تأثير الظروف الطبيعية والموارد الطبيعية على التنظيم الإقليمي للمجتمع. الأسئلة في نهاية الفقرة

مهمة الدقة

كيف يتم تحديد إجمالي كمية الطاقة المنبعثة من 1 م 2 من السطح في ثانية واحدة؟يتم تحديد إجمالي كمية الطاقة المنبعثة من 1 م 2 من السطح في ثانية واحدة ه (تي) = في 4

أين أ = 5.67·10 -8 و/(م2ك4)، ت- درجة الحرارة المطلقة لجسم أسود تماما على مقياس كلفن ويسمى هذا النمط قانون الإشعاع ستيفان بولتزمان.تم تأسيسها في القرن الماضي على أساس العديد من الملاحظات التجريبية وستيفان، والتي تم إثباتها نظريًا بواسطة L. بولتزمان، بناءً على القوانين الكلاسيكية للديناميكا الحرارية والديناميكا الكهربائية لإشعاع التوازن، وبعد ذلك، في بداية قرننا، تم العثور عليها أن هذا النمط يتبع قانون الكم لتوزيع الطاقة في طيف إشعاع التوازن المستمد من M. Planck.

طريقة حسابية لتحديد الطول الموجي m، الذي يمثل الطاقة الإشعاعية القصوى للجسم الأسود.وبحسب قانون الإزاحة في فيينا، فإن الطول الموجي m، الذي يمثل الطاقة الإشعاعية القصوى للجسم الأسود، يتناسب عكسيًا درجة الحرارة المطلقة ت:

تم وضع قانون توزيع القوة الطيفية للإشعاع بواسطة جسم أسود تمامًا بواسطة بلانك، ولهذا السبب يطلق عليه اسم قانون بلانك للإشعاع.ينص هذا القانون على أن قوة الإشعاع في فترة وحدة الطول الموجي يتم تحديدها بواسطة درجة الحرارة تجسم أسود تمامًا: علاوة على ذلك، واشتقاق هذه الصيغة، بالإضافة إلى افتراض التوازن الديناميكي الحراري للإشعاع، يعتمد على طبيعته الكمومية، أي أن الطاقة الإشعاعية تتلخص من طاقة الكمات الفردية مع الطاقة ه ح = الجهد العالي.لاحظ أنها تمثل إجمالي الطاقة المنبعثة من سطح وحدة جسم أسود في زاوية مجسمة قدرها 2π في ثانية واحدة، على مدى التردد بأكمله، وتتوافق مع قانون ستيفان-بولتزمان

طريقة حسابية لتحديد الكتلة البصرية التي تقطعها الأشعة الشمسية المباشرة عبر الغلاف الجوي تعتمد المسافة التي تقطعها الأشعة الشمسية المباشرة عبر الغلاف الجوي على زاوية السقوط (زاوية السمت) وارتفاع الراصد عن سطح البحر، ونفترض وجود سماء صافية خالية من الغيوم والغبار وتلوث الهواء. وبما أن الحد الأعلى للغلاف الجوي لم يتم تحديده بدقة، فإن العامل الأكثر أهمية من المسافة المقطوعة هو تفاعل الإشعاع مع الغازات والأبخرة الجوية. ويتفاعل التدفق المباشر الذي يمر عادة عبر الغلاف الجوي عند الضغط العادي مع كتلة معينة من الهواء. زيادة طول المسار مع حدوث شعاع مائل.

يتفاعل التدفق المباشر الذي يمر عادة عبر الغلاف الجوي عند الضغط الطبيعي مع كتلة معينة من الهواء. زيادة طول المسار مع حدوث شعاع مائل.

الكتلة البصرية م = ثانيةθض:1-زيادة طول المدى بعامل ت; 2- السقوط الطبيعي بزاوية θ z، مقارنة بالمسار عند السقوط العادي، يسمى الكتلة الضوئيةويشار إليه بالرمز ت.من الشكل دون مراعاة الانحناء سطح الأرضنحن نحصل م = ثانيةθ ض .

طريقة حساب تحديد شدة الإشعاع الشمسي الكوني (الثابت الشمسي) S س، وردت من SunIfنصف قطر الأرض ص،وشدة الإشعاع الشمسي الكوني (الثابت الشمسي) S س، فإن الطاقة الواردة من الشمس هي π ص 2 (1 - ρ 0)هكذا.هذه الطاقة تساوي الطاقة التي تشعها الأرض بالانبعاثية إلى الفضاء الخارجي ε = 1ومتوسط ​​درجة الحرارة تي ه، لذلك .

التوزيع الطيفي للإشعاع طويل الموجة من سطح الأرض المرصود من الفضاء يتوافق تقريبًا مع التوزيع الطيفي لجسم أسود بالكامل عند درجة حرارة 250 كلفن. ينتشر الإشعاع الجوي إلى سطح الأرض وإلى الاتجاه المعاكس. إن درجة الحرارة الفعالة للجسم الأسود للأرض كباعث تعادل درجة الحرارة التي تشع عندها الطبقات الخارجية للغلاف الجوي، وليس سطح الأرض.

طريقة حسابية لتحديد تدفق وكثافة الطاقة الإشعاعية من الشمس.في علم الأرصاد الجوية، تنقسم تدفقات الطاقة الإشعاعية إلى إشعاع قصير الموجة بأطوال موجية من 0.2 إلى 5.0 ميكرون وإشعاع طويل الموجة بأطوال موجية من 5.0 إلى 100 ميكرون. تنقسم تدفقات الإشعاع الشمسي قصير الموجة إلى:- مستقيم؛

- متناثرة (منتشرة)؛ - المجموع. الطاقة الشمسية ث-هي الطاقة المنقولة بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية وحدة الطاقة الإشعاعية دبليوفي النظام الدولي للوحدات SI هو 1 جول. تدفق مشع F e - والتي يتم تحديدها بواسطة الصيغة: و ه = واط / ر،

أين دبليو- الطاقة الإشعاعية مع مرور الوقت ر.

الاعتقاد ث = 1ي، ر = 1س، نحصل على: 1 SI (F e) = 1 J/1 ثانية = 1 وات. كثافة التدفق الإشعاعيالإشعاع ( تدفق الإشعاع I)والتي يتم تحديدها بواسطة الصيغة: أين F e هو تدفق الإشعاع الحادث بشكل موحد على السطح S.

الاعتقاد F ه = 1 واط، ق = 1 م 2، نجد: 1 SI (E e) = 1 وات/ 1 م 2 = 1 وات/ م 2.

صيغة الحسابالإشعاع الشمسي المباشر والكلي

مستقيم الإشعاع الشمسي-Iصيمثل تدفق الإشعاع القادم من القرص الشمسيويتم قياسها في مستوى عمودي على أشعة الشمس. يتم حساب الإشعاع المباشر الذي يصل إلى سطح أفقي (S ") بالصيغة:

S " = أنا ص الخطيئة ح،أين ح- ارتفاع الشمس عن الأفق . لقياس الإشعاع الشمسي المباشر، يتم استخدام مقياس الأكتينوميتر Savinov-Yaniszewski. الإشعاع الشمسي المتفرق (D)- يسمى الإشعاع الذي يصل إلى سطح أفقي من جميع نقاط القبة السماوية، باستثناء القرص الشمسي والمنطقة المحيطة بالشمس التي يبلغ نصف قطرها 5 0، نتيجة تشتت الإشعاع الشمسي بواسطة جزيئات الغازات الجوية وقطرات الماء أو بلورات الجليد من السحب و جزيئات صلبةمعلقة في الغلاف الجوي. إجمالي الإشعاع الشمسي Q- يشمل الحادث الإشعاعي على المستوى الأفقي نوعين: مباشر ومنتشر. س = س" + د(4.7) إجمالي الإشعاع الذي يصل إلى سطح الأرض يتم امتصاصه في الغالب في الطبقة العليا الرقيقة من التربة أو الماء ويتحول إلى حرارة، وينعكس جزئياً.

تحديد النقاط الرئيسية في الكرة السماوية المجال السماوي هي مجال وهمي نصف قطر تعسفي. يتم دمج مركزها، اعتمادا على المشكلة التي يتم حلها، مع نقطة أو أخرى في الفضاء. يتقاطع خط راسيا مع سطح الكرة السماوية عند نقطتين: في الأعلى Z - السمت - وفي الأسفل Z" - النظير. النقاط الرئيسية والدوائر على الكرة السماوية

تحديد الإحداثيات السماوية للشمس بشكل أساسيالدوائر التي يتم تحديد مكان الشمس (النور) بالنسبة لها هي الأفق الحقيقي والأفق السماوي إحداثيات الزوالنكون ارتفاع الشمس (ح) وسمتها (أ) .ويتحدد الموقع الظاهري للشمس في أي نقطة على الأرض من خلال هاتين الزاويتين نظام الإحداثيات الأفقية ارتفاع ح الشمس فوق الأفق – الزاوية المحصورة بين اتجاه الشمس من نقطة المراقبة والمستوى الأفقي الذي يمر بهذه النقطة. السمت أ للشمس - الزاوية بين مستوى الزوال والمستوى الرأسي المرسوم عبر نقطة المراقبة والشمس. زاوية زينيث Z - الزاوية بين الاتجاه إلى السمت (Z) والاتجاه إلى الشمس. وهذه الزاوية مكملة لارتفاع الانقلاب ح + ض = 90.عندما تواجه الأرض الشمس جنوبًا، يكون السمت صفرًا والارتفاع هو الحد الأقصى. وهذا يؤدي إلى المفهوم وقت الظهيرة،والذي يتم اعتباره بداية وقت العد في اليوم (أو النصف الثاني من اليوم).

طريقة الحساب لتحديد الزاوي الوقت الشمسي(زاوية ساعة الشمس) التوقيت الشمسي الزاوي (زاوية الشمس بالساعة) τ - يمثل الإزاحة الزاوية للشمس منذ الظهر (ساعة واحدة تقابل π/12 مسرور، أو 15 درجة الإزاحة الزاوي). يعتبر الإزاحة إلى الشرق من الجنوب (أي القيمة الصباحية) إيجابية، وتختلف زاوية ساعة الشمس τ بين مستويات خط الطول المحلي وخط الطول الشمسي. تدخل الشمس مرة واحدة كل 24 ساعة إلى المستوى الطولي، وبسبب الدوران اليومي للأرض، فإن زاوية الساعة τ تتغير خلال النهار من 0 إلى 360 درجة أو 2π راد (راديان)، خلال 24 ساعة، وبالتالي فإن الأرض، التي تتحرك على طول مدارها، تدور حول محورها بسرعة زاوية إذا أخذنا التوقيت الشمسي من الظهر الحقيقي، الموافق للحظة مرور الشمس عبر مستوى خط الطول المحلي، فيمكننا أن نكتب: يشيدأو مسرور

طريقة حسابية لتحديد انحراف الشمس أسرة صرفية شمس - الزاوية بين الاتجاه نحو الشمس والمستوى الاستوائي تسمى الانحراف δ وهو مقياس للتغيرات الموسمية. يتم التعبير عن الانحراف عادة بالراديان (أو الدرجات) شمال أو جنوب خط الاستواء. وتقاس من 0° إلى 90° (شمال خط الاستواء موجب، وسالب جنوباً).تدور الأرض حول الشمس سنوياً. يبقى اتجاه محور الأرض ثابتا في الفضاء بزاوية δ 0 = 23.5°إلى الوضع الطبيعي لمستوى الدوران. في نصف الكرة الشمالي، تختلف δ بسلاسة من δ 0 = + 23.5° خلال الانقلاب الصيفي إلى δ 0 = -23.5° خلال الانقلاب الشتوي. يشيد

أين ص- يوم من السنة ( ن= 1 يقابل 1 يناير).عند نقاط الاعتدال δ = 0 ، وتقع نقطتي شروق الشمس وغروبها بدقة على خط الأفق الشرقي للغرب، وبالتالي فإن مسار الشمس على طول الكرة السماوية ليس منحنى مغلقًا، ولكنه نوع من اللولب الكروي المعبأ على السطح الجانبي للكرة داخل الفرقة - .

خلال نصف العام الصيفي من 21 مارس إلى 23 سبتمبر، تكون الشمس فوق مستوى خط الاستواء في نصف الكرة السماوية الشمالي. خلال نصف العام الشتوي من 23 سبتمبر إلى 21 مارس، تكون الشمس تحت مستوى خط الاستواء في نصف الكرة السماوية الجنوبي.

يعد الإشعاع الشمسي العامل الرئيسي في تكوين المناخ وهو عمليا المصدر الوحيد للطاقة لجميع العمليات الفيزيائية التي تحدث على سطح الأرض وفي غلافها الجوي. إنه يحدد نشاط حياة الكائنات الحية، مما يخلق نظام درجة حرارة واحد أو آخر؛ يؤدي إلى تكون السحب وهطول الأمطار؛ هو السبب الأساسي للحركة العامة للغلاف الجوي، مما له تأثير كبير على حياة الإنسان بجميع مظاهره. في البناء والهندسة المعمارية، يعد الإشعاع الشمسي هو العامل البيئي الأكثر أهمية - حيث يعتمد عليه اتجاه المباني وحلولها الهيكلية والتخطيطية واللونية والبلاستيكية والعديد من الميزات الأخرى.

وفقًا لـ GOST R 55912-2013، تم اعتماد "علم مناخ البناء". التعاريف التاليةوالمفاهيم المتعلقة بالإشعاع الشمسي:

• الإشعاع المباشر -جزء من إجمالي الإشعاع الشمسي الواصل إلى السطح على شكل شعاع من الأشعة المتوازية القادمة مباشرة من القرص المرئي للشمس؛
• الإشعاع الشمسي المنتشر- جزء من إجمالي الإشعاع الشمسي الواصل إلى السطح من السماء بأكملها بعد تشتته في الغلاف الجوي؛
• الإشعاع المنعكس- جزء من إجمالي الإشعاع الشمسي المنعكس من السطح الأساسي (بما في ذلك الواجهات وأسطح المباني)؛
• شدة الإشعاع الشمسي- كمية الإشعاع الشمسي الذي يمر في وحدة الزمن عبر منطقة واحدة متعامدة مع الأشعة.

يتم قياس جميع قيم الإشعاع الشمسي في GOSTs المحلية الحديثة وSP (SNiPs) وغيرها من الوثائق التنظيمية المتعلقة بالبناء والهندسة المعمارية بالكيلووات في الساعة لكل 1 م 2 (كيلووات ساعة / م 2). عادةً ما يتم اعتبار وحدة الوقت شهرًا. للحصول على القيمة اللحظية (الثانية) لقدرة تدفق الإشعاع الشمسي (كيلوواط/م2)، يجب تقسيم القيمة المعطاة للشهر على عدد أيام الشهر وعدد الساعات في اليوم والثواني بالساعات. .

في العديد من الإصدارات المبكرة لقوانين البناء وفي العديد من الكتب المرجعية الحديثة في علم المناخ، تم تحديد قيم الإشعاع الشمسي بالميجاجول أو كيلو سعر حراري لكل م 2 (MJ / m 2، Kcal / m 2). وترد معاملات تحويل هذه الكميات من واحدة إلى أخرى في الملحق 1.

كيان مادي. يأتي الإشعاع الشمسي إلى الأرض من الشمس. الشمس هي أقرب نجم إلينا، حيث تبعد عن الأرض في المتوسط ​​149,450,000 كيلومتر. في بداية شهر يوليو، عندما تكون الأرض في أبعد نقطة عن الشمس ("الأوج")، تزيد هذه المسافة إلى 152 مليون كيلومتر، وفي بداية يناير تنخفض إلى 147 مليون كيلومتر ("الحضيض الشمسي").

داخل النواة الشمسية، تتجاوز درجة الحرارة 5 ملايين كلفن، والضغط أعلى بعدة مليارات المرات من الأرض، ونتيجة لذلك يتحول الهيدروجين إلى الهيليوم. خلال هذا التفاعل النووي الحراري، يتم إنشاء طاقة مشعة، والتي تنتشر من الشمس في جميع الاتجاهات في النموذج موجات كهرومغناطيسية. في الوقت نفسه، يأتي طيف كامل من الأطوال الموجية إلى الأرض، والتي تنقسم عادة في الأرصاد الجوية إلى أقسام قصيرة الموجة وطويلة الموجة. الموجة القصيرةتسمى الإشعاعات في نطاق الطول الموجي من 0.1 إلى 4 ميكرومتر (1 ميكرومتر = 10~6 م). يصنف الإشعاع ذو الأطوال الطويلة (من 4 إلى 120 ميكرون) على أنه موجة طويلة.الإشعاع الشمسي هو في الغالب ذو طول موجي قصير - يمثل نطاق الطول الموجي المشار إليه 99٪ من إجمالي طاقة الإشعاع الشمسي، في حين ينبعث سطح الأرض والغلاف الجوي إشعاع طويل الموجة ولا يمكن أن يعكس إلا إشعاع الموجة القصيرة.

الشمس هي مصدر ليس للطاقة فحسب، بل للضوء أيضًا. يحتل الضوء المرئي نطاقًا ضيقًا من الأطوال الموجية، فقط من 0.40 إلى 0.76 ميكرون، ولكن هذا النطاق يحتوي على 47% من إجمالي الطاقة الإشعاعية الشمسية. يُنظر إلى الضوء الذي يبلغ طوله الموجي حوالي 0.40 ميكرون على أنه بنفسجي، ويبلغ طوله الموجي حوالي 0.76 ميكرون - على أنه أحمر. العين البشرية لا ترى جميع الأطوال الموجية الأخرى، أي. إنهم غير مرئيين بالنسبة لنا 1 . تمثل الأشعة تحت الحمراء (من 0.76 إلى 4 ميكرون) 44%، والأشعة فوق البنفسجية (من 0.01 إلى 0.39 ميكرون) تمثل 9% من إجمالي الطاقة. الطاقة القصوى في طيف الإشعاع الشمسي عند الحد الأعلىيقع الغلاف الجوي في المنطقة الزرقاء المزرقة من الطيف، وعلى سطح الأرض - في المنطقة الصفراء الخضراء.

مقياس كمي للإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح معين هو إضاءة الطاقة,أو تدفق الإشعاع الشمسي - كمية الطاقة الإشعاعية المتساقطة لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمنية. الحد الأقصى للمبلغيدخل الإشعاع الشمسي إلى الحدود العليا للغلاف الجوي ويتميز بقيمة الثابت الشمسي. ثابت الطاقة الشمسية -هذا هو تدفق الإشعاع الشمسي عند الحدود العليا الغلاف الجوي للأرضمن خلال منطقة متعامدة مع أشعة الشمس، على متوسط ​​مسافة الأرض من الشمس. ووفقاً لأحدث البيانات المعتمدة من قبل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) في عام 2007، تبلغ هذه القيمة 1.366 كيلو واط/م2 (1366 واط/م2).

تصل كمية أقل بكثير من الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض أثناء تحركنا أشعة الشمسمن خلال الغلاف الجوي، يخضع الإشعاع لعدد من التغييرات الهامة. وجزء منه يمتص بواسطة الغازات والهباء الجوي ويتحول إلى حرارة، أي. يذهب إلى تسخين الغلاف الجوي، فيتبدد جزء منه ويتحول إلى شكل خاص من الإشعاعات المتفرقة.

عملية عمليات الاستحواذالإشعاع في الغلاف الجوي انتقائي - حيث تمتصه غازات مختلفة في أجزاء مختلفة من الطيف وبدرجات متفاوتة. والغازات الرئيسية التي تمتص الإشعاع الشمسي هي بخار الماء (H20) والأوزون (03) وثاني أكسيد الكربون (C02). على سبيل المثال، كما ذكر أعلاه، الأوزون الستراتوسفيرييمتص بشكل كامل الإشعاعات الضارة بالكائنات الحية ذات الأطوال الموجية الأقصر من 0.29 ميكرون، ولهذا السبب طبقة الأوزونيعتبر درعاً طبيعياً لوجود الحياة على الأرض. في المتوسط، يمتص الأوزون حوالي 3% من الإشعاع الشمسي. في المناطق الحمراء والأشعة تحت الحمراء من الطيف، يمتص بخار الماء الإشعاع الشمسي بشكل ملحوظ. ومع ذلك، توجد في نفس المنطقة من الطيف نطاقات امتصاص لثاني أكسيد الكربون

تتم مناقشة الضوء واللون بمزيد من التفصيل في أقسام أخرى من تخصص "الفيزياء المعمارية".

وبشكل عام فإن امتصاصه للإشعاع المباشر منخفض. يتم امتصاص الإشعاع الشمسي سواء الطبيعي أو أصل بشريوخاصة بقوة - مع جزيئات السخام. في المجمل، يتم امتصاص حوالي 15% من الإشعاع الشمسي عن طريق بخار الماء والهباء الجوي، وحوالي 5% عن طريق السحب.

التشتتالإشعاع هو عملية فيزيائية للتفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي والمادة، تقوم خلالها الجزيئات والذرات بامتصاص جزء من الإشعاع ثم إعادة إشعاعه في جميع الاتجاهات. هذا جدا عملية مهمة، والذي يعتمد على نسبة حجم الجسيمات المتناثرة والطول الموجي للإشعاع الساقط. في الهواء النظيف تمامًا، حيث يتم التشتت بواسطة جزيئات الغاز فقط، فإنه يطيع قانون رايلي، أي. يتناسب عكسيا مع القوة الرابعة للطول الموجي للأشعة المتناثرة. وبالتالي فإن اللون الأزرق للسماء هو لون الهواء نفسه، وذلك بسبب تشتت الأشعة الشمسية فيه، حيث أن الأشعة البنفسجية والزرقاء تتوزع بالهواء بشكل أفضل بكثير من الأشعة البرتقالية والحمراء.

إذا كانت هناك جزيئات في الهواء يمكن مقارنتها بأحجام الطول الموجي للإشعاع - الهباء الجوي، وقطرات الماء، وبلورات الجليد - فإن التشتت لن يطيع قانون رايلي، ولن يكون الإشعاع المتناثر غنيًا جدًا بأشعة الموجة القصيرة. على الجسيمات التي يبلغ قطرها أكبر من 1-2 ميكرون، لن يحدث تشتت، ولكن انعكاس منتشر، والذي يحدد اللون الأبيض للسماء.

يلعب التشتت دورًا كبيرًا في تكوين الضوء الطبيعي: في غياب الشمس أثناء النهار، فإنه يخلق ضوءًا منتشرًا (منتشرًا). إذا لم يكن هناك تشتت، فلن يكون هناك ضوء إلا حيث تسقط أشعة الشمس المباشرة. ويرتبط أيضًا بهذه الظاهرة الشفق والفجر، ولون السحب عند شروق الشمس وغروبها.

إذن، يصل الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض على شكل تيارين: إشعاع مباشر ومنتشر.

الإشعاع المباشر(5) يأتي إلى سطح الأرض مباشرة من قرص الشمس. وفي هذه الحالة، سيتم استقبال أقصى قدر ممكن من الإشعاع لمنطقة واحدة تقع بشكل متعامد مع أشعة الشمس (5). لكل وحدة أفقيسيتلقى السطح كمية أقل من الطاقة المشعة Y، والتي تسمى أيضًا تشمس:

У = ?-8šА 0 , (1.1)

أين و 0 -ارتفاع الشمس فوق الأفق، وهو ما يحدد زاوية سقوط أشعة الشمس على سطح أفقي.

الإشعاع المتناثر(/)) يدخل إلى سطح الأرض من جميع نقاط القبة السماوية، باستثناء قرص الشمس.

يسمى كل الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض إجمالي الإشعاع الشمسي (0:

• (1.2)
• 0 = + /) = و 0+ /).

وصول هذه الأنواع من الإشعاع يعتمد بشكل كبير ليس فقط على الأسباب الفلكية، ولكن أيضًا على الغيوم. لذلك، في الأرصاد الجوية، من المعتاد التمييز الكميات المحتملة من الإشعاعلوحظ في ظل ظروف صافية، و الكميات الفعلية من الإشعاع، والتي تحدث في ظل ظروف السحابة الحقيقية.

ولا يمتص كل الإشعاع الشمسي الذي يسقط على سطح الأرض ويتحول إلى حرارة. ينعكس جزء منه، وبالتالي يفقده السطح الأساسي. هذا الجزء يسمى الإشعاع المنعكس(/؟ ك)، وتعتمد قيمته على البياضسطح الأرض (ل):

ك = - 100%.

يتم قياس قيمة البياض بكسور الوحدة أو كنسبة مئوية. في البناء والهندسة المعمارية، يتم استخدام كسور الوحدة في كثير من الأحيان. كما أنها تقيس انعكاسية مواد البناء والتشطيب، وخفة لون الواجهات، وما إلى ذلك. في علم المناخ، يتم قياس البياض كنسبة مئوية.

البياض له تأثير كبير على عمليات تكوين مناخ الأرض، لأنه مؤشر متكامل لانعكاس السطح الأساسي. يعتمد ذلك على حالة هذا السطح (الخشونة واللون ومحتوى الرطوبة) ويختلف ضمن حدود واسعة جدًا. أعلى قيم البياض (تصل إلى 75٪) هي سمة من سمات الثلوج المتساقطة حديثًا، وأدنىها هي سمة سطح الماء مع حدوث حاد لأشعة الشمس (“3٪). يتراوح بياض سطح التربة والغطاء النباتي في المتوسط ​​من 10 إلى 30%.

إذا نظرنا إلى الأرض بأكملها ككل، فإن بياضها هو 30٪. تسمى هذه الكمية بياض كوكب الأرضوهي نسبة الإشعاع الشمسي المنعكس والمتناثر الذي يدخل الفضاء إلى إجمالي كمية الإشعاع الذي يدخل الغلاف الجوي.

في المناطق الحضرية، عادة ما يكون البياض أقل مما هو عليه في المناظر الطبيعية غير المضطربة. تبلغ قيمة البياض المميزة لأراضي المدن الكبيرة ذات المناخ المعتدل 15-18٪. في المدن الجنوبية، عادة ما يكون البياض أعلى بسبب استخدام الألوان الفاتحة في تلوين الواجهات والأسطح، وفي المدن الشمالية ذات المباني الكثيفة وحلول الألوان الداكنة للمباني، يكون البياض أقل. وهذا يسمح في بلدان الجنوب الحار بتقليل كمية الإشعاع الشمسي الممتص، وبالتالي تقليل الخلفية الحرارية للمبنى، وفي المناطق الباردة الشمالية، على العكس من ذلك، زيادة حصة الإشعاع الشمسي الممتص، مما يزيد من الخلفية الحرارية الإجمالية.

الإشعاع الممتص(*U P0GL) يُطلق عليه أيضًا توازن إشعاع الموجات القصيرة (رأس المال الاستثماري)وهو الفرق بين الإشعاع الكلي والإشعاع المنعكس (تدفقان قصيران الموجة):

^ استيعاب = 5 ك = 0~ أنا ك- (1.4)

يقوم بتسخين الطبقات العليا من سطح الأرض وكل ما يقع عليها (الغطاء النباتي، الطرق، المباني، الهياكل، إلخ)، ونتيجة لذلك تنبعث منها إشعاعات طويلة الموجة، غير مرئية للعين البشرية. في كثير من الأحيان يسمى هذا الإشعاع الإشعاع الخاص لسطح الأرض(؟ ٣). وتتناسب قيمته، وفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان، مع القوة الرابعة لدرجة الحرارة المطلقة.

كما يصدر الغلاف الجوي إشعاعات طويلة الموجة يصل معظمها إلى سطح الأرض وتمتصها بالكامل تقريبًا. ويسمى هذا الإشعاع مكافحة الإشعاع من الغلاف الجوي (E أ).وتزداد مقاومة الغلاف الجوي للإشعاع مع زيادة الغيوم ورطوبة الهواء، وهي مصدر مهم جداً للحرارة لسطح الأرض. ومع ذلك، فإن إشعاع الغلاف الجوي طويل الموجة يكون دائمًا أقل بقليل من إشعاع الأرض، مما يفقد سطح الأرض الحرارة بسببه، ويسمى الفرق بين هذه القيم الإشعاع الفعال للأرض (Eإف).

في المتوسط، في خطوط العرض المعتدلة، يفقد سطح الأرض من خلال الإشعاع الفعال ما يقرب من نصف كمية الحرارة التي يتلقاها من الإشعاع الشمسي الممتص. ومن خلال امتصاص إشعاعات الأرض وإرسال إشعاعات مضادة إلى سطح الأرض، يقلل الغلاف الجوي من تبريد هذا السطح ليلاً. خلال النهار، لا يفعل الكثير لمنع ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض. يسمى هذا التأثير للغلاف الجوي للأرض على النظام الحراري لسطح الأرض الاحتباس الحراري.وبالتالي فإن ظاهرة الاحتباس الحراري هي احتباس الحرارة بالقرب من سطح الأرض. وتلعب الغازات ذات الأصل التكنولوجي دورًا رئيسيًا في هذه العملية، وخاصة ثاني أكسيد الكربون، الذي يكون تركيزه مرتفعًا بشكل خاص في المدن. لكن الدور الرئيسي لا يزال ينتمي إلى الغازات ذات الأصل الطبيعي.

المادة الرئيسية في الغلاف الجوي التي تمتص الإشعاع طويل الموجة من الأرض وترسل إشعاعات مضادة هي بخار الماءيمتص تقريبا جميع الإشعاعات طويلة الموجة باستثناء نطاق الطول الموجي من 8.5 إلى 12 ميكرون وهو ما يسمى "نافذة الشفافية"بخار الماء. فقط في هذه الفترة يمر الإشعاع الأرضي إلى الفضاء الخارجي عبر الغلاف الجوي. بالإضافة إلى بخار الماء، يمتص ثاني أكسيد الكربون بقوة الإشعاع طويل الموجة، وهو على وجه التحديد في نافذة شفافية بخار الماء، حيث يمتص الأوزون، وكذلك الميثان وأكسيد النيتروجين ومركبات الكلوروفلوروكربون (الفريون) وبعض شوائب الغاز الأخرى، الكثير أضعف.

يعد الاحتفاظ بالحرارة بالقرب من سطح الأرض عملية مهمة جدًا للحفاظ على الحياة. وبدونها، سيكون متوسط ​​درجة حرارة الأرض أقل بمقدار 33 درجة مئوية من درجة الحرارة الحالية، ولا يمكن للكائنات الحية أن تعيش على الأرض. لذلك، فإن النقطة ليست في ظاهرة الاحتباس الحراري على هذا النحو (بعد كل شيء، نشأت منذ لحظة تشكيل الغلاف الجوي)، ولكن في حقيقة أنه تحت تأثير النشاط البشري، يكسبهذا التأثير. والسبب هو الزيادة السريعة في تركيز الغازات الدفيئة ذات الأصل التكنولوجي، وخاصة ثاني أكسيد الكربون، المنبعثة أثناء احتراق الوقود العضوي. وهذا يمكن أن يؤدي إلى حقيقة أنه مع نفس الإشعاع الوارد، ستزداد نسبة الحرارة المتبقية على الكوكب، وبالتالي سترتفع درجة حرارة سطح الأرض والغلاف الجوي. على مدى المائة عام الماضية، ارتفعت درجة حرارة الهواء على كوكبنا بمعدل 0.6 درجة مئوية.

من المعتقد أنه عندما يتضاعف تركيز ثاني أكسيد الكربون مقارنة بقيمته قبل الثورة الصناعية، فإن الانحباس الحراري العالمي سيكون حوالي 3 درجات مئوية (وفقا لتقديرات مختلفة - من 1.5 إلى 5.5 درجة مئوية). حيث أكبر التغييراتيجب أن يحدث في طبقة التروبوسفير عند خطوط العرض العليا في فترة الخريف والشتاء. ونتيجة لذلك، سيبدأ الجليد في القطب الشمالي والقارة القطبية الجنوبية في الذوبان وسيبدأ مستوى المحيط العالمي في الارتفاع. ويمكن أن تتراوح هذه الزيادة من 25 إلى 165 سم، مما يعني أن العديد من المدن تقع فيها المناطق الساحليةسوف تغمر البحار والمحيطات.

وبالتالي، فهذه قضية مهمة للغاية تؤثر على حياة الملايين من الناس. ومع أخذ ذلك في الاعتبار، عُقد في تورونتو في عام 1988 المؤتمر الدولي الأول بشأن مشكلة تغير المناخ الناتج عن الأنشطة البشرية. توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن عواقب زيادة ظاهرة الاحتباس الحراري بسبب زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تأتي في المرتبة الثانية بعد عواقب الحرب النووية العالمية. وفي الوقت نفسه، تم تشكيل الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) في الأمم المتحدة. IPCC - الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ)، الذي يدرس تأثير ارتفاع درجات الحرارة السطحية على المناخ، والنظام البيئي للمحيط العالمي، والمحيط الحيوي ككل، بما في ذلك حياة وصحة سكان الكوكب.

في عام 1992، تم اعتماد الاتفاقية الإطارية بشأن تغير المناخ (FCCC) في نيويورك، وكان الهدف الرئيسي منها هو ضمان تثبيت تركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي عند مستويات من شأنها منع حدوث تغير المناخ. عواقب خطيرةالتدخل البشري في نظام المناخ. ل التنفيذ العملياتفاقية ديسمبر 1997 في كيوتو (اليابان). المؤتمر الدوليتم اعتماد بروتوكول كيوتو. ويحدد حصصا محددة لانبعاثات غازات الدفيئة من قبل البلدان المشاركة، بما في ذلك روسيا، التي صدقت على هذا البروتوكول في عام 2005.

وفي وقت كتابة هذا الكتاب، كان أحد أحدث المؤتمراتالمخصص لتغير المناخ هو مؤتمر المناخ في باريس الذي انعقد في الفترة من 30 نوفمبر إلى 12 ديسمبر 2015. والغرض من هذا المؤتمر هو التوقيع على اتفاقية دولية للحد من الزيادة في متوسط ​​درجة حرارة كوكب الأرض بما لا يزيد عن 2 درجة مئوية. درجة مئوية بحلول عام 2100.

لذلك، نتيجة لتفاعل التدفقات المختلفة للإشعاع قصير الموجة وطويل الموجة، يتلقى سطح الأرض الحرارة ويفقدها باستمرار. القيمة الناتجة لتدفق الإشعاع الداخل والخارج هي توازن الإشعاع (في) والتي تحدد الحالة الحرارية لسطح الأرض والطبقة الأرضية من الهواء، أي تسخينها أو تبريدها:

في = س- «ك - ?eff = 60 - أ)-؟ إف =

= (5"خطيئة/^ > + د)(ل-أ)-E^f = ب ك + ب أ. (

تعد البيانات المتعلقة بتوازن الإشعاع ضرورية لتقييم درجة تسخين وتبريد الأسطح المختلفة سواء في الظروف الطبيعية أو في البيئة المعمارية، وحساب النظام الحراري للمباني والهياكل، وتحديد التبخر، واحتياطيات الحرارة في التربة، وترشيد ري الأراضي الزراعية. المجالات والأغراض الاقتصادية الوطنية الأخرى.

طرق القياس. البحث هو المفتاح توازن الإشعاعالأرض لفهم أنماط المناخ وتشكيل الظروف المناخية الدقيقة تحدد الدور الأساسي لبيانات الرصد على مكوناتها - الملاحظات الأكتينوميترية.

يتم استخدامه في محطات الأرصاد الجوية في روسيا الطريقة الحراريةقياسات التدفقات الإشعاعية. يتم امتصاص الإشعاع المقاس بواسطة سطح الاستقبال الأسود للأجهزة، ويتحول إلى حرارة ويسخن الوصلات النشطة للعمود الحراري، في حين لا يتم تسخين الوصلات المنفعلة بالإشعاع وتكون درجة حرارتها أقل. نظرًا للاختلاف في درجات حرارة الوصلات النشطة والسلبية، تظهر قوة دافعة حرارية عند طرف العمود الحراري، بما يتناسب مع شدة الإشعاع المقاس. وهكذا، فإن معظم الأدوات الأكتينوميترية هي نسبي- لا يقيسون تدفقات الإشعاع نفسها، بل يقيسون الكميات المتناسبة معها - التيار أو الجهد. ولهذا الغرض، يتم توصيل الأجهزة، على سبيل المثال، بمقاييس رقمية متعددة، وسابقًا بمقاييس الجلفانومتر المؤشرة. وفي الوقت نفسه، يحتوي جواز السفر الخاص بكل جهاز على ما يسمى "عامل التحويل" -سعر التجزئة لجهاز قياس كهربائي (وات/م2). يتم حساب هذا المضاعف من خلال مقارنة قراءات أداة نسبية معينة مع القراءات مطلقالأجهزة - مقاييس البيرهيليومتر.

يختلف مبدأ تشغيل الأجهزة المطلقة. وهكذا، في مقياس البيرهيليومتر التعويضي أنجستروم، تتعرض لوحة معدنية سوداء للشمس، بينما تظل لوحة أخرى مماثلة في الظل. وينشأ بينهما اختلاف في درجة الحرارة، والذي يتم نقله إلى الوصلات الحرارية الملحقة بالصفائح، وبالتالي يتم إثارة تيار كهروحراري. في هذه الحالة، يمر التيار من البطارية عبر اللوحة المظللة حتى تسخن إلى نفس درجة حرارة اللوحة الموجودة في الشمس، وبعد ذلك يختفي التيار الكهروحراري. بناءً على قوة التيار "التعويضي" الذي تم تمريره، يمكن تحديد كمية الحرارة التي تستقبلها اللوحة السوداء، والتي بدورها ستكون مساوية لكمية الحرارة التي تستقبلها اللوحة الأولى من الشمس. وبهذه الطريقة يمكن تحديد كمية الإشعاع الشمسي.

في محطات الأرصاد الجوية في روسيا (وسابقًا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية)، التي تجري عمليات رصد لمكونات ميزان الإشعاع، يتم ضمان تجانس سلسلة بيانات الأكتينوميتر من خلال استخدام نفس النوع من الأدوات ومعايرتها الدقيقة، بالإضافة إلى نفس النوع من الأدوات. تقنيات القياس ومعالجة البيانات. كمستقبلات للإشعاع الشمسي المتكامل (

في مقياس الأكتينوم الكهروضوئي Savinov-Yanishevsky، يظهر مظهره في الشكل. 1.6، الجزء المتلقي عبارة عن قرص معدني رفيع مطلي باللون الأسود مصنوع من رقائق الفضة، حيث يتم لصق الوصلات الفردية (النشطة) للعمود الحراري من خلال العزل. أثناء القياسات، يمتص هذا القرص الإشعاع الشمسي، ونتيجة لذلك تزداد درجة حرارة القرص والوصلات النشطة. يتم لصق الوصلات الزوجية (السلبية) من خلال العزل بحلقة نحاسية في جسم الجهاز وتكون درجة حرارتها قريبة من درجة حرارة الهواء الخارجي. هذا الاختلاف في درجة الحرارة، عند إغلاق الدائرة الخارجية للنابعة الحرارية، يخلق تيارًا كهروحراريًا، تتناسب قوته مع شدة الإشعاع الشمسي.

أرز. 1.6.

في مقياس البيرانومتر (الشكل 1.7)، يمثل الجزء المستقبل في أغلب الأحيان بطارية من العناصر الحرارية، على سبيل المثال، مصنوعة من المنجانين والكونستانتان، مع تقاطعات سوداء وبيضاء، والتي يتم تسخينها بشكل غير متساو تحت تأثير الإشعاع الوارد. يجب أن يكون للجزء المستقبل من الجهاز وضع أفقي حتى يتمكن من إدراك الإشعاع المتناثر من كامل قبة السماء. يتم تظليل البيرانومتر من الإشعاع المباشر بواسطة شاشة، ومحمي من الإشعاع المضاد من الجو بواسطة غطاء زجاجي. عند قياس الإشعاع الكلي، لا يتم تظليل البيرانومتر من الأشعة المباشرة.

أرز. 1.7.

يسمح جهاز خاص (لوحة قابلة للطي) بوضع رأس البيرانومتر في موضعين: جهاز الاستقبال لأعلى وجهاز الاستقبال لأسفل. وفي الحالة الأخيرة، يقيس البيرانومتر الإشعاع قصير الموجة المنعكس من سطح الأرض. في ملاحظات الطريق، ما يسمى المشي لمسافات طويلة ألبي دومتر,وهو عبارة عن رأس البيرانومتر متصل بمحور مائل بمقبض.

يتكون مقياس التوازن الحراري من جسم به عمود حراري ولوحين استقبال ومقبض (الشكل 1.8). يحتوي الجسم على شكل قرص (/) على فتحة مربعة حيث يتم تركيب النوافير الحرارية (2). مقبض ( 3 )، ملحوم بالجسم، يعمل على تثبيت مقياس التوازن على الحامل.

أرز. 1.8.

يتم توجيه إحدى لوحات الاستقبال السوداء لمقياس التوازن لأعلى، والأخرى - لأسفل، نحو سطح الأرض. يعتمد مبدأ تشغيل مقياس التوازن غير المظلل على حقيقة أن جميع أنواع الإشعاع التي تصل إلى السطح النشط (U، /) و ه أ)،يتم امتصاصها من خلال سطح الاستقبال الأسود للجهاز، المتجه لأعلى، وجميع أنواع الإشعاعات الخارجة من السطح النشط (/?k, /?l و ه 3)،يتم امتصاصها بواسطة اللوحة التي تشير إلى الأسفل. تنبعث كل لوحة استقبال نفسها أيضًا من إشعاع طويل الموجة، بالإضافة إلى ذلك، يحدث التبادل الحراري مع الهواء المحيط وجسم الجهاز. ومع ذلك، بسبب الموصلية الحرارية العالية للإسكان، يحدث نقل حرارة أكبر، مما لا يسمح بتكوين فرق كبير في درجة الحرارة بين لوحات الاستقبال. ولهذا السبب يمكن إهمال الإشعاع الداخلي لكلا الصفيحتين، ومن خلال اختلاف تسخينهما يمكن تحديد قيمة التوازن الإشعاعي لأي سطح في المستوى الذي يقع عليه جهاز قياس الميزان.

وبما أن الأسطح المستقبلة لمقياس التوازن غير مغطاة بغطاء زجاجي (وإلا فإنه سيكون من المستحيل قياس الإشعاع طويل الموجة)، فإن قراءات هذا الجهاز تعتمد على سرعة الرياح، مما يقلل من اختلاف درجة حرارة الأسطح المستقبلة. ولهذا السبب فإن قراءات مقياس التوازن تؤدي إلى هدوء الأجواء، بعد أن تم قياس سرعة الرياح مسبقًا على مستوى الجهاز.

ل التسجيل التلقائيالقياسات، يتم توفير التيار الكهروحراري الناشئ في الأجهزة الموصوفة أعلاه إلى مقياس الجهد الإلكتروني للتسجيل. يتم تسجيل التغيرات في القوة الحالية على شريط ورقي متحرك، في حين يجب أن يدور مقياس الأكتينوميتر تلقائيًا بحيث يتبع الجزء المستقبل له الشمس، ويجب دائمًا تظليل البيرانومتر من الإشعاع المباشر بواسطة حلقة حماية خاصة.

يتم تنفيذ عمليات الرصد الأكتينوميتري، على عكس عمليات الرصد الأساسية للأرصاد الجوية، ست مرات يوميًا في الأوقات التالية: 00:30، 06:30، 09:30، 12:30، 15:30 و18:30. وبما أن شدة جميع أنواع الإشعاع قصير الموجة تعتمد على ارتفاع الشمس فوق الأفق، فقد تم تحديد فترات الرصد وفقا لـ يعني التوقيت الشمسيمحطات.

القيم المميزة. تلعب أحجام التدفقات الإشعاعية المباشرة والإجمالية أحد أهم الأدوار في التحليل المعماري والمناخي. مع مراعاتهم يرتبط اتجاه المباني على جانبي الأفق وتخطيط المساحة وحلول الألوان والتخطيط الداخلي وحجم فتحات الإضاءة وعدد من الميزات المعمارية الأخرى. وبالتالي الدورة اليومية والسنوية القيم المميزةوسيتم النظر على وجه التحديد لهذه القيم من الإشعاع الشمسي.

إضاءة الطاقة الإشعاع الشمسي المباشر تحت سماء صافيةيعتمد ارتفاع الشمس على خصائص الغلاف الجوي في مسار شعاع الشمس، الذي يتميز به معامل الشفافية(قيمة توضح نسبة الإشعاع الشمسي التي تصل إلى سطح الأرض عندما تسقط أشعة الشمس عموديًا) وطول هذا المسار.

للإشعاع الشمسي المباشر تحت سماء صافية دورة نهارية بسيطة إلى حد ما مع حد أقصى عند الظهر تقريبًا (الشكل 1.9). كما يلي من الشكل، خلال النهار، يكون تدفق الإشعاع الشمسي سريعًا أولاً، ثم يزداد ببطء من شروق الشمس إلى الظهر، ثم ببطء في البداية، ثم يتناقص بسرعة من الظهر إلى غروب الشمس. الاختلافات في الإشعاع في منتصف النهار عندما سماء صافيةيرجع السبب الرئيسي في شهري يناير ويوليو إلى الاختلافات في ارتفاع الشمس في منتصف النهار، والذي يكون أقل في الشتاء عنه في الصيف. وفي الوقت نفسه، في المناطق القارية، غالباً ما يُلاحظ عدم تناسق الدورة النهارية، بسبب اختلاف شفافية الغلاف الجوي في ساعات الصباح وبعد الظهر. كما تؤثر شفافية الغلاف الجوي على المسار السنوي لمتوسط ​​القيم الشهرية للإشعاع الشمسي المباشر. قد ينتقل الحد الأقصى للإشعاع تحت سماء صافية إلى أشهر الربيع، حيث أن محتوى الغبار ومحتوى الرطوبة في الغلاف الجوي في الربيع أقل مما هو عليه في الخريف.

5 1، كيلوواط/م2

ب"،كيلوواط/م2

أرز. 1.9.

وتحت ظروف غائمة متوسطة (ب):

7 - على سطح متعامد مع الأشعة في شهر يوليو؛ 2 - على سطح أفقي في يوليو؛ 3 - على سطح عمودي في يناير؛ 4 - على سطح أفقي في شهر يناير

تقلل الغيوم من وصول الإشعاع الشمسي ويمكن أن تغير دورته النهارية بشكل كبير، وهو ما يتجلى في نسبة مجموع ساعات ما قبل وبعد الظهر. وهكذا، في معظم المناطق القارية في روسيا في فصل الربيع- أشهر الصيفتكون كميات الإشعاع المباشر في الساعة في ساعات ما قبل الظهر أكبر منها في فترة ما بعد الظهر (الشكل 1.9، ب).ويتحدد ذلك بشكل رئيسي من خلال التباين النهاري للسحب، والذي يبدأ في التطور في الساعة 9-10 صباحًا ويصل إلى الحد الأقصى في ساعات ما بعد الظهر، وبالتالي يقلل الإشعاع. يمكن أن يكون الانخفاض الإجمالي في تدفق الإشعاع الشمسي المباشر في ظل الظروف الملبدة بالغيوم كبيرًا جدًا. على سبيل المثال، في فلاديفوستوك، بمناخها الموسمي، تصل هذه الخسائر في الصيف إلى 75%، وفي سانت بطرسبرغ، حتى في المتوسط، تمنع السحب 65% من الإشعاع المباشر من الوصول إلى سطح الأرض، وفي موسكو - حوالي النصف .

توزيع المبالغ السنويةيظهر في الشكل إشعاع شمسي مباشر في ظل ظروف غائمة متوسطة فوق أراضي روسيا. 1.10. وإلى حد كبير فإن هذا العامل الذي يقلل من كمية الإشعاع الشمسي يعتمد على دوران الغلاف الجوي مما يؤدي إلى اختلاله التوزيع الطوليإشعاع.

وكما يتبين من الشكل، بشكل عام، فإن الكميات السنوية من الإشعاع المباشر الذي يصل إلى سطح أفقي تزيد من خطوط العرض العليا إلى خطوط العرض المنخفضة من 800 إلى ما يقرب من 3000 ميجا جول/م2. يؤدي وجود عدد كبير من السحب في الجزء الأوروبي من روسيا إلى انخفاض الكميات السنوية مقارنة بمناطق شرق سيبيريا، حيث تزداد الكميات السنوية، ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير الإعصار الآسيوي في الشتاء. وفي الوقت نفسه، تؤدي الرياح الموسمية الصيفية إلى انخفاض التدفق السنوي للإشعاع في المناطق الساحلية في الشرق الأقصى. يتراوح نطاق التغيرات في شدة الإشعاع الشمسي المباشر في منتصف النهار على أراضي روسيا من 0.54-0.91 كيلو واط / م 2 في الصيف إلى 0.02-0.43 كيلو واط / م 2 في الشتاء.

الإشعاع المتناثريتغير دخول السطح الأفقي أيضًا خلال النهار، حيث يزداد حتى الظهر ويتناقص بعده (الشكل 1.11).

وكما في حالة الإشعاع الشمسي المباشر، فإن وصول الإشعاع المنتشر لا يتأثر فقط بارتفاع الشمس وطول النهار، ولكن أيضًا بشفافية الغلاف الجوي. ومع ذلك، فإن انخفاض هذا الأخير يؤدي إلى زيادة الإشعاع المتناثر (على عكس الإشعاع المباشر). بالإضافة إلى ذلك، يعتمد الإشعاع المتناثر إلى حد كبير على الغيوم: في ظل الظروف الغائمة المتوسطة، يصل وصوله إلى أكثر من ضعف القيم المرصودة تحت سماء صافية. في بعض الأيام، تزيد الغيوم هذا الرقم بمقدار 3-4 مرات. وبالتالي، يمكن للإشعاع المتناثر أن يكمل بشكل كبير الإشعاع المباشر، خاصة عند موضع منخفض من الشمس.

أرز. 1.10. وصول الإشعاع الشمسي المباشر على سطح أفقي في ظل ظروف غائمة متوسطة، ميجا جول/م2 في السنة (1 ميجا جول/م2 = 0.278 كيلووات؟ ساعة/م2)

/)، كيلوواط/م 2 0.3 جم

• 0,2 -
• 0,1 -

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 ساعة

أرز. 1.11.

وتحت ظروف غائمة متوسطة (ب)

تتراوح كمية الإشعاع الشمسي المنتشر في المناطق الاستوائية من 50 إلى 75% من الإشعاع المباشر؛ عند خطوط العرض 50-60 درجة يكون قريبًا من الإشعاع الشمسي المباشر، وعند خطوط العرض العليا يتجاوز الإشعاع الشمسي المباشر طوال العام تقريبًا.

هناك عامل مهم للغاية يؤثر على تدفق الإشعاع المنتشر البياضالسطح الأساسي. إذا كان البياض كبيرًا بدرجة كافية، فإن الإشعاع المنعكس من السطح الأساسي، والمتناثر عبر الغلاف الجوي، يمكن أن يسبب زيادة كبيرة في وصول الإشعاع المتناثر. ويكون التأثير أكثر وضوحًا في وجود الغطاء الثلجي الذي يتمتع بأكبر قدر من الانعكاس.

إجمالي الإشعاع تحت سماء صافية (الإشعاع المحتمل)ويعتمد ذلك على خط عرض المكان وارتفاع الشمس والخصائص البصرية للغلاف الجوي وطبيعة السطح الأساسي. في ظل ظروف السماء الصافية، يكون لها دورة نهارية بسيطة بحد أقصى عند الظهر. إن عدم تناسق الدورة النهارية، وهو سمة من سمات الإشعاع المباشر، يظهر قليلاً في الإشعاع الكلي، حيث أن انخفاض الإشعاع المباشر بسبب زيادة التعكر الجوي في النصف الثاني من اليوم يتم تعويضه عن طريق زيادة الإشعاع المتناثر بسبب نفس العامل. وفي الدورة السنوية، تصل أقصى كثافة للإشعاع الكلي تحت سماء صافية فوق معظم الأراضي

تتم ملاحظة أراضي روسيا في يونيو بسبب أقصى ارتفاع للشمس في منتصف النهار. ومع ذلك، في بعض المناطق، يتداخل هذا التأثير مع تأثير شفافية الغلاف الجوي، والحد الأقصى للتحولات إلى مايو (على سبيل المثال، في ترانسبايكاليا، بريموري، سخالين وفي عدد من مناطق سيبيريا الشرقية). يبين الجدول توزيع الكميات الشهرية والسنوية لإجمالي الإشعاع الشمسي تحت سماء صافية. 1.9 وفي الشكل. 1.12 في شكل قيم متوسطة لخط العرض.

ويتضح من الجدول والشكل المذكورين أنه في جميع فصول السنة تزداد شدة الإشعاع وكميته من الشمال إلى الجنوب تبعاً للتغير في ارتفاع الشمس. الاستثناء هو الفترة من مايو إلى يوليو، عندما يوفر الجمع بين طول النهار الطويل وارتفاع الشمس قيمًا عالية إلى حد ما من الإشعاع الكلي في الشمال وفي روسيا ككل، يكون مجال الإشعاع غير واضح، أي. ليس لديه تدرجات واضحة.

الجدول 1.9

مجموع الإشعاع الشمسي على سطح أفقي

مع سماء صافية (كيلوواط ساعة/م2)

	خط العرض الجغرافي، درجة شمالا
سبتمبر

أرز. 1.12. إجمالي الإشعاع الشمسي على سطح أفقي مع سماء صافية عند خطوط العرض المختلفة (1 ميجا جول/م2 = 0.278 كيلووات ساعة/م2)

إذا كان هناك غيوميتم تحديد إجمالي الإشعاع الشمسي ليس فقط من خلال عدد وشكل السحب، ولكن أيضًا من خلال حالة القرص الشمسي. وعندما يشرق القرص الشمسي عبر السحب، فإن إجمالي الإشعاع مقارنة بالظروف الخالية من السحب قد يزيد بسبب زيادة الإشعاع المتناثر.

بالنسبة للظروف الغائمة المتوسطة، لوحظ تغير يومي طبيعي تمامًا في إجمالي الإشعاع: زيادة تدريجية من شروق الشمس إلى الظهر وانخفاض من الظهر إلى غروب الشمس. وفي الوقت نفسه، فإن التباين النهاري للسحب يكسر تماثل التباين بالنسبة إلى وقت الظهيرة، وهو ما يميز السماء الصافية. وهكذا، في معظم مناطق روسيا خلال الفترة الدافئة، تكون قيم الإشعاع الإجمالي قبل الظهر أعلى بنسبة 3-8% من قيم بعد الظهر، باستثناء مناطق الرياح الموسمية في الشرق الأقصى، حيث تكون النسبة عكس. في الدورة السنوية لمتوسط ​​المجاميع الشهرية طويلة المدى لإجمالي الإشعاع، إلى جانب العامل الفلكي المحدد، يظهر عامل الدوران (من خلال تأثير الغيوم)، لذلك يمكن أن ينتقل الحد الأقصى من يونيو إلى يوليو وحتى مايو (الشكل 1). 1.13).

• 600 -
• 500 -
• 400 -
• 300 -
• 200 -

م تشيليوسكين

سالخارد

أرخانجيلسك

سان بطرسبرج

بتروبافلوفسك

كامتشاتسكي

خاباروفسك

استراخان

أرز. 1.13. إجمالي الإشعاع الشمسي على سطح أفقي في مدن روسيا الفردية في ظل ظروف غائمة حقيقية (1 ميجا جول/م2 = 0.278 كيلووات ساعة/م2)

5"، ميجا جول/م 2700

لذا فإن الوصول الفعلي الشهري والسنوي لإجمالي الإشعاع ليس سوى جزء مما هو ممكن. أكبر الانحرافات من المبالغ الحقيقية الصيف ممكنلوحظت في الشرق الأقصى، حيث تقلل الغيوم الإشعاع الإجمالي بنسبة 40-60٪. بشكل عام، يتنوع التدفق السنوي الإجمالي للإشعاع الكلي عبر أراضي روسيا في اتجاه خط العرض، حيث يرتفع من 2800 ميجا جول/م2 على سواحل البحار الشمالية إلى 4800-5000 ميجا جول/م2 في المناطق الجنوبيةروسيا - شمال القوقاز ومنطقة الفولغا السفلى وترانسبيكاليا ومنطقة بريمورسكي (الشكل 1.14).

أرز. 1.14. إجمالي الإشعاع الواصل إلى سطح أفقي، ميجا جول/م2 في السنة

في الصيف، لا تكون الاختلافات في إجمالي الإشعاع الشمسي في ظل الظروف السحابية الحقيقية بين المدن الواقعة عند خطوط عرض مختلفة "مثيرة" كما قد تبدو للوهلة الأولى. بالنسبة للجزء الأوروبي من روسيا من أستراخان إلى كيب تشيليوسكين، تتراوح هذه القيم بين 550-650 ميجا جول/م2. في فصل الشتاء، في معظم المدن، باستثناء القطب الشمالي، حيث يبدأ الليل القطبي، يبلغ إجمالي الإشعاع 50-150 ميجا جول/م2 شهريًا.

للمقارنة: يتراوح متوسط ​​مؤشرات الحرارة لشهر يناير للتنمية الحضرية (محسوبة على أساس البيانات الفعلية لموسكو) من 220 ميجا جول/م2 شهريًا في المراكز الحضرية الحضرية إلى 120-150 ميجا جول/م2 في مناطق الطرق السريعة ذات التنمية السكنية منخفضة الكثافة. وفي مناطق الإنتاج ومناطق المستودعات، تبلغ مؤشرات الحرارة في شهر يناير 140 ميجا جول/م 2 . يبلغ إجمالي الإشعاع الشمسي في موسكو في شهر يناير 62 ميجا جول/م2. وهكذا، في فصل الشتاء، ومن خلال استخدام الإشعاع الشمسي، من الممكن تغطية ما لا يزيد عن 10-15% (مع مراعاة كفاءة الألواح الشمسية 40%) من الحرارة التصميمية للمبنى كثافة متوسطةحتى في إيركوتسك وياكوتسك المشهورتين بطقسهما الشتوي المشمس، حتى لو كانت أراضيهما مغطاة بالكامل بالألواح الكهروضوئية.

وفي الصيف يزيد إجمالي الإشعاع الشمسي بمقدار 6-9 مرات، وينخفض ​​استهلاك الحرارة بمقدار 5-7 مرات مقارنة بالشتاء. تنخفض مؤشرات الحرارة في يوليو إلى قيم 35 ميجا جول/م2 وأقل - في المناطق السكنية و15 ميجا جول/م2 وأقل - في المناطق الأغراض الصناعية، أي. إلى قيم لا تزيد عن 3-5% من إجمالي الإشعاع الشمسي. لذلك، في فصل الصيف، عندما تكون احتياجات التدفئة والإضاءة في حدها الأدنى، يوجد في جميع أنحاء روسيا فائض من هذا المورد الطبيعي المتجدد الذي لا يمكن إعادة تدويره، مما يدعو مرة أخرى إلى التشكيك في جدوى استخدام الألواح الكهروضوئية، على الأقل في المدن والمباني السكنية .

يرتبط استهلاك الكهرباء (بدون التدفئة وإمدادات المياه الساخنة) أيضًا بالتوزيع غير المتكافئ لمساحة المبنى الإجمالية والكثافة السكانية والغرض الوظيفي لمختلف المناطق.

الكثافة الحرارية هي مؤشر متوسط ​​استهلاك جميع أنواع الطاقة (الكهرباء والتدفئة وإمدادات المياه الساخنة) لكل 1 م 2 من مساحة المبنى.

الحالات من 37 ميجا جول / م 2 شهريًا (محسوبة على أنها 1/12 من الكمية السنوية) في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية وما يصل إلى 10-15 ميجا جول / م 2 شهريًا في المناطق ذات كثافة البناء المنخفضة. خلال النهار وفي الصيف، ينخفض ​​استهلاك الكهرباء بشكل طبيعي. تبلغ كثافة استهلاك الكهرباء في شهر يوليو في معظم المناطق السكنية ومتعددة الاستخدامات 8-12 ميجا جول/م2، ويبلغ إجمالي الإشعاع الشمسي في ظل الظروف الغائمة الحقيقية في موسكو حوالي 600 ميجا جول/م2. وبالتالي، لتغطية احتياجات إمدادات الطاقة في المناطق الحضرية (باستخدام مثال موسكو)، من الضروري استخدام حوالي 1.5-2٪ فقط من الإشعاع الشمسي. والإشعاع المتبقي، إذا تم التخلص منه، سيكون فائضاً. في الوقت نفسه، فإن مسألة تراكم والحفاظ على الإشعاع الشمسي أثناء النهار للإضاءة في المساء والليل، عندما يكون الحمل على أنظمة إمدادات الطاقة هو الحد الأقصى، والشمس بالكاد تشرق أو لا تشرق على الإطلاق، لم يتم حلها بعد. وسيتطلب ذلك نقل الكهرباء لمسافات طويلة بين المناطق التي لا تزال فيها الشمس عالية جدًا وتلك التي تغرب فيها الشمس بالفعل تحت الأفق. وفي الوقت نفسه، ستكون خسائر الكهرباء في الشبكات قابلة للمقارنة مع توفيرها من خلال استخدام الألواح الكهروضوئية. أو سيكون من الضروري استخدام بطاريات عالية السعة، حيث سيتطلب إنتاجها وتركيبها والتخلص منها لاحقًا تكاليف طاقة من غير المرجح أن تغطيها وفورات الطاقة المتراكمة طوال فترة تشغيلها.

هناك عامل آخر لا يقل أهمية يجعل جدوى التحول إلى الألواح الشمسية كمصدر بديل لإمدادات الطاقة على نطاق المدينة موضع شك هو أن تشغيل الخلايا الكهروضوئية سيؤدي في النهاية إلى زيادة كبيرة في الإشعاع الشمسي الذي تمتصه المدينة، و وبالتالي إلى ارتفاع درجة حرارة الهواء في المدينة صيفاً. وبالتالي، في وقت واحد مع التبريد بسبب لوحات الصور ومكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة منها البيئة الداخليةسيكون هناك ارتفاع عام في درجة حرارة الهواء في المدينة، مما سيؤدي في النهاية إلى صفر جميع الفوائد الاقتصادية والبيئية الناتجة عن توفير الكهرباء من خلال استخدام الألواح الكهروضوئية التي لا تزال باهظة الثمن.

ويترتب على ذلك أن تركيب المعدات اللازمة لتحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء له ما يبرره في قائمة محدودة للغاية من الحالات: فقط في الصيف، فقط في المناطق المناخية ذات الطقس الجاف والحار والغائم جزئيًا، فقط في المدن الصغيرة أو القرى الريفية الفردية، و فقط إذا تم استخدام هذه الكهرباء لتشغيل منشآت تكييف الهواء وتهوية البيئة الداخلية للمباني. وفي حالات أخرى - مناطق أخرى، وظروف حضرية أخرى وفي أوقات أخرى من العام - يكون استخدام الألواح الكهروضوئية ومجمعات الطاقة الشمسية لتلبية احتياجات الكهرباء والحرارة للمباني العادية في المدن المتوسطة والكبيرة الواقعة في مناخ معتدل غير فعال.

الأهمية المناخية الحيوية للإشعاع الشمسي. إن الدور الحاسم لتأثير الإشعاع الشمسي على الكائنات الحية يتلخص في المشاركة في تكوين إشعاعها وتوازنها الحراري بسبب الطاقة الحرارية في الأجزاء المرئية والأشعة تحت الحمراء من الطيف الشمسي.

الأشعة المرئيةمهمة بشكل خاص للكائنات الحية. معظم الحيوانات، مثل البشر، جيدة في تمييز التركيب الطيفي للضوء، وبعض الحشرات ترى في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. يعد وجود رؤية خفيفة وتوجيه ضوئي عاملاً مهمًا للبقاء. على سبيل المثال، يعد وجود رؤية الألوان لدى الشخص أحد أكثر العوامل النفسية والعاطفية والتحسينية في الحياة. البقاء في الظلام له تأثير معاكس.

كما تعلمون، تقوم النباتات الخضراء بتصنيع المواد العضوية، وبالتالي تنتج الغذاء لجميع الكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك البشر. تحدث هذه العملية الضرورية للحياة أثناء استيعاب الإشعاع الشمسي، وتستخدم النباتات نطاقًا معينًا من الطيف في نطاق الطول الموجي 0.38-0.71 ميكرون. ويسمى هذا الإشعاع الإشعاع النشط ضوئيًا(PAR) وهو مهم جداً لإنتاجية النبات.

الجزء المرئي من الضوء يخلق إضاءة طبيعية. فيما يتعلق به، وتنقسم جميع النباتات إلى المحبة للضوء والظل. يؤدي عدم كفاية الضوء إلى ضعف الساق، ويضعف تكوين السنابل والسنابل عند النباتات، ويقلل محتوى السكر وكمية الزيوت في النباتات المزروعة، ويجعل من الصعب عليها استخدام التغذية المعدنية والأسمدة.

العمل البيولوجي الأشعة تحت الحمراءيتكون من التأثير الحراريعندما تمتصها أنسجة النباتات والحيوانات. وفي هذه الحالة تتغير الطاقة الحركية للجزيئات، وتتسارع العمليات الكهربائية والكيميائية. بسبب الأشعة تحت الحمراء، يتم تعويض نقص الحرارة (خاصة في المناطق الجبلية المرتفعة وخطوط العرض العالية) التي تستقبلها النباتات والحيوانات من الفضاء المحيط.

الأشعة فوق البنفسجيةوفقًا للخصائص البيولوجية والتأثيرات على البشر، يتم تقسيمها عادةً إلى ثلاث مناطق: المنطقة أ - بأطوال موجية من 0.32 إلى 0.39 ميكرون؛ المنطقة ب - من 0.28 إلى 0.32 ميكرومتر والمنطقة ج - من 0.01 إلى 0.28 ميكرومتر. تتميز المنطقة (أ) بتأثير بيولوجي ضعيف نسبيًا. إنه يسبب فقط تألق عدد من المواد العضوية، وفي البشر يعزز تكوين الصبغة في الجلد والحمامي الخفيف (احمرار الجلد).

