На тему: Прямая,рассеянная,суммарная солнечная радиация.

СРС

Подготовил: Саитгалиев А.Р.

Проверила: Полякова С.Е.

Алматы 2015 г.

Солнечной радиацией называется поток лучистой энергии солнца, идущий к поверхности земли. На земле эта энергия превращается главным образом в тепловую энергию. Солнечная радиация имеет огромное значение для самых разнообразных процессов и явлений, совершающихся на земле и в её атмосфере. Без солнечного тепла и света жизнь на земле была бы невозможной. Солнечная радиация является главной причиной самых разнообразных явлений погоды и изменений её. Оказывает влияние она и на сооружения, в том числе искусственные.

В настоящее время существует раздел науки метеорологии, называемый актинометрией. Актинометрия изучает перенос и превращение солнечного, атмосферного и земного излучений в атмосфере Земли.

Солнце является единственным источником лучистой энергии для земной поверхности и атмосферы. Другие источники лучистой энергии, например луна, планеты и звёзды, не имеют для земли какого-либо значения, так как от этих источников получается так мало энергии, что ею можно пренебречь. Также можно пренебречь и тепловым потоком, идущим к поверхности земли от нагретых недр земного шара.

Источником солнечной радиации являются ядерные реакции, происходящие в недрах солнца. Солнце излучает огромное количество энергии. Однако на земную поверхность падает только примерно одна двухмиллиардная доля энергии, излучаемой солнцем во все стороны.

Солнце как источник излучения обладает многообразием испускаемых волн. Значительное количество энергии, доходящей до земной поверхности, содержится в инфракрасной части спектра с длиной волн короче 3 – 4 мкм. Около половины всей энергии солнечной радиации принадлежит к области спектра с длинами волн от 0,40 мкм (крайние фиолетовые лучи) до 0,76 мкм (крайние красные лучи). Эта энергия приходит к поверхности земли в виде света. Некоторое количество солнечной энергии поступает в виде невидимых ультрафиолетовых лучей с длинами волн от 0,29 до 0,40 мкм. Лучи с длинами волн меньше 0,29 мкм до земной поверхности не доходят вследствие поглощения их озоном в высоких слоях атмосферы.

Солнечная радиация представляет собой коротковолновую радиацию, в отличие от длинноволновой радиации, излучаемой земной поверхностью и атмосферой, имеющими сравнительно низкие температуры. Максимальная энергия солнечной радиации до её поступления в атмосферу располагается в области спектра с длинами волн около 0,58 мкм, т. е. в жёлто-зелёной части спектра.

Прежде чем достигнуть поверхности земли, солнечная радиация проходит через промежуточный слой – земную атмосферу. Последняя для солнечной радиации представляет почти прозрачную среду. Атмосфера очень мало поглощает энергии солнечных лучей, и поэтому непосредственно от солнца воздух нагревается незначительно. Солнечная радиация главным образом поглощается поверхностью земли, которая преобразует её в тепловую энергию и нагревается. Часть этого тепла затем передаётся воздуху и идёт на его нагревание. Таким образом, поверхность земли является для атмосферы вторичным источником тепла.

Прямой солнечной радиацией называется лучистая энергия, поступающая непосредственно от солнца на земную поверхность в виде параллельных лучей (без рассеянной радиации).

Интенсивность прямой солнечной радиации зависит от высоты солнца над горизонтом, прозрачности воздуха, облачности, высоты места над уровнем моря.

Дневной ход прямой солнечной радиации выглядит следующим образом. Поступление этой радиации в безоблачную погоду начинается со времени восхода солнца. С возрастанием его высоты над горизонтом, интенсивность прямой солнечной радиации быстро увеличивается. Наибольшая интенсивность прямой солнечной радиации наблюдается в полдень. В тёплое время года в околополуденные часы очень часто наблюдается прекращение роста и даже небольшое понижение интенсивности радиации. Это явление вызывается значительным уменьшением прозрачности воздуха вследствие переноса вверх водяного пара и пыли при помощи восходящих токов, наиболее сильно развивающихся в околополуденные часы. После полудня, с уменьшением высоты солнца над горизонтом, интенсивность прямой солнечной радиации постепенно падает и прекращается с заходом солнца.

В годовом ходе наибольшие полуденные значения прямой солнечной радиации наблюдаются не летом, когда солнце достигает в полдень наибольших высот, а в весенние месяцы. Это смещение вызывается уменьшением прозрачности воздуха в летнее время, вследствие большой запылённости атмосферы и повышенного количества водяного пара в ней.

