokhovich A. S. Príručka fyziky a techniky / A. S. Enohovich. Moskva: Vzdelávanie, 1989. 223 s.
9 Perelman Ya. I. Zábavná fyzika. Kniha 2 / Áno. I. Perelman. M.: Nauka, 1986. 272 s.

Slnečná energia rovnajúca sa 100 % prichádza na hornú hranicu atmosféry.

ultrafialové žiarenie, ktoré predstavuje 3 % zo 100 % prichádzajúceho slnečného žiarenia, z väčšej časti absorbované ozónovou vrstvou v hornej atmosfére.

Asi 40 % zo zostávajúcich 97 % interaguje s oblakmi – z toho 24 % sa odráža späť do vesmíru, 2 % pohltia mraky a 14 % sa rozptýli, pričom sa na zemský povrch dostane ako rozptýlené žiarenie.

32 % prichádzajúceho žiarenia interaguje s vodnou parou, prachom a oparom v atmosfére – 13 % z toho sa pohltí, 7 % sa odrazí späť do vesmíru a 12 % sa dostane na zemský povrch ako rozptýlené slnečné svetlo (obr. 6).

Ryža. 6. Radiačná bilancia Zeme

Preto z počiatočných 100 % slnečného žiarenia na zemský povrch dopadajú 2 % priameho slnečného žiarenia a 26 % rozptýleného svetla.

Z tohto celkového počtu sa 4 % odrazia od zemského povrchu späť do vesmíru a celkový odraz do vesmíru predstavuje 35 % dopadajúceho slnečného žiarenia.

Zo 65 % svetla absorbovaného Zemou 3 % pochádzajú z hornej atmosféry, 15 % zo spodnej atmosféry a 47 % z povrchu Zeme – oceánu a pevniny.

Aby si Zem udržala tepelnú rovnováhu, 47 % všetkej slnečnej energie, ktorá prechádza atmosférou a je absorbovaná pevninou a morom, musí byť odovzdaná pevninou a morom späť do atmosféry.

Viditeľná časť spektra žiarenia vstupujúceho na povrch oceánu a vytvárajúceho osvetlenie pozostáva zo slnečných lúčov, ktoré prešli atmosférou (priame žiarenie) a niektorých lúčov rozptýlených atmosférou vo všetkých smeroch, vrátane lúčov na povrch oceánu. oceán (rozptýlené žiarenie).

Pomer energie týchto dvoch svetelných tokov dopadajúcich na horizontálne pristátie závisí od výšky Slnka - čím vyššie je nad horizontom, tým väčší je podiel priameho žiarenia

Osvetlenie morskej hladiny v prirodzených podmienkach závisí aj od oblačnosti. Vysoké a tenké oblaky vrhajú veľa rozptýleného svetla, vďaka čomu môže byť osvetlenie morskej hladiny v priemerných výškach Slnka ešte väčšie ako pri bezoblačnej oblohe. Husté dažďové mraky dramaticky znižujú osvetlenie.

Svetelné lúče, ktoré vytvárajú osvetlenie morskej hladiny, podliehajú odrazu a lomu na hranici voda-vzduch (obr. 7) podľa známeho Snellovho fyzikálneho zákona.

Ryža. 7. Odraz a lom lúča svetla na hladine oceánu

Všetky svetelné lúče dopadajúce na hladinu mora sa teda čiastočne odrážajú, lámu a vstupujú do mora.

Pomer medzi lomeným a odrazeným svetelným tokom závisí od výšky Slnka. Vo výške Slnka 0 0 sa celý svetelný tok odráža od hladiny mora. S rastúcou výškou Slnka sa zvyšuje podiel svetelného toku prenikajúceho do vody a pri výške Slnka 90 0 preniká do vody 98 % celkového toku dopadajúceho na povrch.

Pomer svetelného toku odrazeného od hladiny mora k dopadajúcemu svetlu sa nazýva tzv albedo morskej hladiny . Potom bude albedo morského povrchu pri výške Slnka 90 0 2% a pre 0 0 - 100%. Albedo morskej hladiny je rozdielne pre priame a difúzne svetelné toky. Albedo priameho žiarenia v podstate závisí od výšky Slnka, albedo rozptýleného žiarenia prakticky nezávisí od výšky Slnka.

PREDNÁŠKA 2.

SLNEČNÉ ŽIARENIE.

Plán:

1. Hodnota slnečného žiarenia pre život na Zemi.

2. Druhy slnečného žiarenia.

3. Spektrálne zloženie slnečného žiarenia.

4. Absorpcia a rozptyl žiarenia.

5.PAR (fotosynteticky aktívne žiarenie).

6. Radiačná bilancia.

1. Hlavným zdrojom energie na Zemi pre všetko živé (rastliny, zvieratá a ľudí) je energia slnka.

Slnko je plynová guľa s polomerom 695 300 km. Polomer Slnka je 109-krát väčší ako polomer Zeme (rovníkový 6378,2 km, polárny 6356,8 km). Slnko sa skladá hlavne z vodíka (64 %) a hélia (32 %). Zvyšok tvorí len 4 % jeho hmotnosti.

Slnečná energia je hlavnou podmienkou existencie biosféry a jedným z hlavných faktorov tvoriacich klímu. Vplyvom energie Slnka sa vzduchové hmoty v atmosfére neustále pohybujú, čo zabezpečuje stálosť plynného zloženia atmosféry. Pôsobením slnečného žiarenia sa z povrchu nádrží, pôdy, rastlín vyparuje obrovské množstvo vody. Vodná para prenášaná vetrom z oceánov a morí na kontinenty je hlavným zdrojom zrážok pre pevninu.

Slnečná energia je nevyhnutnou podmienkou existencie zelených rastlín, ktoré pri fotosyntéze premieňajú slnečnú energiu na vysokoenergetické organické látky.

Rast a vývoj rastlín je proces asimilácie a spracovania slnečnej energie, preto je poľnohospodárska výroba možná len vtedy, ak sa slnečná energia dostane na povrch Zeme. Ruský vedec napísal: „Dajte najlepšiemu kuchárovi toľko čerstvého vzduchu, slnečného svetla, celú rieku čistej vody, koľko chcete, požiadajte ho, aby z toho všetkého pripravil cukor, škrob, tuky a obilniny, a bude si myslieť, že sa smejete. na neho. Ale to, čo sa človeku zdá úplne fantastické, sa bez zábran realizuje v zelených listoch rastlín pod vplyvom energie Slnka. Odhaduje sa, že 1 m2. meter listov za hodinu vyprodukuje gram cukru. Vzhľadom na to, že Zem je obklopená súvislou vrstvou atmosféry, slnečné lúče pred dopadom na zemský povrch prechádzajú celou hrúbkou atmosféry, ktorá ich čiastočne odráža, čiastočne sa rozptyľuje, t.j. mení množstvo a kvalitu slnečného svetla vstupujúceho na zemský povrch. Živé organizmy sú citlivé na zmeny intenzity osvetlenia vytváraného slnečným žiarením. Vzhľadom na rôznu odozvu na intenzitu svetla sa všetky formy vegetácie delia na svetlomilné a tieňovzdorné. Nedostatočné osvetlenie plodín spôsobuje napríklad slabú diferenciáciu pletív slamy obilnín. V dôsledku toho klesá pevnosť a elasticita tkanív, čo často vedie k poliehaniu plodín. V zahustených porastoch kukurice je v dôsledku slabého osvetlenia slnečným žiarením oslabená tvorba klasov na rastlinách.