أشعة المنطقة B أكثر نشاطا بكثير، وردود الفعل المختلفة للكائنات الحية تجاه الأشعة فوق البنفسجية، والتغيرات في الجلد، والدم، وما إلى ذلك. ويرجع ذلك أساسا لهم. إن التأثير المعروف للأشعة فوق البنفسجية في تكوين الفيتامينات هو أن مغذيات الإرغوستيرون تتحول إلى فيتامين O، الذي له تأثير محفز قوي على النمو والتمثيل الغذائي.

التأثير البيولوجي الأقوى على الخلايا الحية هو الذي تمارسه أشعة المنطقة C. تأثير مبيد للجراثيم ضوء الشمسويرجع ذلك أساسا لهم. وتكون الأشعة فوق البنفسجية بجرعات صغيرة ضرورية للنباتات والحيوانات والإنسان، وخاصة الأطفال. ومع ذلك، بكميات كبيرة، تكون أشعة المنطقة C مدمرة لجميع الكائنات الحية، والحياة على الأرض ممكنة فقط لأن هذا الإشعاع قصير الموجة محجوب بالكامل تقريبًا بواسطة طبقة الأوزون في الغلاف الجوي. أصبح حل مسألة تأثير الجرعات المفرطة من الأشعة فوق البنفسجية على المحيط الحيوي والبشر أمرًا ملحًا بشكل خاص في العقود الأخيرة بسبب استنفاد طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض.

إن تأثير الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض على الكائن الحي متنوع للغاية. كما ذكرنا أعلاه، فإن الجرعات المعتدلة لها تأثير مفيد: فهي تزيد من الحيوية وتزيد من مقاومة الجسم للأمراض المعدية. يؤدي نقص الأشعة فوق البنفسجية إلى ظواهر مرضية تسمى نقص الأشعة فوق البنفسجية أو تجويع الأشعة فوق البنفسجية ويتجلى في نقص فيتامين E، مما يؤدي إلى تعطيل استقلاب الفوسفور والكالسيوم في الجسم.

يمكن أن تؤدي الأشعة فوق البنفسجية الزائدة إلى عواقب وخيمة للغاية: تكوين سرطان الجلد، وتطوير التكوينات السرطانية الأخرى، وظهور التهاب القرنية الضوئي ("العمى الثلجي")، والتهاب الملتحمة الضوئي، وحتى إعتام عدسة العين؛ انتهاك الجهاز المناعي للكائنات الحية، وكذلك العمليات المطفرة في النباتات؛ التغيرات في الممتلكات والدمار مواد البوليمر، وتستخدم على نطاق واسع في البناء والهندسة المعمارية. على سبيل المثال، يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تغير لون دهانات الواجهة أو تؤدي إلى التدمير الميكانيكي للتشطيبات البوليمرية ومنتجات البناء الإنشائية.

الأهمية المعمارية والإنشائية للإشعاع الشمسي. تُستخدم بيانات الطاقة الشمسية في حساب التوازن الحراري للمباني وأنظمة التدفئة وتكييف الهواء، وفي تحليل عمليات الشيخوخة للمواد المختلفة، مع مراعاة تأثير الإشعاع على الحالة الحرارية للشخص، واختيار التركيب الأمثل للأنواع مساحات خضراء لتنسيق منطقة معينة، والعديد من الأغراض الأخرى. يحدد الإشعاع الشمسي نظام الإضاءة الطبيعية لسطح الأرض، والمعرفة التي تعتبر ضرورية عند التخطيط لاستهلاك الطاقة، وتصميم الهياكل المختلفة وتنظيم النقل. وبذلك يعد النظام الإشعاعي أحد عوامل التخطيط الحضري والمعماري والإنشائي الرائدة.

عزل المباني هو واحد من أهم الشروطنظافة المبنى، لذلك، يتم إيلاء اهتمام خاص لتشعيع الأسطح بأشعة الشمس المباشرة كأمر مهم العامل البيئي. في الوقت نفسه، ليس للشمس تأثير صحي على البيئة الداخلية فحسب، بل تقتل الكائنات المسببة للأمراض، ولكن لها أيضًا تأثير نفسي على الشخص. ويعتمد تأثير هذا التشعيع على مدة عملية التعرض لأشعة الشمس، لذلك يتم قياس التشميس بالساعات، ويتم توحيد مدته من خلال الوثائق ذات الصلة الصادرة عن وزارة الصحة الروسية.

الحد الأدنى المطلوب من الإشعاع الشمسي لضمان ظروف مريحةالبيئة الداخلية للمباني، وظروف عمل الإنسان وراحته، وتتكون من الإضاءة المطلوبة لأماكن المعيشة والعمل، وكمية الأشعة فوق البنفسجية اللازمة لجسم الإنسان، وكمية الحرارة التي تمتصها الأسوار الخارجية وتنقلها داخل المباني، وضمان الحرارة راحة البيئة الداخلية . وبناءً على هذه المتطلبات، يتم اتخاذ القرارات المعمارية والتخطيطية، ويتم تحديد اتجاه غرف المعيشة والمطابخ والمرافق ومساحات العمل. إذا كان هناك فائض من الإشعاع الشمسي، فمن الضروري تثبيت لوجيا والستائر والمصاريع وغيرها من أجهزة الحماية من أشعة الشمس.

يوصى بإجراء تحليل لكميات الإشعاع الشمسي (المباشر والمنتشر) التي تصل إلى الأسطح ذات التوجهات المختلفة (الرأسي والأفقي) على المقياس التالي:

• أقل من 50 كيلووات ساعة/م2 شهريًا - إشعاع ضئيل؛
• 50-100 كيلووات ساعة/م2 شهريًا - متوسط ​​الإشعاع؛
• 100-200 كيلووات ساعة/م2 شهريًا - إشعاع عالي؛
• أكثر من 200 كيلووات ساعة/م2 شهرياً – إشعاع زائد.

مع ملاحظة الإشعاع الضئيل في خطوط العرض المعتدلة بشكل رئيسي في أشهر الشتاء، فإن مساهمته في التوازن الحراري للمباني تكون صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمالها. مع متوسط ​​الإشعاع في خطوط العرض المعتدلة، يحدث الانتقال إلى المنطقة القيم السلبيةالتوازن الإشعاعي لسطح الأرض والمباني والهياكل والطلاءات الاصطناعية وما إلى ذلك الموجودة عليها. وفي هذا الصدد، فإنهم يبدأون في فقدان المزيد من الطاقة الحرارية خلال الدورة اليومية مقارنة بالحرارة التي يتلقونها من الشمس خلال النهار. هذه الخسائر في توازن الحرارةالمباني لا تغطيها مصادر داخليةالحرارة (الأجهزة الكهربائية، وأنابيب الماء الساخن، وتوليد الحرارة الأيضية للأشخاص، وما إلى ذلك)، ويجب تعويضها عن طريق تشغيل أنظمة التدفئة - تبدأ فترة التدفئة.

مع ارتفاع الإشعاع والظروف الغائمة الحقيقية، تكون الخلفية الحرارية للمنطقة الحضرية والبيئة الداخلية للمباني في منطقة الراحة دون استخدام أنظمة اصطناعيةالتدفئة والتبريد.

مع الإشعاع الزائد في المدن ذات خطوط العرض المعتدلة، وخاصة تلك الواقعة في المناخات القارية المعتدلة والقاري الحاد، يمكن ملاحظة ارتفاع درجة حرارة المباني وبيئاتها الداخلية والخارجية في الصيف. في هذا الصدد، يواجه المهندسون المعماريون مهمة الحماية البيئة المعماريةمن الإفراط في التشميس. يتم استخدام حلول تخطيط المساحة المناسبة، والتوجيه الأمثل للمباني على طول الأفق، واختيار عناصر الحماية من الشمس المعمارية للواجهات وفتحات الإضاءة. إذا لم تكن الوسائل المعمارية للحماية من ارتفاع درجة الحرارة كافية، فستكون هناك حاجة إلى التكييف الاصطناعي للبيئة الداخلية للمباني.

يؤثر نظام الإشعاع أيضًا على اختيار الاتجاه وحجم فتحات الضوء. في حالة الإشعاع المنخفض، يمكن زيادة حجم فتحات الضوء إلى أي حجم، بشرط الحفاظ على فقدان الحرارة من خلال الأسوار الخارجية عند مستوى لا يزيد عن المستوى القياسي. في حالة الإشعاع الزائد، يتم عمل فتحات ضوئية في الحد الأدنى من الحجم، مما يضمن متطلبات التشمس والإضاءة الطبيعية للمباني.

يتم أيضًا اختيار خفة الواجهات، التي تحدد انعكاسها (البياض)، بناءً على متطلبات الحماية من أشعة الشمس أو، على العكس من ذلك، مع مراعاة إمكانية امتصاص أقصى قدر من الإشعاع الشمسي في المناطق ذات الطقس البارد والبارد. مناخ رطبومع إشعاع شمسي معتدل إلى ضئيل خلال أشهر الصيف. لاختيار مواد المواجهة على أساس قدرتها الانعكاسية، من الضروري معرفة مقدار الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى جدران المباني بمختلف اتجاهاتها وما هي قدرة المواد المختلفة على امتصاص هذا الإشعاع. وبما أن وصول الإشعاع إلى الجدار يعتمد على خط عرض المكان وكيفية توجيه الجدار بالنسبة لجوانب الأفق، فإن تسخين الجدار ودرجة الحرارة داخل الغرف المجاورة له سيعتمد على ذلك.

تعتمد القدرة الاستيعابية لمواد تشطيب الواجهة المختلفة على لونها وحالتها (الجدول 1.10). إذا عرفت كميات الإشعاع الشمسي الشهرية التي تصل إلى الجدران بمختلف اتجاهاتها 1 وبياض هذه الجدران، فيمكن تحديد كمية الحرارة التي تمتصها.

الجدول 1.10

القدرة الاستيعابية لمواد البناء

يتم توفير البيانات المتعلقة بكمية الإشعاع الشمسي الوارد (المباشر والمنتشر) تحت سماء صافية على الأسطح الرأسية ذات الاتجاهات المختلفة في المشروع المشترك "Building Climatology".

اسم المادة والمعالجة	صفة مميزة الأسطح	الأسطح	الإشعاع الممتص،٪
الخرسانة الملصقة	خشن
		أزرق فاتح
		الرمادي الداكن
		مزرق
	محفور
		مصفر بني
	مصقول
	قطع نظيفة	رمادي فاتح
	محفور
سَطح
روبيرويد		بني
سينك ستيل		رمادي فاتح
بلاط السقف

من خلال اختيار المواد والألوان المناسبة لأغلفة البناء، أي: من خلال تغيير بياض الجدران، يمكنك تغيير كمية الإشعاع التي يمتصها الجدار، وبالتالي تقليل أو زيادة تسخين الجدران بالحرارة الشمسية. تستخدم هذه التقنية بنشاط في الهندسة المعمارية التقليدية لمختلف البلدان. يعلم الجميع أن المدن الجنوبية تتميز باللون الفاتح العام (الأبيض مع ديكور ملون) لمعظم المباني السكنية، في حين أن المدن الاسكندنافية على سبيل المثال هي في الأساس مدن مبنية من الطوب الداكن أو تستخدم ألواح داكنة اللون لتكسية المباني.

تشير التقديرات إلى أن 100 كيلووات ساعة/م2 من الإشعاع الممتص يزيد من درجة حرارة السطح الخارجي بحوالي 4 درجات مئوية. وتستقبل جدران المباني في معظم مناطق روسيا هذه الكمية من الإشعاع في المتوسط ​​في الساعة إذا كانت موجهة نحو الجنوب والشرق، وكذلك إلى الغرب والجنوب الغربي والجنوب الشرقي إذا كانت مصنوعة من الطوب الداكن ولم يتم تلبيسها أو تلبيسها. لديك جص داكن اللون.

للانتقال من متوسط ​​درجة حرارة الجدار الشهرية دون مراعاة الإشعاع إلى الخاصية الأكثر استخدامًا في حسابات الهندسة الحرارية - درجة حرارة الهواء الخارجي - تم إدخال درجة حرارة إضافية مضافة في،اعتمادًا على الكمية الشهرية من الإشعاع الشمسي الذي يمتصه الجدار VC(الشكل 1.15). وبالتالي، بمعرفة شدة الإشعاع الشمسي الإجمالي القادم إلى الجدار وبياض سطح هذا الجدار، يمكن حساب درجة حرارته عن طريق إدخال تصحيح مناسب لدرجة حرارة الهواء.

رأس المال الاستثماري،كيلوواط ساعة/م2

أرز. 1.15. ارتفاع درجة حرارة السطح الخارجي للجدار بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي

في الحالة العامةيتم تحديد إضافة درجة الحرارة بسبب الإشعاع الممتص مع ثبات باقي العوامل، أي. عند نفس درجة حرارة الهواء والرطوبة والمقاومة الحرارية للهيكل المحيط، بغض النظر عن سرعة الرياح.

في الطقس الصافي، في منتصف النهار في الجنوب، قبل الظهر - الجنوب الشرقي وفي فترة ما بعد الظهر - يمكن للجدران الجنوبية الغربية أن تمتص ما يصل إلى 350-400 كيلووات ساعة/م2 من حرارة الشمس وتسخن بحيث يمكن أن تكون درجة حرارتها أعلى بمقدار 15-20 درجة مئوية في الخارج درجة حرارة الهواء. وهذا يخلق درجة حرارة كبيرة con-

الثقة بين جدران نفس المبنى. تبين أن هذه التناقضات في بعض المناطق مهمة ليس فقط في الصيف، ولكن أيضًا في موسم البرد في الطقس المشمس والرياح المنخفضة، حتى في درجات حرارة الهواء المنخفضة جدًا. الهياكل المعدنية معرضة بشكل خاص لارتفاع درجة الحرارة. وهكذا، وفقًا للملاحظات المتاحة، في ياقوتيا، التي تقع في مناخ قاري معتدل حاد، وتتميز بطقس غائم جزئيًا في الشتاء والصيف، في منتصف النهار مع سماء صافية، وأجزاء الألمنيوم من الهياكل المحيطة وسقف محطة ياقوت للطاقة الكهرومائية يتم تسخين المحطة 40-50 درجة مئوية فوق درجة حرارة الهواء، حتى عند القيم المنخفضة لهذه الأخيرة.

يجب توفير الحرارة الزائدة للجدران المعزولة بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي بالفعل في مرحلة التصميم المعماري. لا يتطلب هذا التأثير حماية الجدران من التشميس المفرط بالطرق المعمارية فحسب، بل يتطلب أيضًا حلول التخطيط المناسبة للمباني، واستخدام أنظمة التدفئة ذات الطاقة المختلفة للواجهات الموجهة بشكل مختلف، وإدراج طبقات في التصميم لتخفيف الضغط في الهياكل والمنشآت. انتهاك ضيق المفاصل بسبب تشوهات درجة حرارتها وما إلى ذلك.

في الجدول ويبين الشكل 1.11 كمثال الكميات الشهرية للإشعاع الشمسي الممتص في شهر يونيو لعدة مواقع جغرافية اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابقعند قيم البياض المحددة. من هذا الجدول يمكن ملاحظة أنه إذا كانت نسبة بياض الجدار الشمالي للمبنى 30٪ والجدار الجنوبي 50٪، فسوف ترتفع درجة حرارتهم في أوديسا وتبليسي وطشقند إلى نفس الدرجة. إذا كان في المناطق الشماليةإذا تم تقليل بياض الجدار الشمالي إلى 10٪، فسوف يتلقى حرارة أكبر بمقدار 1.5 مرة تقريبًا من الجدار الذي تبلغ بياضه 30٪.

الجدول 1.11

الكميات الشهرية للإشعاع الشمسي التي تمتصها جدران المباني في شهر يونيو بقيم البياض المختلفة (كيلو وات ساعة/م2)

في الأمثلة المذكورة أعلاه، واستنادًا إلى البيانات المتعلقة بالإشعاع الشمسي الإجمالي (المباشر والمنتشر) الوارد في المشروع المشترك "بناء علم المناخ" والكتب المرجعية المناخية، يصل الإشعاع الشمسي المنعكس من سطح الأرض والأشياء المحيطة (على سبيل المثال، المباني القائمة) إلى جدران المباني المختلفة. يعتمد الأمر بشكل أقل على توجههم، ولهذا السبب لم يتم ذكره في الوثائق التنظيمية للبناء. ومع ذلك، يمكن أن يكون هذا الإشعاع المنعكس شديد الكثافة وقابلاً للمقارنة في الطاقة مع الإشعاع المباشر أو المتناثر. ولذلك، أثناء التصميم المعماري يجب أن يؤخذ ذلك في الاعتبار، وحساب كل حالة محددة.