Полуденная интенсивность прямой солнечной радиации на 1 м² горизонтальной поверхности зависит от широты места. В высоких широтах она меньше, чем в низких, вследствие того, что полуденная высота солнца над горизонтом в высоких широтах меньше, чем в низких.

На интенсивность прямой солнечной радиации в сильной степени влияет облачность. Облака верхнего яруса – перистые и перисто-слоистые, как лёгкие и прозрачные, начинают пропускать радиацию при высотах солнца над горизонтом больше 15–20°. Более плотные облака среднего яруса – высокослоистые и высококучевые – начинают пропускать солнечную радиацию только при высотах солнца около 40° и выше. Наиболее плотные облака нижнего яруса – слоисто-кучевые и слоисто-дождевые – прямой солнечной радиации не пропускают, за исключением разорванно-слоистых, которые пропускают её при высоте солнца около 50° и выше.

Интенсивность прямой солнечной радиации зависит также от высоты места над уровнем моря. С возрастанием высоты уменьшается мощность атмосферы и увеличивается её прозрачность вследствие убыли водяного пара и пыли. Поэтому интенсивность прямой солнечной радиации с увеличением высоты растёт и стремится к своему предельному значению – 1,37 кВт/м², которое наблюдается у верхних пределов атмосферы.

Рассеянная радиация поступает на земную поверхность от небесного свода вследствие рассеивания солнечных лучей атмосферой и облаками. Рассеянный свет, поступающий от небесного свода, создаёт вместе с прямым солнечным светом дневное освещение. В пасмурную погоду, когда прямой солнечный свет не достигает поверхности земли, освещение создаётся рассеянным светом. В тени действует только рассеянный свет. Последний создаёт освещение и в сумерки.

Тепловое действие рассеянной радиации определяется интенсивностью её. Интенсивность рассеянной радиации измеряется количеством энергии излучения поступающей на единицу площади в единицу времени. Иногда для сравнения рассеянную радиацию определяют в процентах от прямой солнечной радиации.

Интенсивность рассеянной радиации зависит от ряда факторов: высоты солнца над горизонтом, облачности, прозрачности воздуха, высоты места над уровнем моря.

В ясную погоду, после восхода солнца интенсивность рассеянной радиации так же, как и интенсивность прямой радиации, увеличивается. Наибольшая интенсивность рассеянной радиации наблюдается в полдень. В тёплое время года эти полуденные значения рассеянной радиации составляют в умеренных широтах около 25 % от прямой солнечной радиации, падающей на 1 м² горизонтальной поверхности. Таким образом, тепловой эффект, производимый рассеянной радиацией, будет значительно меньше эффекта, создаваемого действием прямой солнечной радиации.

При облачной погоде рассеянная радиация значительно больше, чем при ясной погоде.

Интенсивность рассеянной радиации зависит также от прозрачности воздуха. Большая прозрачность уменьшает рассеянную радиацию, так как в атмосфере в этом случае содержится меньше рассеивающих частиц. Наоборот, при плохой прозрачностивоздуха, даже при безоблачном небе, рассеянная радиация значительно возрастает.

Рассеянный свет богат химически активными лучами – синими, фиолетовыми и ультрафиолетовыми.

Прямая и рассеянная радиации вместе составляют суммарную солнечную радиацию.

Суммарную солнечную радиацию определяют по тепловому действию на единицу поверхности за единицу времени. Выражают в калориях или джоулях.

Количество суммарной солнечной радиации, попадающей на поверхность зависит от высоты Солнца, продолжительности дня, свойств атмосферы (ее прозрачности, облачности).

Так как Земля имеет шарообразную форму, то наиболее высоко над горизонтом Солнце поднимается на экваторе. Здесь солнечные лучи падают перпендикулярно поверхности. При движении к полюсам солнечные лучи падают уже под все большим наклоном и поэтому приносят все меньше тепла. Кроме того, чем ближе к экватору, тем длиннее день, и, следовательно, поверхность получает больше тепла.

Однако на суммарную солнечную радиацию влияет не только географическая широта. На экваторе высокая облачность и влажность, это препятствует прохождению солнечных лучей. Поэтому здесь суммарная солнечная радиация меньше, чем в континентальном тропическом климате (например, территория Сахары).

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: