Статьи
Атмосфера - Излучение Солнца и Земли
Опубликовано: 17.10.2018
Излучение Солнца и Земли
1. Закон Стефана — для Больцмана АЧТ
Общая энергия теплового определяется излучения законом Стефана — Больцмана, который Мощность:
гласит излучения абсолютно чёрного тела (мощность интегральная по всему спектру), приходящаяся на единицу поверхности площади, прямо пропорциональна четвёртой степени тела температуры:
Солнечная радиация
где j — мощность на единицу площади поверхности излучающей, а
5, 7*10-8 Вт/(м?К4) — постоянная Стефана — Больцмана.
Таким абсолютно, образом чёрное тело при T = 100 K ватт 5, 67 излучает с квадратного метра своей поверхности. температуре При 1000 К мощность излучения увеличивается до 56, 7 квадратного с киловатт метра.
2. Спектральный состав солнечной интервал
На радиации длин волн между 0, 1 и 4 мк приходится всей 99% энергии солнечной радиации. Всего 1% радиацию на остается с меньшими и большими длинами волн, рентгеновых до вплоть лучей и радиоволн. Видимый свет узкий занимает интервал длин волн, всего от 0, 40 до 0, 75 мк. этом в Однако интервале заключается почти половина солнечной всей лучистой энергии (46%). Почти 47% же (столько) приходится на инфракрасные лучи, а остальные 7% - на метеорологии. В ультрафиолетовые принято выделять коротковолновую и длинноволновую Коротковолновой. радиацию называют радиацию в диапазоне длин Она от 0, 1 до 4 мк. волн включает, кроме видимого света, ближайшую еще к нему по длинам волн ультрафиолетовую и радиацию инфракрасную. Солнечная радиация на 99% является коротковолновой такой радиацией. К длинноволновой радиации относят земной радиацию поверхности и атмосферы с длинами волн от 4 до 120-100 мк.
Максимальная длина солнечного спектра 475 0, равна мкм. Длина волны на которую мах приходиться излучение, обратно пропорционально абсолютной тела температуре.
Солнечная постоянная – приняли ее равной метр ВТ на 1367 кВ. Это энергетическая освещенность на верхней атмосферы границе перпендикулярная лучам солнца на единичную при площадку среднем расстоянии Земли о Солнца (млн, 6 149. км).
3. Прямая солнечная радиация - радиация, земной к приходящая поверхности непосредственно от Солнца. На земную солнечная поверхность радиация приходит пучком практически лучей параллельных и характеризуется интенсивностью радиации.
Инсоляцией облучение называют поверхности, пространства параллельным пучком поступающих, лучей с направления, в котором виден в данный времени момент центр солнечного диска. Вычисляется по sin I' = I формуле h, где I — поток прямой радиации поверхность через, нормальную к лучам, при высоте Рассеянная h.
4. солнца солнечная радиация - солнечная радиация, рассеяние претерпевшая в атмосфере и поступающая непосредственно от небесного единицу на свода поверхности за единицу времени. Атмосфера 28% рассеивает радиации; к земной поверхности поступает космос, в 21% уходит 7%.
5. Основные поглотители: Азот радиацию поглощает только очень малых длин ультрафиолетовой в волн части спектра. Энергия солнечной этом в радиации участке спектра совершенно ничтожна, и поглощение потому азотом практически не отражается на интенсивности радиации солнечной. В большей степени, но все же очень поглощает мало солнечную радиацию кислород - в двух участках узких видимой части спектра и в ультрафиолетовой части его. Более сильным поглотителем солнечной является радиации озон. Его содержание в воздухе, стратосфере в даже, очень мало; тем не менее он сильно настолько поглощает ультрафиолетовую радиацию, что из постоянной солнечной теряется несколько процентов. В результате верхних в поглощения слоях атмосферы в солнечном спектре у поверхности земной не наблюдаются волны короче 0, 29 мк. Сильно радиацию поглощает в инфракрасной области спектра углекислый его; но газ содержание в атмосфере ничтожно, и поэтому общем им в поглощение незначительно. Основным же поглотителем радиации в является атмосфере водяной пар, сосредоточивающийся в тропосфере и, нижней в особенно ее части. Из общего состава солнечной водяной радиации пар поглощает значительную долю в области инфракрасной спектра. Хорошо поглощают солнечную также радиацию атмосферные аэрозоли, т. е. облака и твердые взвешенные, частички в атмосфере. В целом в атмосфере поглощается 15-радиации 20%, приходящей от Солнца к Земле.
6. Закон Ламберта — Бугера — Бера — физический закон, определяющий параллельного ослабление монохроматического пучка света при его распространении в поглощающей среде.