الإشعاع الشمسي - الإشعاع المميز لنجمنا نظام الكواكب. الشمس هي النجم الرئيسي الذي تدور حوله الأرض والكواكب المجاورة لها. في الواقع، إنها كرة غازية ضخمة ساخنة، تنبعث منها باستمرار تيارات من الطاقة إلى الفضاء المحيط بها. وهذا ما يسمى الإشعاع. وفي الوقت نفسه، تعتبر هذه الطاقة القاتلة أحد العوامل الرئيسية التي تجعل الحياة ممكنة على كوكبنا. مثل كل شيء في هذا العالم، فإن فوائد ومضار الإشعاع الشمسي للحياة العضوية مترابطة بشكل وثيق.

لمحة عامة

لكي تفهم ما هو الإشعاع الشمسي، عليك أولاً أن تفهم ما هي الشمس. المصدر الرئيسي للحرارة الذي يوفر الظروف اللازمة للوجود العضوي على كوكبنا، في المساحات الكونية، ليس سوى نجم صغير على أطراف المجرة درب التبانة. لكن بالنسبة لأبناء الأرض، فإن الشمس هي مركز الكون الصغير. ففي النهاية، يدور كوكبنا حول كتلة الغاز هذه. تمنحنا الشمس الدفء والضوء، أي أنها توفر أشكالاً من الطاقة التي بدونها سيكون وجودنا مستحيلاً.

في العصور القديمة، كان مصدر الإشعاع الشمسي - الشمس - إلهًا، وهو موضوع يستحق العبادة. بدا مسار الشمس عبر السماء للناس دليلاً واضحًا على إرادة الله. لقد جرت محاولات لفهم جوهر الظاهرة، وشرح ماهية هذا النجم، لفترة طويلة، وقد قدم كوبرنيكوس مساهمة كبيرة بشكل خاص فيها، حيث شكل فكرة مركزية الشمس، والتي كانت مختلفة بشكل لافت للنظر عن الفكرة المقبولة عمومًا مركزية الأرض في تلك الحقبة. ومع ذلك، فمن المعروف على وجه اليقين أنه حتى في العصور القديمة، فكر العلماء أكثر من مرة في ماهية الشمس، ولماذا هي مهمة جدًا لأي شكل من أشكال الحياة على كوكبنا، ولماذا تكون حركة هذا النجم هي بالضبط ما نراه هو - هي.

لقد جعل التقدم التكنولوجي من الممكن فهم ماهية الشمس بشكل أفضل، وما هي العمليات التي تحدث داخل النجم، على سطحه. لقد تعلم العلماء ما هو الإشعاع الشمسي، وكيف يؤثر الجسم الغازي على الكواكب الموجودة في منطقة تأثيره، وعلى وجه الخصوص، مناخ الأرض. الآن لدى البشرية قاعدة معرفية ضخمة بما يكفي لتقول بثقة: كان من الممكن معرفة جوهر الإشعاع المنبعث من الشمس، وكيفية قياس تدفق الطاقة هذا وكيفية صياغة ميزات تأثيره على أشكال مختلفةالحياة العضوية على الأرض.

حول المصطلحات

تم اتخاذ الخطوة الأكثر أهمية في إتقان جوهر المفهوم في القرن الماضي. عندها قام عالم الفلك البارز أ. إدنجتون بصياغة افتراض: يحدث الاندماج النووي الحراري في أعماق الشمس، مما يسمح بإطلاق كمية هائلة من الطاقة المنبعثة في الفضاء المحيط بالنجم. في محاولة لتقدير حجم الإشعاع الشمسي، تم بذل الجهود لتحديد المعلمات البيئية الفعلية على النجم. وبذلك تصل درجة حرارة النواة حسب العلماء إلى 15 مليون درجة. وهذا يكفي للتعامل مع التأثير التنافر المتبادل للبروتونات. يؤدي اصطدام الوحدات إلى تكوين نوى الهيليوم.

جذبت المعلومات الجديدة انتباه العديد من العلماء البارزين، بما في ذلك أ. أينشتاين. وفي محاولات تقدير كمية الإشعاع الشمسي، وجد العلماء أن نواة الهيليوم في كتلتها أقل من القيمة الإجمالية البالغة 4 بروتونات اللازمة لتشكيل هيكل جديد. وهكذا تم التعرف على سمة من سمات التفاعلات تسمى "العيب الشامل". لكن في الطبيعة لا شيء يمكن أن يختفي دون أن يترك أثرا! وفي محاولة للعثور على القيم "المهربة"، قارن العلماء بين شفاء الطاقة وخصوصية التغيرات الجماعية. عندها كان من الممكن الكشف عن أن الفرق ينبعث من أشعة جاما.

تشق الأجسام المنبعثة طريقها من قلب نجمنا إلى سطحه عبر طبقات جوية غازية عديدة، مما يؤدي إلى تفتيت العناصر وتكوين الإشعاع الكهرومغناطيسي بناءً عليها. ومن أنواع الإشعاع الشمسي الأخرى الضوء الذي تراه العين البشرية. تشير التقديرات التقريبية إلى أن عملية مرور أشعة جاما تستغرق حوالي 10 ملايين سنة. ثماني دقائق أخرى - وتصل الطاقة المنبعثة إلى سطح كوكبنا.

كيف وماذا؟

الإشعاع الشمسي هو المجمع الكلي للإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي له نطاق واسع إلى حد ما. ويشمل ذلك ما يسمى بالرياح الشمسية، أي تدفق الطاقة المتكون من الإلكترونات، جزيئات الضوء. عند الطبقة الحدودية للغلاف الجوي لكوكبنا، يتم ملاحظة نفس شدة الإشعاع الشمسي باستمرار. طاقة النجم منفصلة، ​​ويتم نقلها من خلال الكميات، والفروق الدقيقة بين الجسيمات ضئيلة للغاية بحيث يمكن اعتبار الأشعة بمثابة موجات كهرومغناطيسية. وتوزيعها، كما وجد الفيزيائيون، يحدث بالتساوي وفي خط مستقيم. وبالتالي، من أجل وصف الإشعاع الشمسي، من الضروري تحديد الطول الموجي المميز له. بناءً على هذه المعلمة، من المعتاد التمييز بين عدة أنواع من الإشعاع:

• دافيء؛
• موجة راديو؛
• الضوء الابيض؛
• فوق بنفسجي؛
• جاما.
• الأشعة السينية.

من الأفضل تقدير نسبة الأشعة تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية بالطريقة الآتية: 52%, 43%, 5%.

لإجراء تقييم كمي للإشعاع، من الضروري حساب كثافة تدفق الطاقة، أي كمية الطاقة التي تصل إلى مساحة محدودة من السطح في فترة زمنية معينة.

أظهرت الأبحاث أن الإشعاع الشمسي يمتصه الغلاف الجوي للكوكب في الغالب. بفضل هذا، يحدث التسخين إلى درجة حرارة مريحة للحياة العضوية المميزة للأرض. تسمح قشرة الأوزون الحالية بمرور جزء واحد فقط من مائة من الأشعة فوق البنفسجية. في هذه الحالة، يتم حظر الموجات القصيرة الطول التي تشكل خطورة على الكائنات الحية تمامًا. طبقات الغلاف الجوي قادرة على تشتيت ما يقرب من ثلث أشعة الشمس، ويتم امتصاص 20٪ أخرى. وبالتالي، لا يصل إلى سطح الكوكب أكثر من نصف إجمالي الطاقة. وهذه هي "البقايا" التي يطلق عليها العلم الإشعاع الشمسي المباشر.

ماذا عن مزيد من التفاصيل؟

هناك العديد من الجوانب التي تحدد مدى شدة الإشعاع المباشر. والأكثر أهمية هي زاوية الإصابة اعتمادا على خط العرض ( الخصائص الجغرافيةالمناطق على الكرة الأرضية)، الوقت من السنة الذي يحدد مدى المسافة إلى نقطة معينة من مصدر الإشعاع. يعتمد الكثير على خصائص الغلاف الجوي - مدى تلوثه، وعدد السحب الموجودة في لحظة معينة. وأخيرًا، تلعب طبيعة السطح الذي يسقط عليه الشعاع دورًا، وهو قدرته على عكس الموجات الواردة.

إجمالي الإشعاع الشمسي هو الكمية التي تجمع بين الأحجام المتناثرة والإشعاع المباشر. يتم تقدير المعلمة المستخدمة لتقييم الكثافة بالسعرات الحرارية لكل وحدة مساحة. وفي الوقت نفسه، تذكر أنه في أوقات مختلفة من اليوم تختلف القيم المميزة للإشعاع. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن توزيع الطاقة بالتساوي على سطح الكوكب. وكلما اقتربنا من القطب، زادت كثافته، بينما تكون الأغطية الثلجية عاكسة بشكل كبير، مما يعني عدم حصول الهواء على فرصة للتدفئة. وبالتالي، كلما ابتعدنا عن خط الاستواء، انخفض إجمالي إشعاع الموجة الشمسية.

كما اكتشف العلماء، فإن طاقة الإشعاع الشمسي لها تأثير خطير على مناخ الكواكب وتخضع النشاط الحيوي لمختلف الكائنات الحية الموجودة على الأرض. في بلدنا، وكذلك في أراضي أقرب جيراننا، وكذلك في البلدان الأخرى الواقعة في نصف الكرة الشمالي، في فصل الشتاء، تنتمي الحصة السائدة إلى الإشعاع المتناثر، ولكن في الصيف يهيمن الإشعاع المباشر.

موجات الأشعة تحت الحمراء

من إجمالي كمية الإشعاع الشمسي الإجمالي، تنتمي نسبة مثيرة للإعجاب إلى طيف الأشعة تحت الحمراء، وهو ما لا تراه العين البشرية. بسبب هذه الموجات، يتم تسخين سطح الكوكب، ويرسل تدريجيا طاقة حراريةالكتل الهوائية. وهذا يساعد في الحفاظ على مناخ مريح والحفاظ على الظروف الملائمة لوجود الحياة العضوية. إذا لم تحدث اضطرابات خطيرة، يبقى المناخ دون تغيير نسبيا، مما يعني أن جميع الكائنات يمكن أن تعيش في ظروفها المعتادة.

نجمنا ليس المصدر الوحيد لموجات الأشعة تحت الحمراء. إن الإشعاع المماثل هو سمة لأي جسم ساخن، بما في ذلك البطارية العادية في منزل الإنسان. إنه على مبدأ الإدراك الأشعة تحت الحمراءتعمل العديد من الأجهزة التي تتيح رؤية الأجسام الساخنة في الظلام أو في ظروف أخرى غير مريحة للعين. بالمناسبة، تعمل الأجهزة المدمجة التي أصبحت شائعة جدًا مؤخرًا على مبدأ مماثل لتقييم مناطق المبنى التي يحدث فيها أكبر فقدان للحرارة. وتنتشر هذه الآليات بشكل خاص بين شركات البناء، وكذلك بين أصحاب المنازل الخاصة، لأنها تساعد في تحديد المناطق التي يتم من خلالها فقدان الحرارة، وتنظيم حمايتها ومنع استهلاك الطاقة غير الضروري.

لا تقلل من شأن تأثير الإشعاع الشمسي في طيف الأشعة تحت الحمراء على جسم الإنسان لمجرد أن أعيننا لا تستطيع رؤية مثل هذه الموجات. على وجه الخصوص، يستخدم الإشعاع بنشاط في الطب، لأنه يجعل من الممكن زيادة تركيز الكريات البيض في الدورة الدموية، وكذلك تطبيع تدفق الدم عن طريق زيادة شمعة الأوعية الدموية. تُستخدم الأجهزة المعتمدة على طيف الأشعة تحت الحمراء كوسيلة وقائية ضد أمراض الجلد وعلاج العمليات الالتهابية في الأشكال الحادة والمزمنة. تساعد أحدث الأدوية في التغلب على الندبات الغروانية والجروح الغذائية.

هذا مثير للاهتمام

واستنادا إلى دراسة عوامل الإشعاع الشمسي، كان من الممكن إنشاء أجهزة فريدة حقا تسمى المخططات الحرارية. إنها تجعل من الممكن اكتشاف الأمراض المختلفة في الوقت المناسب والتي لا يمكن اكتشافها بوسائل أخرى. هذه هي الطريقة التي يمكنك من خلالها العثور على السرطان أو جلطة الدم. الأشعة تحت الحمراء تحمي إلى حد ما من الأشعة فوق البنفسجية التي تشكل خطورة على الحياة العضوية، مما جعل من الممكن استخدام موجات هذا الطيف لاستعادة الصحة منذ وقت طويلرواد الفضاء في الفضاء.

لا تزال الطبيعة من حولنا غامضة حتى يومنا هذا، وهذا ينطبق أيضًا على الإشعاع ذو الأطوال الموجية المختلفة. وعلى وجه الخصوص، لم يتم بعد دراسة ضوء الأشعة تحت الحمراء بدقة. يعرف العلماء أن استخدامه غير السليم يمكن أن يسبب ضررا للصحة. وبالتالي، فمن غير المقبول استخدام المعدات التي تولد مثل هذا الضوء لعلاج المناطق الملتهبة القيحية والنزيف والأورام الخبيثة. يُمنع استخدام طيف الأشعة تحت الحمراء للأشخاص الذين يعانون من خلل في وظائف القلب والأوعية الدموية، بما في ذلك تلك الموجودة في الدماغ.

ضوء مرئي

أحد عناصر الإشعاع الشمسي الكلي هو الضوء المرئي للعين البشرية. تنتقل حزم الموجات في خطوط مستقيمة، بحيث لا تتداخل مع بعضها البعض. في وقت واحد أصبح هذا موضوع عدد كبير من الأعمال العلمية: شرع العلماء في فهم سبب وجود الكثير من الظلال حولنا. اتضح أنهم يلعبون دورا المعلمات الرئيسيةسفيتا:

• الانكسار.
• انعكاس؛
• استيعاب.

كما وجد العلماء، فإن الأشياء ليست قادرة على أن تكون مصادر ضوء مرئيولكنها قادرة على امتصاص الإشعاع وعكسه. تختلف زوايا الانعكاس وترددات الموجات. على مدار قرون عديدة، تحسنت قدرة الشخص على الرؤية تدريجيًا، ولكن بعض القيود ترجع إلى البنية البيولوجية للعين: شبكية العين يمكنها أن ترى فقط أشعة معينة من موجات الضوء المنعكسة. هذا الإشعاع عبارة عن فجوة صغيرة بين الموجات فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.

لم تصبح العديد من الميزات الضوئية الغريبة والغامضة موضوعًا للعديد من الأعمال فحسب، بل كانت أيضًا الأساس لميلاد جديد الانضباط الجسدي. وفي الوقت نفسه، ظهرت ممارسات ونظريات غير علمية، يعتقد أتباعها أن اللون يمكن أن يؤثر على الحالة الجسدية والنفسية للشخص. بناءً على هذه الافتراضات، يحيط الناس أنفسهم بالأشياء الأكثر إرضاءً لعينهم، مما يجعل الحياة اليومية أكثر راحة.

فوق بنفسجي

هناك جانب لا يقل أهمية عن إجمالي الإشعاع الشمسي وهو الأشعة فوق البنفسجية، التي تتكون من موجات ذات أطوال كبيرة ومتوسطة وقصيرة. إنهم مختلفون عن بعضهم البعض في كليهما المعلمات المادية، ومن خلال خصائص التأثير على أشكال الحياة العضوية. فالموجات فوق البنفسجية الطويلة، على سبيل المثال، تنتشر في الغالب في طبقات الغلاف الجوي، ولا يصل إلى سطح الأرض إلا نسبة قليلة منها. كلما كان الطول الموجي أقصر، كلما كان هذا الإشعاع أعمق يمكن أن يخترق جلد الإنسان (وليس فقط).

فمن ناحية، تعتبر الأشعة فوق البنفسجية خطيرة، ولكن بدونها يكون وجود حياة عضوية متنوعة مستحيلا. هذا الإشعاع هو المسؤول عن تكوين الكالسيفيرول في الجسم، وهذا العنصر ضروري لبناء أنسجة العظام. يعد طيف الأشعة فوق البنفسجية وسيلة وقاية قوية من الكساح والداء العظمي الغضروفي، وهو أمر مهم بشكل خاص في طفولة. وبالإضافة إلى ذلك، مثل هذا الإشعاع:

• تطبيع عملية التمثيل الغذائي.
• ينشط إنتاج الإنزيمات الأساسية.
• يعزز عمليات التجدد.
• يحفز تدفق الدم.
• يوسع الأوعية الدموية.
• يحفز جهاز المناعة.
• يؤدي إلى تكوين الإندورفين، مما يعني انخفاض الإثارة العصبية.

لكن على الصعيد الاخر

وقد ذكرنا أعلاه أن إجمالي الإشعاع الشمسي هو كمية الإشعاع التي تصل إلى سطح الكوكب وتنتشر في الغلاف الجوي. وعليه فإن عنصر هذا الحجم هو الأشعة فوق البنفسجية بجميع أطوالها. ويجب أن نتذكر أن هذا العامل له تأثيرات إيجابية وسلبية على الحياة العضوية. حمامات الشمس، على الرغم من أنها مفيدة في كثير من الأحيان، يمكن أن تكون مصدرا للمخاطر الصحية. التعرض المفرط لأشعة الشمس المباشرة، خاصة في ظروف النشاط الشمسي المتزايد، ضار وخطير. تؤدي التأثيرات طويلة المدى على الجسم بالإضافة إلى النشاط الإشعاعي العالي جدًا إلى:

• الحروق والاحمرار.
• تورم؛
• احتقان؛
• حرارة؛
• غثيان؛
• القيء.

يثير التشعيع فوق البنفسجي المطول اضطرابات في الشهية وعمل الجهاز العصبي المركزي والجهاز المناعي. بالإضافة إلى ذلك، بدأ رأسي يؤلمني. العلامات الموصوفة هي مظاهر كلاسيكية ضربة شمس. لا يستطيع الشخص نفسه أن يدرك دائمًا ما يحدث - فالحالة تتفاقم تدريجيًا. إذا لاحظت أن أحد الأشخاص القريبين يشعر بالمرض، فيجب تقديم الإسعافات الأولية. المخطط هو كما يلي:

• المساعدة في الانتقال من الضوء المباشر إلى مكان بارد ومظلل؛
• ضع المريض على ظهره بحيث تكون ساقيه أعلى من رأسه (وهذا سوف يساعد على تطبيع تدفق الدم)؛
• برد رقبتك ووجهك بالماء، وضع كمادة باردة على جبهتك؛
• قم بفك ربطة عنقك وحزامك وخلع الملابس الضيقة ؛
• بعد نصف ساعة من الهجوم، أعط الماء البارد (كمية صغيرة) للشرب.

إذا فقدت الضحية وعيها، فمن المهم طلب المساعدة على الفور من الطبيب. سيقوم فريق الإسعاف بنقل الشخص إلى مكان آمن وإعطاء حقنة من الجلوكوز أو فيتامين C. ويتم إعطاء الدواء في الوريد.

كيف تان بشكل صحيح؟

لكي لا تتعلم من تجربتك الخاصة مدى إزعاج الكمية المفرطة من الإشعاع الشمسي الناتج عن الدباغة، من المهم اتباع قواعد قضاء الوقت الآمن في الشمس. يبدأ الضوء فوق البنفسجي في إنتاج الميلانين، وهو الهرمون الذي يساعد الجلد على حماية نفسه منه التأثير السلبيأمواج تحت تأثير هذه المادة يصبح الجلد أغمق ويتحول لونه إلى البرونزي. وحتى يومنا هذا، لا يزال الجدل مستمرًا حول مدى فائدة وضررها للإنسان.

من ناحية، الدباغة هي محاولة من قبل الجسم لحماية نفسه من التعرض المفرط للإشعاع. وهذا يزيد من احتمالية تكوين الأورام الخبيثة. من ناحية أخرى، تعتبر الدباغة عصرية وجميلة. لتقليل المخاطر على نفسك، من الحكمة، قبل البدء في إجراءات الشاطئ، أن تفهم سبب خطورة كمية الإشعاع الشمسي التي يتم تلقيها أثناء حمامات الشمس، وكيفية تقليل المخاطر على نفسك. لجعل التجربة ممتعة قدر الإمكان، يجب على المتشمسين:

• لشرب الكثير من الماء.
• استخدام منتجات حماية الجلد.
• أخذ حمام شمس في المساء أو في الصباح.
• لا تنفق في ضوء الشمس المباشر أكثر من ساعة;
• لا تشرب الكحول؛
• قم بتضمين الأطعمة الغنية بالسيلينيوم والتوكوفيرول والتيروزين في القائمة. لا تنسى البيتا كاروتين.

قيمة الإشعاع الشمسي جسم الإنسانكبيرة بشكل استثنائي، ولا ينبغي إغفال الجوانب الإيجابية والسلبية. يجب أن ندرك أن التفاعلات الكيميائية الحيوية تحدث مع أشخاص مختلفين الخصائص الفرديةلذلك، بالنسبة للبعض، حتى نصف ساعة من حمامات الشمس يمكن أن تكون خطيرة. ومن الحكمة استشارة الطبيب قبل موسم الشاطئ لتقييم نوع وحالة بشرتك. وهذا سوف يساعد على منع الضرر بالصحة.

إذا كان ذلك ممكنا، يجب عليك تجنب الدباغة في سن الشيخوخة، خلال فترة الحمل. غير مناسب لحمامات الشمس سرطانوالاضطرابات العقلية وأمراض الجلد واختلال وظائف القلب.

إجمالي الإشعاع: أين النقص؟

إن عملية توزيع الإشعاع الشمسي مثيرة للاهتمام للغاية. كما ذكر أعلاه، يمكن لحوالي نصف الموجات فقط أن تصل إلى سطح الكوكب. أين يذهب الباقي؟ تلعب طبقات الغلاف الجوي المختلفة والجزيئات المجهرية التي تتشكل منها دورًا. كما ذكرنا، تمتص طبقة الأوزون جزءًا مثيرًا للإعجاب - وهي جميعها موجات يقل طولها عن 0.36 ميكرون. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأوزون قادر على امتصاص بعض أنواع الموجات من الطيف المرئي للعين البشرية، أي في نطاق 0.44-1.18 ميكرون.

يتم امتصاص الضوء فوق البنفسجي إلى حد ما بواسطة طبقة الأكسجين. وهذا أمر نموذجي بالنسبة للإشعاع بطول موجة يتراوح بين 0.13 و0.24 ميكرون. يمكن لثاني أكسيد الكربون وبخار الماء امتصاص نسبة صغيرة من طيف الأشعة تحت الحمراء. يمتص الهباء الجوي جزءًا (طيف الأشعة تحت الحمراء) من إجمالي كمية الإشعاع الشمسي.

وتنتشر الموجات من الفئة القصيرة في الغلاف الجوي بسبب وجود الجزيئات المجهرية غير المتجانسة والهباء الجوي والسحب. العناصر غير المتجانسة، الجسيمات التي تكون أبعادها أصغر من الطول الموجي، تثير التشتت الجزيئي، وتتميز العناصر الأكبر حجمًا بالظاهرة الموصوفة بواسطة المؤشر، أي الهباء الجوي.

وتصل الكمية المتبقية من الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض. فهو يجمع بين الإشعاع المباشر والإشعاع المتناثر.

الإشعاع الكلي: جوانب مهمة

القيمة الإجمالية هي كمية الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه المنطقة، وكذلك امتصاصه في الغلاف الجوي. إذا لم تكن هناك غيوم في السماء القيمة الإجماليةيعتمد الإشعاع على خط عرض المنطقة والارتفاع الجرم السماويونوع سطح الأرض في هذه المنطقة وكذلك مستوى شفافية الهواء. كلما زاد عدد جزيئات الهباء الجوي المنتشرة في الغلاف الجوي، انخفض الإشعاع المباشر، لكن نسبة الإشعاع المتناثر تزداد. وفي العادة، في حالة عدم وجود السحب، يشكل الإشعاع المتناثر ربع إجمالي الإشعاع.

بلدنا هو أحد البلدان الشمالية، لذلك في معظم أيام السنة في المناطق الجنوبية يكون الإشعاع أكبر بكثير منه في المناطق الشمالية. ويرجع ذلك إلى موقع النجم في السماء. لكن الفترة الزمنية القصيرة من مايو إلى يوليو هي فترة فريدة من نوعها، حتى في الشمال، حيث يكون إجمالي الإشعاع مثيرًا للإعجاب للغاية، نظرًا لأن الشمس مرتفعة في السماء، ومدة ساعات النهار أطول من الأشهر الأخرى من العام. سنة. علاوة على ذلك، في المتوسط، في النصف الآسيوي من البلاد، في غياب السحب، يكون إجمالي الإشعاع أكثر أهمية مما هو عليه في الغرب. الحد الأقصى لقوة الإشعاع الموجي يحدث في منتصف النهار، والحد الأقصى السنوي يحدث في يونيو، عندما تكون الشمس في أعلى مستوياتها في السماء.

إجمالي الإشعاع الشمسي هو كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى كوكبنا. يجب أن نتذكر أن العوامل الجوية المختلفة تؤدي إلى حقيقة أن الكمية السنوية للإشعاع الإجمالي أقل مما يمكن أن تكون. أكبر فرق بين ما يتم ملاحظته فعليًا والحد الأقصى الممكن هو أمر نموذجي في مناطق الشرق الأقصى فترة الصيف. تثير الرياح الموسمية سحبًا كثيفة للغاية، وبالتالي يتم تقليل إجمالي الإشعاع بمقدار النصف تقريبًا.

أتحرق شوقا لاعرف

يتم ملاحظة أكبر نسبة من الحد الأقصى للتعرض للطاقة الشمسية (لكل 12 شهرًا) في جنوب البلاد. الرقم يصل إلى 80٪.

الغيوم لا تؤدي دائما إلى نفس المؤشرتشتت الإشعاع الشمسي. يلعب شكل السحب وملامح القرص الشمسي في لحظة معينة دورًا. وإذا كان مفتوحاً فإن الغيوم تسبب انخفاضاً في الإشعاع المباشر، بينما يزداد الإشعاع المتفرق بشكل حاد.

قد تكون هناك أيضًا أيام يكون فيها الإشعاع المباشر بنفس قوة الإشعاع المتناثر تقريبًا. وقد تكون القيمة الإجمالية اليومية أكبر من خاصية الإشعاع ليوم خالٍ تمامًا من الغيوم.

عند الحساب لمدة 12 شهرا، يجب إيلاء اهتمام خاص للظواهر الفلكية لأنها تحدد المؤشرات الرقمية العامة. في الوقت نفسه، تؤدي الغيوم إلى حقيقة أن الحد الأقصى للإشعاع قد يتم ملاحظته بالفعل ليس في يونيو، ولكن قبل شهر أو بعده.

الإشعاع في الفضاء

من حدود الغلاف المغناطيسي لكوكبنا وإلى أبعد من ذلك الفضاء الخارجييصبح الإشعاع الشمسي عاملاً مرتبطًا بالخطر المميت على البشر. في عام 1964، تم نشر عمل علمي شعبي مهم حول طرق الحماية. مؤلفوها هم العلماء السوفييت كامانين وبوبنوف. من المعروف أنه بالنسبة للشخص يجب ألا تزيد جرعة الإشعاع في الأسبوع عن 0.3 رونتجن، بينما لمدة عام - في حدود 15 رونتجن، أما بالنسبة للتعرض قصير المدى، فإن الحد الأقصى للشخص هو 600 رونتجن. ظروف لا يمكن التنبؤ بها النشاط الشمسي، قد يصاحبه تعرض كبير لرواد الفضاء، الأمر الذي يتطلب اتخاذ تدابير وقائية إضافية ضد موجات ذات أطوال مختلفة.

لقد مر أكثر من عقد من الزمان على بعثات أبولو، تم خلالها اختبار طرق الحماية ودراسة العوامل المؤثرة على صحة الإنسان، لكن حتى يومنا هذا لم يتمكن العلماء من إيجاد طرق فعالة وموثوقة للتنبؤ بالعواصف الجيومغناطيسية. يمكنك إجراء توقعات على أساس الساعات، وأحيانًا لعدة أيام، ولكن حتى بالنسبة للافتراض الأسبوعي، فإن فرص التنفيذ لا تزيد عن 5٪. الرياح المشمسة- ظاهرة لا يمكن التنبؤ بها. مع احتمال واحد من كل ثلاثة، قد يجد رواد الفضاء الذين ينطلقون في مهمة جديدة أنفسهم تحت تيارات قوية من الإشعاع. وهذا يجعل الأمر أكثر سؤال مهمكلاً من البحث والتنبؤ بخصائص الإشعاع، وتطوير طرق الحماية منه.

الاستيطان البشري عبر القارات.يعتقد معظم العلماء أن الموطن القديم للإنسان هو أفريقيا وجنوب غرب أوراسيا. تدريجيا استقر الناس في جميع القارات الكرة الأرضيةباستثناء القارة القطبية الجنوبية (الشكل 38).

ويعتقد أنهم أتقنوا أولا الأراضي الصالحة للسكن في أوراسيا وأفريقيا، ثم القارات الأخرى. وبدلاً من مضيق بيرينغ كانت هناك أرض كانت تربط الشمال منذ حوالي 30 ألف عام الجزء الشرقيأوراسيا وأمريكا الشمالية. وعلى طول هذا "الجسر" الأرضي، توغل الصيادون القدماء إلى أمريكا الشمالية ثم الجنوبية، وصولاً إلى جزر تييرا ديل فويغو. جاء البشر إلى أستراليا من جنوب شرق آسيا.

ساعدت اكتشافات الحفريات البشرية في استخلاص استنتاجات حول طرق الاستيطان البشري.

المناطق الرئيسية للتسوية.انتقلت القبائل القديمة من مكان إلى آخر بحثًا عن ظروف معيشية أفضل. أدى استيطان الأراضي الجديدة إلى تسريع تطور تربية الحيوانات والزراعة. كما نما عدد السكان تدريجيا. إذا كان يُعتقد أنه قبل حوالي 15 ألف عام كان هناك حوالي 3 ملايين شخص على الأرض، فقد وصل عدد السكان اليوم إلى ما يقرب من 6 مليارات شخص. يعيش معظم الناس في السهول، حيث يكون من المناسب زراعة الأراضي الصالحة للزراعة، وبناء المصانع، وتحديد مواقع المستوطنات.

هناك أربع مناطق ذات كثافة سكانية عالية في العالم - جنوب وشرق آسيا، وأوروبا الغربية، وشرق أمريكا الشمالية. ويمكن تفسير ذلك بعدة أسباب: الظروف الطبيعية المواتية والاقتصاد المتطور والتاريخ الطويل للاستيطان. في جنوب وشرق آسيا، في ظروف مناخية مواتية، شارك السكان منذ فترة طويلة في الزراعة على الأراضي المروية، مما يسمح لهم بحصد العديد من المحاصيل سنويًا وإطعام عدد كبير من السكان.

أرز. 38. الطرق المقترحة للاستيطان البشري. وصف طبيعة المناطق التي انتقل الناس من خلالها

في أوروبا الغربية وشرق أمريكا الشمالية، تم تطوير الصناعة بشكل جيد، وهناك العديد من المصانع والمصانع، ويهيمن سكان الحضر. استقر السكان الذين انتقلوا إلى هنا من الدول الأوروبية على ساحل المحيط الأطلسي في أمريكا الشمالية.

الأنواع الرئيسية للأنشطة الاقتصادية للناس.تأثيرهم على المجمعات الطبيعية. طبيعة الكرة الأرضية هي بيئة حياة ونشاط السكان. من خلال ممارسة الزراعة، يؤثر الإنسان على الطبيعة ويغيرها. وفي الوقت نفسه، تؤثر الأنواع المختلفة من الأنشطة الاقتصادية على المجمعات الطبيعية بشكل مختلف.

تغير الزراعة النظم الطبيعية بقوة خاصة. تتطلب زراعة المحاصيل وتربية الحيوانات الأليفة مساحات كبيرة. نتيجة لحراثة الأراضي، انخفضت مساحة النباتات الطبيعية. فقدت التربة خصوبتها جزئيًا. يساعد الري الاصطناعي في الحصول على غلات عالية، ولكن في المناطق القاحلة يؤدي الإفراط في الري إلى تملح التربة وانخفاض الإنتاجية. تقوم الحيوانات الأليفة أيضًا بتغيير الغطاء النباتي والتربة: فهي تدوس النباتات وتضغط التربة. وفي المناخات الجافة يمكن أن تتحول المراعي إلى مناطق صحراوية.

تحت تأثير النشاط الاقتصادي البشري، تشهد مجمعات الغابات تغيرات كبيرة. نتيجة لقطع الأشجار غير المنضبط، فإن المساحة الواقعة تحت الغابات في جميع أنحاء العالم آخذة في التناقص. في الاستوائية و الأحزمة الاستوائيةولا تزال الغابات تُحرق لإفساح المجال أمام الحقول والمراعي.