Slnečné žiarenie ovplyvňuje chemické zloženie poľnohospodárske produkty. Napríklad obsah cukru v repe a ovocí, obsah bielkovín v pšeničnom zrne priamo závisí od počtu slnečných dní. Množstvo oleja v semenách slnečnice, ľanu sa tiež zvyšuje s nárastom príchodu slnečného žiarenia.

Osvetlenie nadzemných častí rastlín výrazne ovplyvňuje absorpciu koreňmi živiny. Pri slabom osvetlení sa spomaľuje prenos asimilátov do koreňov a v dôsledku toho sú inhibované biosyntetické procesy prebiehajúce v rastlinných bunkách.

Osvetlenie ovplyvňuje aj vznik, šírenie a rozvoj chorôb rastlín. Obdobie infekcie pozostáva z dvoch fáz, ktoré sa navzájom líšia v reakcii na svetelný faktor. Prvý z nich – samotné klíčenie spór a prienik infekčného princípu do tkanív postihnutej kultúry – vo väčšine prípadov nezávisí od prítomnosti a intenzity svetla. Druhý – po vyklíčení spór – je najaktívnejší pri vysokých svetelných podmienkach.

Pozitívny vplyv svetla ovplyvňuje aj rýchlosť vývoja patogénu v hostiteľskej rastline. To sa prejavuje najmä pri hrdzavých hubách. Čím viac svetla, tým kratšia je inkubačná doba pre hrdzu pšeničnú, hrdzu jačmennú, hrdzu ľanu a fazuľu atď. A to zvyšuje počet generácií huby a zvyšuje intenzitu infekcie. V intenzívnych svetelných podmienkach sa u tohto patogénu zvyšuje plodnosť.

Niektoré choroby sa najaktívnejšie vyvíjajú pri slabom osvetlení, čo spôsobuje oslabenie rastlín a zníženie ich odolnosti voči chorobám (patogény iný druh hniloba, najmä zeleninové plodiny).

Trvanie osvetlenia a rastlín. Rytmus slnečného žiarenia (striedanie svetlých a tmavých častí dňa) je najstabilnejší a z roka na rok sa opakujúci faktor prostredia. Fyziológovia ako výsledok dlhoročného výskumu stanovili závislosť prechodu rastlín na generatívny vývoj od určitého pomeru dĺžky dňa a noci. V tomto ohľade možno kultúry podľa fotoperiodickej reakcie rozdeliť do skupín: krátky deň ktorých vývoj je oneskorený pri dĺžke dňa viac ako 10 hodín. Krátky deň podporuje tvorbu kvetov, zatiaľ čo dlhý deň jej zabraňuje. Medzi takéto plodiny patrí sója, ryža, proso, cirok, kukurica atď.;

dlhý deň do 12-13 hod., vyžadujúce pre svoj rozvoj dlhodobé osvetlenie. Ich vývoj sa zrýchľuje, keď je dĺžka dňa asi 20 hodín.. Medzi tieto plodiny patrí raž, ovos, pšenica, ľan, hrach, špenát, ďatelina atď.;

neutrálne vzhľadom na dĺžku dňa, ktorých vývoj nezávisí od dĺžky dňa, napríklad paradajka, pohánka, strukoviny, rebarbora.

Zistilo sa, že prevaha určitého spektrálneho zloženia v žiarivom toku je nevyhnutná pre začiatok kvitnutia rastlín. Rastliny krátkeho dňa sa vyvíjajú rýchlejšie, keď maximum žiarenia dopadá na modrofialové lúče, a rastliny dlhého dňa - na červené. Trvanie svetlej časti dňa (astronomická dĺžka dňa) závisí od ročného obdobia a zemepisnej šírky. Na rovníku je trvanie dňa počas celého roka 12 hodín ± 30 minút. Pri prechode od rovníka k pólom po jarnej rovnodennosti (21.03.) sa dĺžka dňa zvyšuje na sever a znižuje na juh. Po jesennej rovnodennosti (23.09.) je distribúcia dĺžky dňa obrátená. Na severnej pologuli je najdlhším dňom 22. jún, ktorého trvanie je 24 hodín severne od polárneho kruhu, najkratším dňom na severnej pologuli je 22. december a za polárnym kruhom v zimných mesiacoch Slnko nesvieti. vôbec vystúpiť nad horizont. V stredných zemepisných šírkach, napríklad v Moskve, sa dĺžka dňa počas roka pohybuje od 7 do 17,5 hodiny.

2. Druhy slnečného žiarenia.

Slnečné žiarenie sa skladá z troch zložiek: priame slnečné žiarenie, rozptýlené a celkové.

PRIAMY SLNEČNÉ ŽIARENIES-žiarenie prichádzajúce zo Slnka do atmosféry a následne na zemský povrch vo forme zväzku rovnobežných lúčov. Jeho intenzita sa meria v kalóriách na cm2 za minútu. Závisí to od výšky slnka a stavu atmosféry (oblačnosť, prach, vodná para). Ročné množstvo priameho slnečného žiarenia na vodorovnom povrchu územia Stavropolského územia je 65-76 kcal/cm2/min. Na hladine mora, pri vysokej polohe Slnka (leto, poludnie) a dobrej priehľadnosti je priame slnečné žiarenie 1,5 kcal / cm2 / min. Toto je časť spektra s krátkou vlnovou dĺžkou. Pri prechode toku priameho slnečného žiarenia atmosférou zoslabne v dôsledku absorpcie (asi 15%) a rozptylu (asi 25%) energie plynmi, aerosólmi, oblakmi.

Tok priameho slnečného žiarenia dopadajúceho na vodorovný povrch sa nazýva insolácia. S= S hriech hoje vertikálna zložka priameho slnečného žiarenia.

S – množstvo tepla prijatého povrchom kolmým na lúč ,

ho – výška Slnka, teda uhol, ktorý zviera slnečný lúč s vodorovným povrchom .

Na hranici atmosféry je intenzita slnečného žiareniaTakže= 1,98 kcal/cm2/min. - podľa medzinárodnej dohody z roku 1958. Nazýva sa to slnečná konštanta. To by bolo na povrchu, keby bola atmosféra absolútne priehľadná.

Ryža. 2.1. Dráha slnečného lúča v atmosfére v rôznych výškach slnka

ROZPTYLOVÉ ŽIARENIED – časť slnečného žiarenia v dôsledku rozptylu atmosférou sa vracia späť do vesmíru, no značná časť sa dostáva na Zem vo forme rozptýleného žiarenia. Maximálne rozptýlené žiarenie + 1 kcal/cm2/min. Zaznamenáva sa na jasnej oblohe, ak je na nej vysoká oblačnosť. Pri zamračenej oblohe je spektrum rozptýleného žiarenia podobné spektru slnečného žiarenia. Toto je časť spektra s krátkou vlnovou dĺžkou. Vlnová dĺžka 0,17-4 mikrónov.

CELKOVÉ ŽIARENIEQ- pozostáva z difúzneho a priameho žiarenia na vodorovný povrch. Q= S+ D.

Pomer medzi priamym a difúznym žiarením v zložení celkového žiarenia závisí od výšky Slnka, oblačnosti a znečistenia atmosféry a od výšky povrchu nad hladinou mora. S rastúcou výškou Slnka klesá podiel rozptýleného žiarenia na bezoblačnej oblohe. Čím je atmosféra priehľadnejšia a čím je Slnko vyššie, tým menší je podiel rozptýleného žiarenia. Pri súvislých hustých oblakoch sa celkové žiarenie skladá výlučne z rozptýleného žiarenia. V zime v dôsledku odrazu žiarenia od snehovej pokrývky a jej sekundárneho rozptylu v atmosfére citeľne stúpa podiel rozptýleného žiarenia na zložení celku.

Svetlo a teplo prijímané rastlinami zo Slnka je výsledkom pôsobenia celkového slnečného žiarenia. Preto sú pre poľnohospodárstvo veľmi dôležité údaje o množstve žiarenia prijatého povrchom za deň, mesiac, vegetačné obdobie a rok.

odrazené slnečné žiarenie. Albedo. Celkové žiarenie, ktoré sa dostalo na zemský povrch, čiastočne sa od neho odrazilo, vytvára odrazené slnečné žiarenie (RK), smerujúce od zemského povrchu do atmosféry. Hodnota odrazeného žiarenia do značnej miery závisí od vlastností a stavu odrazového povrchu: farba, drsnosť, vlhkosť atď. Odrazivosť akéhokoľvek povrchu môže byť charakterizovaná jeho albedom (Ak), ktoré sa chápe ako pomer odrazeného slnečného žiarenia. celkom. Albedo sa zvyčajne vyjadruje v percentách:

Pozorovania ukazujú, že albedo rôznych povrchov sa pohybuje v relatívne úzkych medziach (10...30%), s výnimkou snehu a vody.

Albedo závisí od pôdnej vlhkosti, s nárastom ktorej klesá, čo má dôležitosti v procese zmeny tepelného režimu zavlažovaných polí. V dôsledku poklesu albeda, keď je pôda navlhčená, absorbované žiarenie sa zvyšuje. Albedo rôznych povrchov má zreteľné denné a ročné kolísanie v dôsledku závislosti albeda od výšky Slnka. Najnižšia hodnota albedo sa pozoruje v blízkosti poludnia a počas roka - v lete.

Vlastné žiarenie Zeme a protižiarenie atmosféry. Efektívne žiarenie. Zemský povrch ako fyzické teleso s teplotou nad absolútnou nulou (-273°C) je zdrojom žiarenia, ktoré sa nazýva vlastné žiarenie Zeme (E3). Smeruje do atmosféry a je takmer úplne absorbovaný vodnou parou, kvapôčkami vody a oxidom uhličitým obsiahnutým vo vzduchu. Žiarenie Zeme závisí od teploty jej povrchu.

Atmosféra, pohlcujúca malé množstvo slnečného žiarenia a takmer všetku energiu vyžarovanú zemským povrchom, sa zahrieva a následne aj vyžaruje energiu. Asi 30 % atmosférického žiarenia ide do vesmíru a asi 70 % prichádza na povrch Zeme a nazýva sa protiatmosférické žiarenie (Ea).

Množstvo energie vyžarovanej atmosférou je priamo úmerné jej teplote, obsahu oxid uhličitý, ozón a mraky.

Povrch Zeme absorbuje toto protižiarenie takmer úplne (o 90...99%). Je teda dôležitým zdrojom tepla pre zemský povrch okrem absorbovaného slnečného žiarenia. Tento vplyv atmosféry na tepelný režim Zeme sa nazýva skleníkový alebo skleníkový efekt kvôli vonkajšej analógii s pôsobením skiel v skleníkoch a skleníkoch. Sklo dobre prechádza slnečné lúče, ktoré zahrievajú pôdu a rastliny, ale oneskorujú tepelné žiarenie teplá pôda a rastliny.

Rozdiel medzi vlastným žiarením zemského povrchu a protižiarením atmosféry sa nazýva efektívne žiarenie: Eef.

Eef= E3-Ea

Za jasných a mierne zamračených nocí je efektívne žiarenie oveľa väčšie ako za zamračených nocí, preto je väčšie aj nočné ochladzovanie zemského povrchu. Cez deň je blokovaný absorbovaným celkovým žiarením, v dôsledku čoho stúpa povrchová teplota. Zároveň sa zvyšuje aj účinné žiarenie. Zemský povrch v stredných zemepisných šírkach stráca efektívnym žiarením 70...140 W/m2, čo je približne polovica množstva tepla, ktoré prijíma absorpciou slnečného žiarenia.

3. Spektrálne zloženie žiarenia.

Slnko ako zdroj žiarenia má množstvo vyžarovaných vĺn. Toky žiarivej energie pozdĺž vlnovej dĺžky sú podmienene rozdelené na krátke vlny (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. >4 µm) žiarenia. Spektrum slnečného žiarenia na hranici zemskej atmosféry je prakticky medzi vlnovými dĺžkami 0,17 až 4 mikróny a pozemské a atmosférické žiarenie - od 4 do 120 mikrónov. V dôsledku toho sa toky slnečného žiarenia (S, D, RK) vzťahujú na krátkovlnné žiarenie a žiarenie Zeme (3 £) a atmosféry (Ea) na dlhovlnné žiarenie.

Spektrum slnečného žiarenia možno rozdeliť do troch kvalitatívne odlišných častí: ultrafialové (Y< 0,40 мкм), видимую (0,40 мкм < Y < 0,75 um) a infračervené (0,76 um < Y < 4 um). Pred ultrafialovou časťou spektra slnečného žiarenia leží röntgenové žiarenie a za infračerveným - rádiové vyžarovanie Slnka. Na hornej hranici atmosféry predstavuje ultrafialová časť spektra asi 7 % energie slnečného žiarenia, 46 % viditeľného a 47 % infračerveného žiarenia.

Žiarenie vyžarované zemou a atmosférou sa nazýva vzdialené infračervené žiarenie.

Biologický účinok rôznych druhov žiarenia na rastliny je rôzny. ultrafialové žiarenie spomaľuje rastové procesy, ale urýchľuje prechod štádií tvorby reprodukčných orgánov v rastlinách.

Hodnota infračerveného žiarenia, ktorý je aktívne absorbovaný vodou v listoch a stonkách rastlín, je jeho tepelný účinok, ktorý výrazne ovplyvňuje rast a vývoj rastlín.

vzdialené infračervené žiarenie má na rastliny iba tepelný účinok. Jeho vplyv na rast a vývoj rastlín je nevýznamný.

Viditeľná časť slnečného spektra po prvé, vytvára osvetlenie. Po druhé, takzvané fyziologické žiarenie (A, = 0,35 ... 0,75 μm), ktoré je absorbované listovými pigmentmi, sa takmer zhoduje s oblasťou viditeľného žiarenia (čiastočne zachytáva oblasť ultrafialového žiarenia). Jeho energia má v živote rastlín dôležitý regulačný a energetický význam. V rámci tejto oblasti spektra sa rozlišuje oblasť fotosynteticky aktívneho žiarenia.

4. Absorpcia a rozptyl žiarenia v atmosfére.

Pri prechode zemskou atmosférou sa slnečné žiarenie tlmí v dôsledku absorpcie a rozptylu atmosférickými plynmi a aerosólmi. Zároveň sa mení aj jeho spektrálne zloženie. V rôznych výškach slnka a rôznych výškach pozorovacieho bodu nad zemským povrchom nie je dĺžka dráhy, ktorú prejde slnečný lúč v atmosfére, rovnaká. S poklesom nadmorskej výšky ultrafialová časť žiarenia klesá obzvlášť výrazne, viditeľná časť klesá o niečo menej a len mierne infračervená časť.

K rozptylu žiarenia v atmosfére dochádza najmä v dôsledku neustáleho kolísania (kolísania) hustoty vzduchu v každom bode atmosféry, spôsobeného tvorbou a deštrukciou určitých „zhlukov“ (zhlukov) molekúl atmosférického plynu. Aerosólové častice tiež rozptyľujú slnečné žiarenie. Intenzitu rozptylu charakterizuje koeficient rozptylu.

K = pridať vzorec.

Intenzita rozptylu závisí od počtu rozptylujúcich častíc na jednotku objemu, od ich veľkosti a charakteru a tiež od vlnových dĺžok samotného rozptýleného žiarenia.

Lúče sa rozptyľujú tým silnejšie, čím je vlnová dĺžka kratšia. Napríklad fialové lúče sa rozptyľujú 14-krát viac ako červené, čo vysvetľuje modrú farbu oblohy. Ako je uvedené vyššie (pozri časť 2.2), priame slnečné žiarenie prechádzajúce atmosférou je čiastočne rozptýlené. V čistom a suchom vzduchu sa intenzita koeficientu molekulárneho rozptylu riadi Rayleighovým zákonom:

k= s/Y4 ,

kde C je koeficient závislý od počtu molekúl plynu na jednotku objemu; X je dĺžka rozptýlenej vlny.

Keďže vzdialené vlnové dĺžky červeného svetla sú takmer dvojnásobkom vlnových dĺžok fialového svetla, prvé sú rozptýlené molekulami vzduchu 14-krát menej ako druhé. Keďže počiatočná energia (pred rozptylom) fialových lúčov je menšia ako modrá a modrá, maximum energie v rozptýlenom svetle (rozptýlené slnečné žiarenie) je posunuté do modro-modrých lúčov, čo určuje modrú farbu oblohy. Difúzne žiarenie je teda bohatšie na fotosynteticky aktívne lúče ako priame žiarenie.

Vo vzduchu obsahujúcom nečistoty (malé kvapôčky vody, ľadové kryštály, prachové častice atď.) je rozptyl rovnaký pre všetky oblasti viditeľného žiarenia. Preto obloha získa belavý odtieň (objaví sa opar). Prvky oblakov (veľké kvapôčky a kryštály) slnečné lúče vôbec nerozptyľujú, ale difúzne odrážajú. Výsledkom je, že oblaky osvetlené Slnkom sú biele.

5. PAR (fotosynteticky aktívne žiarenie)

Fotosynteticky aktívne žiarenie. V procese fotosyntézy sa nevyužíva celé spektrum slnečného žiarenia, ale iba jeho

časť v rozsahu vlnových dĺžok 0,38 ... 0,71 mikrónov, - fotosynteticky aktívne žiarenie (PAR).

Je známe, že viditeľné žiarenie, vnímané ľudským okom ako biele, pozostáva z farebných lúčov: červenej, oranžovej, žltej, zelenej, modrej, indigovej a fialovej.

Asimilácia energie slnečného žiarenia listami rastlín je selektívna (selektívna). Najintenzívnejšie listy absorbujú modrofialové (X = 0,48 ... 0,40 mikrónov) a oranžovo-červené (X = 0,68 mikrónov) lúče, menej žltozelené (A. = 0,58 ... 0,50 mikrónov) a výrazne červené (A .\u003e 0,69 mikrónov) lúče.

Na zemskom povrchu dopadá maximum energie v spektre priameho slnečného žiarenia, keď je Slnko vysoko, do oblasti žltozelených lúčov (disk Slnka je žltý). Keď je Slnko blízko horizontu, ďaleko červené lúče majú maximálnu energiu (slnečný disk je červený). Preto sa energia priameho slnečného žiarenia málo podieľa na procese fotosyntézy.

Keďže PAR je jedným z najdôležitejších faktorov produktivity poľnohospodárskych rastlín, informácie o množstve prichádzajúcich PAR, berúc do úvahy jej rozloženie na území a v čase, majú veľký praktický význam.

Intenzitu PAR možno merať, ale to si vyžaduje špeciálne svetelné filtre, ktoré prepúšťajú len vlny v rozsahu 0,38 ... 0,71 mikrónov. Existujú také zariadenia, ale nepoužívajú sa na sieti aktinometrických staníc, ale merajú intenzitu integrálneho spektra slnečného žiarenia. Hodnotu PAR možno vypočítať z údajov o príchode priameho, difúzneho alebo celkového žiarenia pomocou koeficientov navrhnutých H. G. Toomingom a:

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

boli vypracované distribučné mapy mesačných a ročných čiastok Ďaleka na území Ruska.

Na charakterizáciu stupňa využitia PAR plodinami sa používa účinnosť PAR:

KPIfar = (súčetQ/ svetlomety/sumaQ/ svetlomety) 100%,

Kde súčetQ/ svetlomety- množstvo PAR vynaložené na fotosyntézu počas vegetačného obdobia rastlín; súčetQ/ svetlomety- množstvo PAR prijaté za plodiny počas tohto obdobia;

Plodiny podľa ich priemerných hodnôt CPIF sú rozdelené do skupín (podľa): zvyčajne pozorované - 0,5 ... 1,5%; dobrý-1,5...3,0; záznam - 3,5...5,0; teoreticky možné - 6,0 ... 8,0%.

6. ŽIAROVÁ ROVNOVÁHA ZEMESKÉHO POVRCHU

Rozdiel medzi prichádzajúcimi a odchádzajúcimi tokmi žiarivej energie sa nazýva radiačná bilancia zemského povrchu (B).

Vstupnú časť radiačnej bilancie zemského povrchu počas dňa tvorí priame slnečné a difúzne žiarenie, ako aj atmosférické žiarenie. Výdajovou časťou bilancie je žiarenie zemského povrchu a odrazené slnečné žiarenie:

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

Rovnicu možno napísať aj v inom tvare: B = Q- RK - Eef.

Pre nočný čas má rovnica radiačnej bilancie nasledujúci tvar:

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

Ak je vstup žiarenia väčší ako výstup, potom je bilancia žiarenia kladná a aktívny povrch* sa zahrieva. Pri negatívnom zostatku sa ochladzuje. V lete je radiačná bilancia cez deň pozitívna a v noci negatívna. Prechod nulou nastáva ráno približne 1 hodinu po východe slnka a večer 1-2 hodiny pred západom slnka.

Ročná radiačná bilancia v oblastiach, kde je stabilná snehová pokrývka počas chladného obdobia, má záporné hodnoty, v teplých - pozitívnych.

Radiačná bilancia zemského povrchu výrazne ovplyvňuje rozloženie teploty v pôde a povrchovej vrstve atmosféry, ako aj procesy vyparovania a topenia snehu, tvorbu hmly a námrazy, zmeny vlastností vzdušných hmôt (ich transformácia).

Znalosť radiačného režimu poľnohospodárskej pôdy umožňuje vypočítať množstvo žiarenia absorbovaného plodinami a pôdou v závislosti od výšky Slnka, štruktúry plodín a fázy vývoja rastlín. Údaje o režime sú potrebné aj na hodnotenie rôznych metód regulácie teploty a vlhkosti pôdy, výparu, od ktorých závisí rast a vývoj rastlín, tvorba úrody, jej množstvo a kvalita.

Efektívnymi agronomickými metódami ovplyvňovania radiácie a následne aj tepelného režimu aktívnej plochy je mulčovanie (pokrytie pôdy tenkou vrstvou rašelinovej drte, hnilého hnoja, pilín a pod.), zakrytie pôdy plastovým obalom a závlaha. . To všetko mení reflexnú a absorpčnú schopnosť aktívneho povrchu.

* Aktívny povrch - povrch pôdy, vody alebo vegetácie, ktorý priamo absorbuje slnečné a atmosférické žiarenie a vyžaruje žiarenie do atmosféry, čím reguluje tepelný režim priľahlých vrstiev vzduchu a podložných vrstiev pôdy, vody, vegetácie.

1. Na ktorých ostrovoch žil vyhynutý vták dodo?

Maurícius

Komory

Seychely

Maledivy

2. V blízkosti ktorého ostrova je pozorovaná najvyššia povrchová teplota oceánov?

Socotra

Nový Británia

Kanarske ostrovy

3. Ktorý z týchto jazykov nesúvisí s ostatnými tromi?

dánčina

nórsky

fínsky

švédsky

4. Aký podiel slnečného žiarenia pohltí povrch Zeme?

5. Ktorý z nasledujúcich produktov nie je vývozom tovaru z Ghany?

kakaové bôby

Drevo

6. Ktoré z nasledujúcich francúzskych miest má najmenej zrážok v mesiacoch júl - august?

Marseilles

7. Kedy sa rozpadla pevninská Pangea?

pred 10 miliónmi rokov

pred 50 miliónmi rokov

pred 250 miliónmi rokov

pred 500 miliónmi rokov

8. Na ktorom ostrove sa nachádza sopka Mayon?

Mindanao

kalimantan

9. Ktoré z nasledujúcich tvrdení najpresnejšie vystihuje polohu Sofie?

V povodí Dunaja

V balkánskych horách

Na Rodopách

Na pobreží Čierneho mora

10. V ktorom meste sa nachádza sídlo OPEC?

Brusel

Štrasburg

11. V ktorom historickom regióne Rumunska je väčšina obyvateľov Maďarov?

Valašsko

Moldavsko

Dobrudža

Transylvánia

12. Do ktorej morskej oblasti patrí tok jazera Bajkal?

Laptev

Východná Sibírska

Beringovo

Kara

13. Aký je dôvod, prečo sa rozloha bývalého renesančného ostrova od roku 1950 takmer zdvojnásobila?

riečny sediment

Nárast plochy ľadovcov

Klesajúca hladina vody

Umelé objemové práce

14. Ako sa volá riedko obývaná, horúca a suchá oblasť Argentíny, ktorá je v lete náchylná na silné záplavy?

Gran Chaco

Entre Rios

Patagónia

15. V ktorej časti Indie žijú národy, ktoré hovoria drávidskými jazykmi?

Severozápad

Severovýchod

16. V ktorom meste bolo nedávno na ne premenované letisko. Čankajšek

Hong Kong

17. V ktorej kanadskej provincii sa nedávno začala ťažba ropných pieskov?

Ontario

Alberta

Britská Kolumbia

18. Ktorý z nasledujúcich kanálov nemá brány?

Kiel

panamský

St. Lawrence Riverway

Suez

19. Jazykom Nahuatl hovoria potomkovia ľudí, ktorí v Mexiku postavili majestátne mestá a chrámy. Čo je to za ľudí?

Olmecs

20. Ktoré z nasledujúcich miest sa nachádza v Baskicku?

Guadalajara

Barcelona

Bilbao

21. V ktorej provincii Číny žije najväčší početĽudské?

Shandong

Sichuan

22. Ktoré krajiny vstúpili do OSN po roku 2005?

Čierna Hora

Čierna Hora a Východný Timor

Čierna Hora, Východný Timor a Eritrea

23. Ktorá časť Spojeného kráľovstva je najmenej husto osídlená?

Škótsko

Severné Írsko

24. V ktorom meste, stojacom na brehu Visly, je historické centrum zaradené do zoznamu svetového dedičstva UNESCO?

Katowice

Poznaň

25. V akej zemepisnej oblasti sa osvedčil Abraham Ortelius?

oceánológia

Meteorológia

Geológia

Kartografia

26. Aký je hlavný úspech Martina Beheima?

Prvá tlačená mapa na svete

Prvý glóbus na svete

Konformná projekcia

Zostavenie encyklopédie starovekých vedomostí

27. Ktorá krajina má najväčší počet vnútorných utečencov?

Chorvátsko

Bosna a Hercegovina

Azerbajdžan

28. Dni súvisia s 1 rokom približne ako 1 stupeň zemepisnej dĺžky:

360 minút

60 minút

60 stupňov

Dĺžka rovníka

29. Akým smerom sa musíte pohnúť, aby ste sa dostali z bodu so súradnicami 12° severnej zemepisnej šírky. 176 °C do bodu so súradnicami 30°N. 174° E?

Na severovýchod

Na juhozápad

Na severozápad

Na juhovýchod

30. Ktorú z nasledujúcich charakterizuje najmladšia zemská kôra?

Východoafrický rift

Vzostup východného Pacifiku

Kanadský štít

Amazonská nížina

31. Aké pohyby tektonických dosiek pozorujeme v zlomovej zóne San Andreas?

Kolízia platní

Rozprestieranie tanierov

Zdvíhanie a spúšťanie rôznych tanierov

Horizontálne posunutie dosiek v rôznych smeroch pozdĺž jednej osi

32. V ktorej z uvedených krajín dochádza k migračnému úbytku obyvateľstva?

Írsko

33. Koľko percent svetovej populácie žije v mestských oblastiach?

34. Ktorá z nasledujúcich krajín vedie z hľadiska počtu turistov?

Francúzsko

Vietnam

35. Ktoré krajiny nemajú prístup do Svetového oceánu a susedia len so štátmi, ktoré tiež nemajú prístup do Svetového oceánu?

Uzbekistan

Uzbekistan a Lichtenštajnsko

Uzbekistan, Lichtenštajnsko a Maďarsko

Uzbekistan, Lichtenštajnsko, Maďarsko a SAR

36. Ktorá z uvedených hornín je metamorfovaná?

Vápenec

Čadič

37. Aká je zemepisná šírka južného magnetického pólu?

38. Ktorý z uvedených ostrovov je koralového pôvodu?

Hokkaido

Kiritimati

Seychely

39. Ktoré z týchto tvrdení o Kostarike nie je pravdivé?

Neprítomnosť pravidelná armáda

Vysoký stupeň gramotnosti

Vysoký podiel pôvodných obyvateľov

Vysoký podiel bielej populácie

40. Prečo nemožno použiť cylindrickú projekciu Gerarda Mercatora na topografické výpočty?

Oblasti objektov na rovníku sú skreslené

Oblasti objektov vo vysokých zemepisných šírkach sú skreslené

Rohy sú zdeformované

Mriežka je zdeformovaná

41. Ktoré štáty vedú územný spor o hranicu, ktorá prechádza pozdĺž 22° severnej zemepisnej šírky?

India a Pakistan

USA a Kanade

Egypt a Sudán

Namíbia a Angola

42. Ktoré krajiny nedávno ukončili spor o oblasť polostrova Bakassi bohatú na ropu?

Nigéria a Kamerun

KDR a Angola

Gabon a Kamerun

Guinea a Sierra Leone

43. Ktorá z uvedených mierok mapy zobrazuje oblasť najpodrobnejšie?

44. Aká je hustota obyvateľstva Singapur?

3543 osôb/km 2

6573 osôb/km 2

7350 osôb/km 2

9433 osôb/km 2

45. Aký je podiel štyroch najľudnatejších krajín na svetovej populácii?

46. Ktoré podnebné pásma budete prechádzať pri ceste z Darwinu do Alice Springs?

Mierne morské, subekvatoriálne vlhké, subekvatoriálne suché, tropické suché

Subekvatoriálna suchá, tropická suchá, tropická púšť

Subekvatoriálne vlhké, subekvatoriálne suché, tropické suché

Subekvatoriálne vlhké, subekvatoriálne suché, tropické suché, tropická púšť

47. Aký stav sa môže zbaviť vplyvu tajfúnov?

Poloha na rovníku

Poloha na severnej zemepisnej šírke 15°

Byť nad morom

Byť v trópoch

48. Pri pozorovaní najvyššej úrovni voda v rieke Zambezi?

49. Aký je dôvod čierno-červenej farby vody v Rio Negro, prítoku Amazonky?

Priemyselné znečistenie vody v rieke

Taníny obsiahnuté v podstielke rastlín

Skaly z Ánd

Vodná erózia rovníkových pôd

50. Bod so súradnicami 18° j.z 176 °C nachádza sa na ostrovoch:

caroline

Spoločnosť

havajský

Zo zoznamu krajín nižšie vyberte 5 krajín s najvyššou mierou pôrodnosti a zoraďte tieto krajiny v zostupnom poradí podľa jej hodnoty:

Izrael

Guatemale

Španielsko

Zo zoznamu krajín nižšie vyberte 5 krajín s najdlhším pobrežím a zoraďte ich v zostupnom poradí:

Malajzia

Austrália

Ukrajina

Indonézia

Venezuela

Brazília

Bangladéš

Kostarika

Zapnuté obrysová mapa Pozrite si 5 najľudnatejších krajín Južnej Ameriky.

Na vrstevnicovej mape vyznačte 5 afrických krajín s najväčším odlivom utečencov.

ODPOVEDE

1 - Maurícius

2 - Sokotra

3 - Fínsky

4 – približne 50 %

6 - Marseille

7 – Najbližšie k pravdepodobnej odpovedi je „pred 250 miliónmi rokov“.

9 - Znenie testu nemožno uznať za správne. Možnosť „V povodí Dunaja“ je úplne správna, ale nie presná: takáto definícia situácie sa nezameriava na Sofiu. Možnosť „V balkánskych horách“ označuje polohu presnejšie, ale samotný pojem „balkánske hory“ je vágny.

11 - Sedmohradsko

12 - Karskoe

13 - Klesajúca hladina vody

14 - Patagónia

16 - Tchaj-pej

17 - Alberta

18 - Suez

19 - Aztékovia

20 - Bilbao

21 - Sichuan

22 - Čierna Hora

23 - Škótsko

24 - Krakov

25 - Kartografia

26 - Glóbus

27 - Bosna a Hercegovina

28 - Dĺžka rovníka

29 - Na severozápad

30 - Východný Tichomorský vzostup

31 - Horizontálne posunutie...

32 - Zdá sa, že sa to týka Iránu, aj keď neexistujú presné údaje.

33 - 49 % (hoci odhady na rok 2007 ukazujú, že už viac ako 50 % obyvateľov mesta).

34 - Francúzsko

35 - Uzbekistan a Lichtenštajnsko

36 - Mramor

38 - Kiritimati

39 - Nedostatok pravidelnej armády. Iné znamenia však nemožno odmietnuť, pretože význam slova "vysoký" nie je definovaný. Test je nesprávny.

40 - Oblasti objektov vo vysokých zemepisných šírkach sú skreslené. Štvrtá možnosť však nie je bezvýznamná. Test je nesprávny.

41 - Egypt a Sudán

42 - Nigéria a Kamerun

44 - 7350. Ale takéto otázky nemožno vzniesť.

45 – približne 43 %

46 - 2. odpoveď

47 - Na rovníku

49 - Triesloviny

Niger, Egypt, Jemen, Južná Afrika, Laos, Malajzia, Austrália, Švédsko, Indonézia, Brazília. Zadanie je však nesprávne. Dĺžka pobrežia v zásade nie je merateľná veličina. Cm.: K.S. Lazarevič. Dĺžka pobrežia//Geografia, č /2004.

Znenie otázok je naspamäť a môže sa mierne líšiť od originálu: Národné geografická spoločnosť Spojené štáty nevydávajú úlohy ani konkurentom, ani vedúcim tímov.

Tvrdenie, že v Sedmohradsku tvoria väčšinu Maďari, je diskutabilné. Rumuni majú na túto vec iný názor.

), obráťme sa na obrázok 1 - ktorý ukazuje paralelný a postupný postup tepla Slnka do horúcu soľanku solárne soľné jazierko. Rovnako ako prebiehajúce zmeny hodnôt rôznych druhov slnečného žiarenia a ich celková hodnota na ceste.

Obrázok 1 - Histogram zmien intenzity slnečného žiarenia (energie) na ceste k horúcej soľanke solárneho soľného jazierka.

Zem a atmosféra prijmú zo Slnka 1,3∙10 24 cal tepla ročne. Meria sa intenzitou, t.j. množstvo žiarivej energie (v kalóriách), ktoré prichádza zo Slnka za jednotku času na povrch kolmý na slnečné lúče.

Priame a rozptýlené (celkové), odrazené a absorbované žiarenie patrí do krátkovlnnej časti spektra. Spolu s krátkovlnným žiarením, dlhovlnným atmosférickým žiarením (približujúcim sa) zasa zemský povrch vyžaruje dlhovlnné žiarenie (intrinsické).

Priame slnečné žiarenie označuje hlavný prírodný faktor dodávania energie na vodnú hladinu solárneho soľného jazierka.

Slnečné žiarenie prichádzajúce na aktívny povrch vo forme zväzku rovnobežných lúčov vyžarujúcich priamo zo slnečného disku sa nazýva priame slnečné žiarenie.

Priame slnečné žiarenie patrí do krátkovlnnej časti spektra (s vlnovými dĺžkami od 0,17 do 4 mikrónov, v skutočnosti na zemský povrch dopadajú lúče s vlnovou dĺžkou 0,29 mikrónov)

Slnečné spektrum možno rozdeliť do troch hlavných oblastí:

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

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

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

Viditeľné žiarenie (0,4 µm< λ < 0,7 мкм) - 45 % интенсивности.

Čistá atmosféra takmer úplne prepúšťa viditeľné žiarenie a stáva sa „oknom“ otvoreným pre tento typ slnečnej energie, ktorý môže prejsť na Zem. Prítomnosť aerosólov a znečistenie ovzdušia môže byť dôvodom výraznej absorpcie žiarenia v tomto spektre;

Infračervené žiarenie (λ> 0,7 µm) - 46 % intenzita. Blízke infračervené (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 %.

Pri vlnových dĺžkach väčších ako 2,5 mikrónu je slabé mimozemské žiarenie intenzívne absorbované CO 2 a vodou, takže len malá časť z tohto rozsahu slnečnej energie sa dostane na zemský povrch.

Ďaleká infračervená oblasť (λ> 12 mikrónov) slnečného žiarenia prakticky nedosahuje Zem.

Z hľadiska využitia slnečnej energie na Zemi treba brať do úvahy len žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok 0,29 - 2,5 μm

Väčšina slnečnej energie mimo atmosféry je v rozsahu vlnových dĺžok 0,2 - 4 mikrónov a na povrchu Zeme - v rozsahu vlnových dĺžok 0,29 - 2,5 mikrónov.

Pozrime sa, ako sa prerozdeľujú všeobecne , toky energie, ktoré Slnko dáva Zemi. Zoberme si 100 ľubovoľných jednotiek slnečnej energie (1,36 kW/m 2 ) dopadajúcich na Zem a sledujme ich dráhy v atmosfére. Jedno percento (13,6 W/m2), krátke ultrafialové spektrum slnečného spektra, je absorbované molekulami v exosfére a termosfére, čím sa zahrievajú. Ďalšie tri percentá (40,8 W/m 2) blízkeho ultrafialového žiarenia absorbuje ozón stratosféry. Infračervený chvost slnečného spektra (4% alebo 54,4 W / m 2) zostáva v horných vrstvách troposféry obsahujúcich vodnú paru (nad nimi nie je prakticky žiadna vodná para).

Zvyšných 92 podielov slnečnej energie (1,25 kW/m 2) pripadá na „priehľadné okno“ atmosféry 0,29 mikrónu< < 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. Štyridsať podielov energie slnečných lúčov a ďalších 8 z atmosféry (spolu 48 alebo 652,8 W/m 2 ) je absorbovaných zemským povrchom, čím sa ohrieva pevnina a oceán.

Svetelný výkon rozptýlený v atmosfére (iba 48 podielov alebo 652,8 W / m 2 ) je ním čiastočne absorbovaný (10 podielov alebo 136 W / m 2) a zvyšok je rozdelený medzi zemský povrch a vesmír. Do vesmíru ide viac, ako dopadne na povrch, 30 akcií (408 W / m 2) hore, 8 akcií (108,8 W / m 2) dole.

Spoločne bolo opísané, spriemerované, obraz prerozdelenia slnečnej energie v zemskej atmosfére. Nedovoľuje však riešiť konkrétne problémy využívania slnečnej energie na uspokojenie potrieb človeka v konkrétnej oblasti jeho bydliska a práce a tu je dôvod.

Zemská atmosféra lepšie odráža šikmé slnečné lúče, takže hodinové slnečné žiarenie na rovníku a v stredných zemepisných šírkach je oveľa väčšie ako vo vysokých zemepisných šírkach.

Výšky Slnka (výšky nad horizontom) 90, 30, 20 a 12 ⁰ (vzdušná (optická) hmotnosť (m) atmosféry zodpovedá 1, 2, 3 a 5) s bezoblačnou atmosférou zodpovedá na intenzitu približne 900, 750, 600 a 400 W/m2 (pri 42° - m = 1,5 a pri 15° - m = 4). Celková energia dopadajúceho žiarenia v skutočnosti prekračuje uvedené hodnoty, keďže zahŕňa nielen priamu zložku, ale aj hodnotu rozptýlenej zložky intenzity žiarenia na vodorovnom povrchu rozptýlenú pri vzduchových hmotách 1, 2, 3, a 5 sa za týchto podmienok rovná 110, 90, 70 a 50 W/m2 (s koeficientom 0,3 - 0,7 pre vertikálnu rovinu, pretože je viditeľná iba polovica oblohy). Okrem toho v oblastiach oblohy blízko Slnka existuje „cirkumsolárne halo“ v polomere ≈ 5⁰.

Tabuľka 1 uvádza údaje o slnečnom žiarení pre rôzne oblasti Zeme.

Tabuľka 1 - Insolácia priamej zložky podľa oblastí pre čisté ovzdušie

Tabuľka 1 ukazuje, že denné množstvo slnečného žiarenia nie je maximálne na rovníku, ale blízko 40 ⁰. Podobná skutočnosť je aj dôsledkom sklonu zemskej osi k rovine jej obežnej dráhy. Počas letného slnovratu je Slnko v trópoch takmer celý deň nad hlavou a doba denného svetla je 13,5 hodiny, čo je viac ako na rovníku v deň rovnodennosti. S pribúdajúcou zemepisnou šírkou sa predlžuje dĺžka dňa a hoci intenzita slnečného žiarenia klesá, maximálna hodnota denného slnečného žiarenia sa vyskytuje v zemepisnej šírke okolo 40 ⁰ a zostáva takmer konštantná (pre podmienky bezoblačnej oblohy) až po polárny kruh.

Je potrebné zdôrazniť, že údaje v tabuľke 1 platia len pre čistú atmosféru. Berúc do úvahy oblačnosť a znečistenie ovzdušia priemyselným odpadom, typické pre mnohé krajiny sveta, hodnoty uvedené v tabuľke by sa mali znížiť aspoň na polovicu. Napríklad v Anglicku v 70. rokoch 20. storočia, pred začiatkom boja o ochranu životného prostredia, bolo ročné množstvo slnečného žiarenia len 900 kWh/m 2 namiesto 1700 kWh/m 2 .

Aerosóly výrazne znižujú tok priameho slnečného žiarenia do vodnej plochy jazierka a pohlcujú predovšetkým žiarenie viditeľného spektra s vlnovou dĺžkou, ktorá voľne prechádza čerstvou vrstvou jazierka, a to pre akumuláciu slnečnej energie pri jazierku má veľký význam.(Vrstva vody s hrúbkou 1 cm je prakticky nepriepustná pre infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou viac ako 1 mikrón). Preto sa ako tepelne tieniaci filter používa voda s hrúbkou niekoľkých centimetrov. Pre sklo je hranica priepustnosti infračerveného žiarenia na dlhých vlnách 2,7 µm.

Priehľadnosť atmosféry znižuje aj veľké množstvo prachových častíc, voľne transportovaných cez step.

Viditeľné slnečné žiarenie (0,4 µm< λ < 0,7 мкм) имеет 45 % интенсивности потому, что температура поверхности Солнца 5780 ⁰К.

Veľkým pokrokom bol prechod od elektrickej žiarovky s uhlíkovým vláknom k modernej žiarovke s volfrámovým vláknom. Ide o to, že uhlíkové vlákno môže byť privedené na teplotu 2100 ⁰K a volfrámové vlákno - až 2500 ⁰K. Prečo je týchto 400 ⁰K tak dôležitých? Ide o to, že účelom žiarovky nie je zahrievať, ale vydávať svetlo. Preto je potrebné dosiahnuť takú polohu, aby maximum krivky dopadlo na viditeľnú štúdiu. Ideálne by bolo mať vlákno, ktoré by odolalo teplote povrchu Slnka. Ale aj prechod z 2100 na 2500 ⁰K zvyšuje podiel energie pripísateľnej viditeľnému žiareniu z 0,5 na 1,6%.