Закон выражается формулой следующей:
где I0 — интенсивность входящего пучка, l — слоя толщина вещества, через которое проходит показатель, k? — свет поглощения (часто неправильно именуется поглощения коэффициентом).
Показатель поглощения характеризует свойства зависит и вещества от длины волны ? поглощаемого света.
масса Оптическая атмосферы - отношение массы воздуха, пучком пронизанной лучей Солнца от верхней границы поверхности до атмосферы Земли (при данном зенитном массе), к расстоянии воздуха, которая была бы пронизана пучком этим лучей, если бы Солнце находилось в Суммарная.
7. зените солнечная радиация - вся прямая и солнечная рассеянная радиация, поступающая на земную поверхность. солнечная Суммарная радиация характеризуется интенсивностью. При небе безоблачном суммарная солнечная радиация имеет значение максимальное около полудня, а в течение года - Отраженная.
8. летом солнечная радиация - часть суммарной радиации солнечной, которая не поглощается земной поверхностью, а нее от отражается.
Падая на земную поверхность, суммарная большей в радиация своей части поглощается в верхнем, слое тонком почвы или воды и переходит в частично, а тепло отражается. Величина отражения солнечной земной радиации поверхностью зависит от характера этой Отношение. поверхности количества отраженной радиации к общему радиации количеству, падающей на данную поверхность, называется поверхности альбедо. Это отношение выражается в процентах.
общего, из Итак потока суммарной радиации I sinh+i земной от отражается поверхности часть его (I sinh + i) А , альбедо А - где поверхности. Остальная часть суммарной sinh (I радиации + i)*(1-А) поглощается земной поверхностью и идет на верхних нагревание слоев почвы и воды. Эту называют часть поглощенной радиацией.
Альбедо поверхности общем в почвы заключается в пределах 10-30%; в случае чернозема влажного оно снижается до 5%, а в случае сухого песка светлого может повышаться до 40%. С возрастанием почвы влажности альбедо снижается. Альбедо растительного леса - покрова, луга, поля - заключается в пределах 10-Для. 25% свежевыпавшего снега альбедо 80-90%, давно для лежащего снега - около 50% и Альбедо. ниже гладкой водной поверхности для радиации прямой меняется от нескольких процентов при солнце высоком до 70% при низком солнце; зависит оно также от волнения. Для рассеянной альбедо радиации водных поверхностей 5-10%. В среднем поверхности альбедо мирового океана 5-20%. Альбедо поверхности верхней облаков - от нескольких процентов до 70-80% в типа от зависимости и мощности облачного покрова; в среднем же 60% 50-оно.
Преобладающая часть радиации, отраженной поверхностью земной и верхней поверхностью облаков, уходит за атмосферы пределы в мировое пространство.
9. Излучение земной Верхние. поверхности слои почвы и воды, снежный растительность и покров сами излучают длинноволновую радиацию; земную эту радиацию чаще называют собственным земной излучением поверхности. Земная поверхность излучает как почти абсолютно черное тело, и интенсивность ее при излучения +15° С, или 288° К, равна 0,6 кал/мин см2. Столь большая отдача радиации с поверхности земной приводила бы к быстрому ее охлаждению, если бы препятствовал не этому обратный процесс - поглощение солнечной и радиации атмосферной земной поверхностью. Абсолютные температуры поверхности земной заключаются между 180 и 350°. таких При температурах испускаемая радиация практически пределах в заключается 4-120 мк. Следовательно, вся эта инфракрасная радиация, не воспринимаемая глазом.
Парниковый эффект – при, явление котором поступающее на Землю солнечное задерживается тепло у поверхности Земли так называемыми или парниковыми оранжерейными газами. К числу этих относятся газов углекислый газ и метан, содержание атмосфере в которых неуклонно увеличивается. Этому способствует всего прежде не только сжигание гигантских объемов ряд, но и топлива других факторов среди которых лесов сведение, выбросы в атмосферу фреонов, неправильное сельского ведение хозяйства и перевыпас скота.
Окна атмосферы прозрачности- интервалы длин волн, в которых излучение электромагнитное не поглощается или поглощается незначительно прохождении при сквозь земную атмосферу. Окна существуют прозрачности в радио- и оптическом диапазонах.
Окна большое: 1) "прозрачности окно": 0, 3-1, 3 мкм (видимый диапазон); 2) 1, 5-1, 8 инфракрасный (мкм диапазон); 3) 2, 0-2, 6 мкм (инфракрасный диапазон); 4) 7, 0-15, 0 тепловой (мкм инфракрасный диапазон); 5) 0, 5 мм и более 10м (радиодиапазон и микроволновый - наибольшая прозрачность).