أرز. 39. حقول الأرز. تتم زراعة كل نبتة أرز يدويًا في الحقول التي غمرتها المياه.

إن النمو السريع للصناعة له تأثير ضار على الطبيعة، حيث يلوث الهواء والماء والتربة. تدخل المواد الغازية إلى الغلاف الجوي، وتدخل المواد الصلبة والسائلة إلى التربة والماء. عند استخراج المعادن، وخاصة في الحفر المفتوحة، ينشأ الكثير من النفايات والغبار على السطح، وتتشكل المحاجر العميقة والكبيرة. وتنمو منطقتهم باستمرار، بينما يتم تدمير التربة والنباتات الطبيعية أيضًا.

النمو الحضري يزيد من الحاجة إلى الجديد مساحات الأرضللمنازل وبناء المؤسسات والطرق. تتغير الطبيعة أيضًا حول المدن الكبيرة حيث يرتاح الناس رقم ضخمالمقيمين. التلوث البيئي له تأثير سلبي على صحة الإنسان.

وهكذا، في جزء كبير من العالم، أدى النشاط الاقتصادي البشري إلى حد ما إلى تغيير النظم الطبيعية.

بطاقات معقدة.تنعكس الأنشطة الاقتصادية لسكان القارة على الخرائط الشاملة. من خلال رموزهم يمكنك تحديد:

1. مواقع التعدين.
2. ميزات استخدام الأراضي في الزراعة.
3. مناطق لزراعة المحاصيل وتربية الحيوانات الأليفة؛
4. المستوطنات وبعض الشركات ومحطات الطاقة.

تظهر أيضًا الكائنات الطبيعية والمناطق المحمية على الخريطة. (حدد موقع الصحراء الكبرى على خريطة أفريقيا الشاملة. حدد أنواع الأنشطة الاقتصادية للسكان على أراضيها.)

دول العالم.الأشخاص الذين يعيشون في نفس المنطقة ويتحدثون نفس اللغة ولديهم ثقافة مشتركة يشكلون مجموعة مستقرة تاريخيًا - عرقية (من العرق اليوناني - الناس) ، والتي يمكن تمثيلها بقبيلة أو جنسية أو أمة. خلقت المجموعات العرقية العظيمة في الماضي حضارات ودولًا قديمة.

من خلال دورة التاريخ تعرف ما هي الدول التي كانت موجودة في العصور القديمة في جنوب غرب آسيا وشمال أفريقيا وفي الجبال أمريكا الجنوبية. (قم بتسمية هذه الدول.)

حاليا هناك أكثر من 200 ولاية.

تتميز دول العالم بالعديد من الخصائص. واحد منهم هو حجم الأراضي التي يحتلونها. هناك دول تحتل قارة بأكملها (أستراليا) أو نصفها (كندا). ولكن هناك دول صغيرة جدًا، مثل الفاتيكان. تبلغ مساحتها كيلومترًا واحدًا وتقع على بعد بنايات قليلة من روما. وتسمى مثل هذه الدول "القزم". كما تختلف دول العالم بشكل كبير في حجم السكان. يتجاوز عدد سكان بعضها مئات الملايين من الأشخاص (الصين والهند)، وفي حالات أخرى - 1-2 مليون، وفي أصغرها - عدة آلاف من الأشخاص، على سبيل المثال في سان مارينو.

أرز. 40. الأخشاب العائمة تؤدي إلى تلوث الأنهار

تتميز الدول ب موقع جغرافي. يقع أكبر عدد منهم في القارات. هناك دول تقع على جزر كبيرة (على سبيل المثال، بريطانيا العظمى) وأرخبيل (اليابان، الفلبين)، وكذلك على جزر صغيرة (جامايكا، مالطا). تتمتع بعض البلدان بإمكانية الوصول إلى البحر، والبعض الآخر يبعد مئات وآلاف الكيلومترات عنه.

العديد من البلدان مختلفة و التكوين الدينيسكان. الديانة الأكثر انتشاراً في العالم هي الديانة المسيحية (أوراسيا، أمريكا الشمالية، أستراليا). من حيث عدد المؤمنين فهو أدنى من الدين الإسلامي (دول النصف الشمالي من أفريقيا وجنوب غرب وجنوب آسيا). البوذية شائعة في شرق آسيا، بينما يمارس الكثيرون في الهند الديانة الهندوسية.

كما تختلف الدول في التركيبة السكانية وفي وجود المعالم الأثرية التي خلقتها الطبيعة وكذلك الإنسان.

جميع دول العالم هي أيضا غير متجانسة من حيث التنمية الاقتصادية. بعضها أكثر تطورا اقتصاديا، والبعض الآخر أقل.

ونتيجة للنمو السكاني السريع والزيادة السريعة بنفس القدر في الحاجة إلى الموارد الطبيعية في جميع أنحاء العالم، زاد التأثير البشري على الطبيعة. يؤدي النشاط الاقتصادي في كثير من الأحيان إلى تغييرات غير مواتية في الطبيعة وإلى تدهور الظروف المعيشية للناس. لم يحدث من قبل في تاريخ البشرية أن تدهورت حالة الطبيعة على الكرة الأرضية بهذه السرعة.

أصبحت قضايا حماية البيئة والحفاظ على الظروف المعيشية للناس على كوكبنا واحدة من أهم المشاكل العالمية التي تؤثر على مصالح جميع الدول.

1. لماذا تختلف الكثافة السكانية في أماكن مختلفة حول العالم؟
2. ما هي أنواع الأنشطة الاقتصادية البشرية التي تغير النظم الطبيعية بقوة؟
3. كيف غيرت الأنشطة الاقتصادية للسكان في منطقتك المجمعات الطبيعية؟
4. ما هي القارات التي لديها أكبر عدد من البلدان؟ لماذا؟

تثري الغابات الغلاف الجوي بالأكسجين الضروري للغاية للحياة، وتمتص ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الحيوانات والبشر أثناء عملية التنفس، وكذلك المؤسسات الصناعية أثناء العمل. يلعبون دورا رئيسيا في دورة المياه. تقوم الأشجار بأخذ الماء من التربة، وتصفيته لإزالة الشوائب، ثم إطلاقه في الجو، مما يزيد من رطوبة المناخ. تؤثر الغابات على دورة المياه. ترتفع الأشجار المياه الجوفيةوإثراء التربة وحمايتها من التصحر والتآكل - فليس من قبيل الصدفة أن تصبح الأنهار ضحلة على الفور أثناء إزالة الغابات.

وفقا لتقارير منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة، فإن إزالة الغابات مستمرة بمعدل سريع في جميع أنحاء العالم. في كل عام، يتم فقدان 13 مليون هكتار من الغابات، بينما تنمو 6 هكتارات فقط.

هذا يعني انه في كل ثانية تختفي غابة بحجم ملعب كرة قدم من على وجه الكوكب.

والمشكلة الكبيرة هي أن المنظمة تتلقى هذه البيانات مباشرة من حكومات البلدان، وتفضل الحكومات عدم الإشارة في تقاريرها إلى الخسائر المرتبطة، على سبيل المثال، بقطع الأشجار غير القانوني.

استنزاف ثقب الأوزون

على بعد حوالي عشرين كيلومترًا فوق الكوكب تمتد طبقة الأوزون - درع الأرض فوق البنفسجية.

تعمل الهيدروكربونات المفلورة والمكلورة ومركبات الهالوجين المنبعثة في الغلاف الجوي على تدمير بنية الطبقة. يتم استنفادها وهذا يؤدي إلى تكوين ثقوب الأوزون. تشكل الأشعة فوق البنفسجية المدمرة التي تخترقها خطراً على جميع أشكال الحياة على الأرض. ولها تأثير سلبي بشكل خاص على صحة الإنسان، وأجهزته المناعية والجينية، مما يسبب سرطان الجلد وإعتام عدسة العين. الأشعة فوق البنفسجيةتشكل خطورة على العوالق - أساس السلسلة الغذائية والغطاء النباتي العالي والحيوانات.

واليوم، وتحت تأثير بروتوكول مونتريال، تم العثور على بدائل لجميع التكنولوجيات التي تستخدم المواد المستنفدة للأوزون تقريباً، كما أن إنتاج هذه المواد والاتجار بها واستخدامها آخذ في الانخفاض بسرعة.

كما تعلمون، كل شيء في الطبيعة مترابط. إن تدمير طبقة الأوزون، ونتيجة لذلك، انحراف أي معلمة بيئية تبدو غير مهمة يمكن أن يؤدي إلى عواقب لا يمكن التنبؤ بها ولا رجعة فيها على جميع الكائنات الحية.

تراجع التنوع البيولوجي

وفقا للخبراء، 10-15 ألف نوع من الكائنات الحية تختفي كل عام. وهذا يعني أنه خلال الخمسين سنة القادمة، سيفقد الكوكب، وفقا لتقديرات مختلفة، من ربع إلى نصف تنوعه البيولوجي. إن استنفاد تكوين الأنواع من النباتات والحيوانات يقلل بشكل كبير من استقرار النظم البيئية والمحيط الحيوي ككل، الأمر الذي يشكل أيضًا خطرًا جسيمًا على البشرية. تتميز عملية الحد من التنوع البيولوجي بتسارع يشبه الانهيار الجليدي. كلما قل التنوع البيولوجي على الكوكب، كلما كانت ظروف البقاء عليه أسوأ.

اعتبارًا من عام 2000، تم إدراج 415 نوعًا من الحيوانات في الكتاب الأحمر لروسيا. لقد زادت قائمة الحيوانات هذه مرة ونصف في السنوات الأخيرة ولم تتوقف عن النمو.

الإنسانية، كنوع ذو عدد كبير من السكان والموائل، لا تترك موطنًا مناسبًا للأنواع الأخرى. يعد التوسع المكثف في مساحة المناطق الطبيعية المحمية بشكل خاص ضروريًا للحفاظ على الأنواع المهددة بالانقراض، فضلاً عن التنظيم الصارم لإبادة الأنواع ذات القيمة التجارية.

تلوث المياه

لقد حدث تلوث البيئة المائية طوال تاريخ البشرية: منذ زمن سحيق، استخدم الناس أي نهر كمجاري. نشأ الخطر الأكبر على الغلاف المائي في القرن العشرين مع ظهور مدن كبيرة بملايين الدولارات وتطور الصناعة. على مدار العقود الماضية، تحولت معظم أنهار وبحيرات العالم إلى خنادق للصرف الصحي وبحيرات للصرف الصحي. على الرغم من مئات المليارات من الدولارات من الاستثمارات في مرافق المعالجة، القادرة على منع تحول نهر أو بحيرة إلى طين نتنة، لكنها غير قادرة على إعادة المياه إلى نقائها الطبيعي السابق: زيادة كميات مياه الصرف الصناعي و النفايات الصلبة، يذوب في الماء، تبين أنه أقوى من أقوى وحدات التنظيف.

يكمن خطر تلوث المياه في أن الشخص يتكون إلى حد كبير من الماء، ولكي يظل شخصًا، يجب عليه أن يستهلك الماء، والذي يصعب وصفه بأنه مناسب للشرب في معظم مدن الكوكب. حوالي نصف السكان الدول الناميةلا يستطيع الوصول إلى مصادر المياه النظيفة، ويضطر إلى الشرب الملوث بالميكروبات المسببة للأمراض، وبالتالي فهو محكوم عليه بالوفاة المبكرة بسبب الأمراض الوبائية.

الاكتظاظ السكاني

تنظر الإنسانية اليوم إلى أعدادها الهائلة على أنها القاعدة، معتقدة أن البشر، بكل أعدادهم وكل نشاطهم الحياتي، لا يضرون النظام البيئي للكوكب، وأيضا أن البشر يمكنهم الاستمرار في زيادة أعدادهم، وأن هذا من المفترض أنه لا يحدث بأي حال من الأحوال. تؤثر بطريقة تؤثر على البيئة والحياة الحيوانية والنباتية في العالم، وكذلك على حياة البشرية نفسها. ولكن في الواقع، اليوم، بالفعل، عبرت البشرية جميع الحدود والحدود التي يمكن أن يتحملها الكوكب. لا يمكن للأرض أن تدعم مثل هذا العدد الهائل من الناس. وفقا للعلماء، 500 ألف هو الحد الأقصى المسموح به لعدد الأشخاص على كوكبنا. واليوم، تم تجاوز هذا الرقم 12 مرة، ووفقا للعلماء، بحلول عام 2100 قد يتضاعف تقريبا. في الوقت نفسه، فإن سكان الأرض البشرية الحديثة في معظمهم لا يفكرون في الضرر العالمي الناجم عن زيادة النمو في عدد الأشخاص.

لكن الزيادة في عدد السكان تعني أيضًا زيادة في استخدام الموارد الطبيعية، وزيادة في المساحات المخصصة للاحتياجات الزراعية والصناعية، وزيادة في كمية الانبعاثات الضارة، وزيادة في كمية النفايات المنزلية والمساحات المخصصة لها. التخزين، وزيادة في كثافة التوسع البشري في الطبيعة وزيادة في شدة تدمير التنوع البيولوجي الطبيعي.

ويتعين على البشرية اليوم ببساطة أن تحتوي على معدلات نموها، وأن تعيد التفكير في دورها في ذلك النظام البيئيالكوكب، ويتولى مهمة بناء الحضارة الإنسانية على أساس وجود غير ضار وذو معنى، وليس على أساس الغرائز الحيوانية في التكاثر والامتصاص.

النفط ملوث

النفط هو سائل زيتي طبيعي قابل للاشتعال، شائع في الطبقة الرسوبية للأرض؛ أهم الموارد المعدنية. خليط معقد من الألكانات وبعض الألكانات الحلقية والأرينات بالإضافة إلى مركبات الأكسجين والكبريت والنيتروجين. في الوقت الحاضر النفط مثل مصدر طاقة، وهو أحد العوامل الرئيسية في التنمية الاقتصادية. لكن إنتاج النفط ونقله ومعالجته يصاحبه دائمًا خسائر وانبعاثات وتصريف مواد ضارة، مما يؤدي إلى تلوث البيئة. من حيث الحجم والسمية، يمثل التلوث النفطي خطرا عالميا. يسبب النفط والمنتجات النفطية التسمم وموت الكائنات الحية وتدهور التربة. تعتبر عملية التنقية الذاتية الطبيعية للأشياء الطبيعية من التلوث النفطي عملية طويلة، خاصة في ظروف درجات الحرارة المنخفضة. تعد شركات مجمع الوقود والطاقة أكبر مصدر للملوثات البيئية في الصناعة. وهي مسؤولة عن نحو 48% من انبعاثات المواد الضارة إلى الغلاف الجوي، و27% من تصريفات المواد الملوثة. مياه الصرفوأكثر من 30% من النفايات الصلبة وما يصل إلى 70% من إجمالي الغازات الدفيئة.

تدهور الأراضي

التربة هي حارس الخصوبة والحياة على الأرض. يستغرق تكوين طبقة بسمك 1 سم 100 عام. ولكن من الممكن أن تضيع في موسم واحد فقط من الاستغلال البشري الطائش للأرض. وفقًا للجيولوجيين، قبل أن يبدأ الناس في ممارسة الأنشطة الزراعية، كانت الأنهار تحمل سنويًا 9 مليارات طن من التربة إلى المحيط. وبفضل المساعدة الإنسانية، ارتفع هذا الرقم إلى 25 مليار طن سنويا. أصبحت ظاهرة تآكل التربة خطيرة بشكل متزايد، وذلك بسبب... هناك عدد أقل من التربة الخصبة على هذا الكوكب، ومن المهم للغاية الحفاظ على ما هو متاح في الوقت الحالي على الأقل، لمنع اختفاء هذه الطبقة الوحيدة. الغلاف الصخري للأرضالتي يمكن أن تنمو عليها النباتات.

في ظل الظروف الطبيعية، هناك عدة أسباب لتآكل التربة (التجوية وغسل الطبقة الخصبة العليا)، والتي تتفاقم بسبب البشر. يتم فقدان ملايين الهكتارات من التربة

يتم إطلاق أكثر من 50 مليار طن من مخلفات الطاقة والإنتاج الصناعي والزراعي والقطاع البلدي إلى الطبيعة سنويًا، منها أكثر من 150 مليون طن من المؤسسات الصناعية، كما يتم إطلاق حوالي 100 ألف مخلفات صناعية في البيئة. المواد الكيميائيةمنها 15 ألفًا تتطلب عناية خاصة.

وكل هذه النفايات تشكل مصدراً للتلوث البيئي بدلاً من أن تكون مصدراً لإنتاج المنتجات الثانوية.