Každý môže cítiť infračervené lúče vychádzajúce z tela zahriateho len na 60 - 70 ⁰С pritiahnutím dlane zospodu (aby sa eliminovala tepelná konvekcia).

Príchod priameho slnečného žiarenia do vodnej plochy jazierka zodpovedá jeho príchodu na horizontálnu ožarovaciu plochu. Vyššie uvedené zároveň ukazuje neistotu kvantitatívnych charakteristík príchodu v určitom časovom bode, sezónne aj denné. Len výška Slnka (optická hmotnosť atmosféry) je stála charakteristika.

Akumulácia slnečného žiarenia zemským povrchom a jazierkom sa výrazne líši.

Prírodné povrchy Zeme majú rôzne reflexné (absorpčné) schopnosti. Tmavé povrchy (černozem, rašeliniská) majú teda nízku hodnotu albeda okolo 10 %. ( Povrchové albedo je pomer toku žiarenia odrazeného týmto povrchom do okolitého priestoru k toku, ktorý naň dopadol).

Albedo vodných plôch sa pohybuje v rozmedzí 3 - 45% v závislosti od výšky Slnka a miery vzrušenia.

Pri pokojnej vodnej hladine závisí albedo iba od výšky Slnka (obrázok 2).

Obrázok 2 - Závislosť koeficientu odrazu slnečného žiarenia pre pokojnú vodnú hladinu od výšky Slnka.

Vstup slnečného žiarenia a jeho prechod cez vrstvu vody má svoje vlastné charakteristiky.

Vo všeobecnosti sú optické vlastnosti vody (jej roztokov) vo viditeľnej oblasti slnečného žiarenia znázornené na obrázku 3.

Ф0 - tok (výkon) dopadajúceho žiarenia,

Photr - tok žiarenia odrazený vodnou hladinou,

Фabs je tok žiarenia absorbovaný vodnou hmotou,

Фр - tok žiarenia, ktorý prešiel cez vodnú hmotu.

Odrazivosť tela Fotr/Ф0

Absorpčný koeficient Фabl/Ф0

Priepustnosť Фpr/Ф0.

Obrázok 3 - Optické vlastnosti vody (jej roztokov) vo viditeľnej oblasti slnečného žiarenia

Na rovnej hranici dvoch prostredí vzduch - voda sa pozorujú javy odrazu a lomu svetla.

Keď sa svetlo odráža, dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na odrazový povrch, obnovené v bode dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine a uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. V prípade lomu dopadajúci lúč, kolmica obnovená v bode dopadu lúča na rozhranie medzi dvoma médiami a lomený lúč ležia v rovnakej rovine. Uhol dopadu α a uhol lomu β (obrázok 4) sú vo vzťahu sin α /sin β=n2|n1, kde n2 je absolútny index lomu druhého prostredia, n1 - prvého. Pretože pre vzduch n1≈1 bude mať vzorec tvar sin α /sin β=n2

Obrázok 4 - Lom lúčov pri prechode zo vzduchu do vody

V dôsledku toho sú lúče dopadajúce na vodu pod rôznymi uhlami stlačené pod vodou do pomerne tesného kužeľa s uhlom otvorenia 48,5 ⁰ + 48,5 ⁰ = 97 ⁰ (obr. 4c).

Okrem toho lom vody závisí od jej teploty (tabuľka 2), ale tieto zmeny nie sú také výrazné, aby nemohli byť zaujímavé pre inžiniersku prax na zvažovanú tému.

Tabuľka 2 - Index lomuvoda pri rozdielna teplota t

	n			n			n

Obrázok 5 - Lom lúčov pri prechode z vody do vzduchu

Ak n2< n1(вторая среда оптически менее плотная), то α < β. Najväčšia hodnotaβ = 90 ⁰ zodpovedá uhlu dopadu α0 definovanému rovnosťou sinα0=n2/n1. Pri uhle dopadu α >α0 je len odrazený lúč, nie je lomený lúč ( fenomén úplného vnútorného odrazu).

Akýkoľvek podvodný lúč, ktorý sa stretáva s povrchom vody pod uhlom väčším ako je „obmedzujúci“ (t. j. väčší ako 48,5°), sa neláme, ale odráža: podlieha „ totálny vnútorný odraz". Odraz sa v tomto prípade nazýva totálnym, pretože sa tu odrážajú všetky dopadajúce lúče, pričom aj to najlepšie vyleštené strieborné zrkadlo odráža len časť naň dopadajúcich lúčov, pričom zvyšok pohltí. Voda za týchto podmienok je ideálnym zrkadlom. V tomto prípade hovoríme o viditeľnom svetle. Všeobecne povedané, index lomu vody, podobne ako iných látok, závisí od vlnovej dĺžky (tento jav sa nazýva disperzia). V dôsledku toho hraničný uhol, pri ktorom dochádza k úplnému vnútornému odrazu, nie je rovnaký pre rôzne vlnové dĺžky, ale pre viditeľné svetlo pri odraze na hranici vody a vzduchu sa tento uhol mení o menej ako 1°.

Keďže je však hustota vody 800-krát väčšia ako hustota vzduchu, absorpcia slnečného žiarenia vodou sa výrazne zmení.

Okrem toho, ak svetelné žiarenie prechádza cez priehľadné médium, potom spektrum takéhoto svetla má niektoré vlastnosti. Určité línie v ňom sú značne oslabené, t.j. vlny zodpovedajúcej vlnovej dĺžky sú silne absorbované uvažovaným médiom. Takéto spektrá sa nazývajú absorpčné spektrá. Forma absorpčného spektra závisí od uvažovanej látky.

Vzhľadom k tomu, soľný roztok solárne soľné jazierko môžu obsahovať rôzne koncentrácie chloridov sodných a horečnatých a ich pomery, potom nemá zmysel jednoznačne hovoriť o absorpčných spektrách. Hoci výskumov a údajov o tejto problematike je veľa.

Obrázok 7 - Absorpcia slnečného žiarenia vo vode

Obrázok 6 - Závislosť prietoku roztoku chloridu horečnatého od koncentrácie

Bibliografia

1 Osadchiy G.B. Solárna energia, jej deriváty a technológie na ich využitie (Úvod do OZE) / G.B. Osadchy. Omsk: IPK Maksheeva E.A., 2010. 572 s.

2 Twydell J. Obnoviteľné zdroje energie / J. Twydell, A . Weir. M.: Energoatomizdat, 1990. 392 s.

3 Duffy J. A. Tepelné procesy využívajúce slnečnú energiu / J. A. Duffy, W. A. Beckman. M.: Mir, 1977. 420 s.

4 Klimatické zdroje Bajkalu a jeho povodia /N. P. Ladeyshchikov, Novosibirsk, Nauka, 1976, 318s.

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

6 Kitaygorodsky A. I. Fyzika pre každého: Fotóny a jadrá / A. I. Kitaygorodsky. M.: Nauka, 1984. 208 s.